Биоинженерите разработват прост подход за присаждане на тъкани, за да увеличат масата на кафявите мазнини в тялото и да проучат ефекта му върху метаболизма и теглото

Кафявата мастна тъкан в тялото може да изгори огромни количества енергия, за да генерира топлина, а проучвания при хора и животни предполагат, че увеличаването на количеството здравословна кафява мазнина може да помогне за управление на теглото и да намали симптомите на диабет. Въпреки това, как безопасно и ефективно да се увеличи кафявата мазнина е значително предизвикателство за изследователите.

бялата

Екипът на Columbia Engineering, ръководен от Сам Сиа, професор по биомедицинско инженерство, разработи прост, иновативен метод за директно превръщане на бялата мазнина в кафява мазнина извън тялото и след това повторното имплантиране в пациент. Техниката използва процедури за присаждане на мазнини, които обикновено се извършват от пластични хирурзи, при които мазнините се събират под кожата и след това се пресаждат на същия пациент за козметични или реконструктивни цели. Изследователите съобщават в изследване на Scientific Reports (21 май), че успешно са преобразували събраната бяла мазнина в кафява мазнина в лабораторията за потенциална употреба като терапия.

Други методи за увеличаване на кафявите мазнини включват хронично излагане на студ, което е неудобно за повечето хора, и фармацевтични продукти, които могат да причинят странични ефекти чрез насочване към други органи. „Нашият подход за увеличаване на кафявите мазнини е потенциално по-безопасен от лекарствата, тъй като единственото нещо, което влиза при пациентите, е тяхната собствена тъкан и е силно контролируема, защото можем да настроим количеството кафява мазнина, което инжектираме“, казва Сиа. "Процесът е също толкова прост, че потенциално може да се извърши с помощта на автоматизирана система в лекарски кабинет или клиника."

Екипът преобразува бялата мазнина в кафява, като култивира тъканни фрагменти в среда, съдържаща растежни фактори и други ендогенни фактори за покафеняване за една до три седмици, за да стимулира процеса на "покафеняване". Те оцениха покафеняването на бялата мазнина чрез измерване на нива на няколко биомаркери за кафява мазнина, включително митохондриална активност и маркер за белтъчни кафяви мазнини UCP1. В един от експериментите на проучването те откриват, че подкожната бяла мазнина при мишки може директно да се превърне в кафява мазнина извън тялото и че кафявата мазнина е оцеляла и е останала стабилна след инжектиране в същата мишка за дълъг период (два месеца в този експеримент).

„Устойчивостта на преобразуваната кафява мазнина е много важна, защото знаем, че когато бялата мазнина се стимулира естествено да се превърне в кафява мазнина in vivo, например чрез излагане на студ, тя може бързо да се промени, когато стимулацията бъде премахната“, казва Брайън Гилет, съавтор на изследването и обучен в Колумбия биомедицински инженер, който сега работи в отделението по хирургия в болница Winthrop в Ню Йорк. "Въпреки че бихме могли да повторим процедурата няколко пъти, ако е необходимо, тъй като е минимално инвазивна, е изключително важно кафявата мазнина да оцелее добре и да остане стабилна, за да може да функционира като ефективна терапия."

След това изследователите са използвали своите методи върху подкожната мастна тъкан и са успели ефективно да я превърнат в кафява мазнина. „Това предполага, че може да бъде възможно един ден да опитаме нашия подход при хората като потенциална терапия за подпомагане на загуба на тегло, контрол на нивата на кръвната захар или за предотвратяване на наддаване на тегло“, казва Никол Блуменфелд, докторант, работеща със Sia и водещ автор на статията.

Изследователите отбелязват, че докато мишките на диета с високо съдържание на мазнини, третирани с директно преобразувана кафява мазнина в експеримента, не показват статистически значима загуба на тегло спрямо контролна група, лекувана с неконвертирана бяла мазнина, изследването демонстрира проста и мащабируема стратегия за присаждане на тъкани което увеличава ендогенните кафяви мазнини.

„Това е вълнуващ напредък към инженерната кафява мастна тъкан в клинични приложения, ако се докаже, че е безопасна и ефективна при хората“, казва Ли Цян, асистент по патология и клетъчна биология в Медицинския център на Колумбийския университет, който не е участвал в това проучване . Експерт по патофизиологията на диабета и затлъстяването, Qiang документира механизма, който насърчава "потъмняването" на бялата мастна тъкан.

Сега изследователите усъвършенстват своите техники и дози и провеждат допълнителни проучвания за въздействието на техните методи върху метаболизма и регулирането на теглото. „Съществува ясна необходимост от изследване на нови подходи за отслабване с потенциал за ниски нива на усложнения и дългосрочна ефикасност“, добавя Сиа. „Способността да се култивират големи количества тъкан наведнъж, като същевременно се запазва нейната 3D съдова структура, е предимство и обещава като потенциален подход при управлението на клиничното тегло.“