Результаты нового исследования ученых из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета, посвященного изучению комплексной взаимосвязи между питанием, физическими упражнениями и организмом человека, позволили сделать ряд интересных выводов. В этом проекте изучается клеточная механика питания с высоким содержанием жиров и физической активности, а также исследуются процессы, которые регулируют работу клеток и систем организма.
Результаты нового научного исследования обнаружили клеточные изменения, происходящие в ответ на физические упражнения и диету с высоким содержанием жиров у мышей. Depositphotos
Новое исследование опирается на результаты предыдущего проекта, проведенного проф. Манолисом Келлисом из MIT. Работа была посвящена изучению фрагмента гена FTO, который ассоциируют с увеличением жировой ткани и связанным с этим заболеваниями. В ходе этого исследования было показано, как такие гены регулируют сигнальные пути, превращая некоторые типы незрелых клеток либо в клетки, накапливающие, либо в клетки, сжигающие жир.
Совместно с коллегами из MIT и Harvard Medical School Келлис провел секвенирование одноклеточной РНК скелетной мышечной ткани, висцерального жира и подкожной белой жировой ткани.
Все материалы были отобраны у четырех различных экспериментальных когорт мышей. Две когорты животных в течение трех недель питались либо нормальной диетой, либо диетой с высоким содержанием жира. Затем животных из обеих когорт разделили на группы, ведущую малоподвижный образ жизни, и группы, получавшую физические нагрузки. Через три недели ученые провели анализ тканей всех животных и выяснили какие гены активируют, а какие супрессируют 53 различных типа клеток.
"Один из наиболее важных моментов, который мы обнаружили в нашем исследовании, — это то, что диета с высоким содержанием жиров подталкивает все эти клетки и системы в одну сторону, а физические упражнения, в совершенно противоположную", - рассказывает Келлис. "Это говорит о том, что физические упражнения действительно оказывают существенное влияние на весь организм".
Согласно проведенному анализу, в организмах животных произошли некоторые интересные изменения. Учёные выяснили, что в центре таких процессов находятся мезенхимные стволовые клетки. Эти клетки могут перерождаться в клетки костной, хрящевой и жировой тканей. Авторы обнаружили, что диета с высоким содержанием жиров способствует их способности перерождаться в клетки, накапливающие жир. И наоборот, было показано, что физические упражнения обращают этот эффект вспять.
Более того, диета с высоким содержанием жиров заставила мезенхимальные клетки выделять вещества, которые изменяют внеклеточный матрикс. Такие механизмы создают воспалительную среду и способствуют формированию новой структуры благоприятной для клеток, накапливающих жир.
"По мере того, как адипоциты (жировые клетки) перегружаются липидами, они испытывают сильный стресс, и это вызывает воспаление низкого уровня, которое носит системный характер и сохраняется в течение длительного времени", - считает Келлис. "Это один из факторов, который способствует многим неблагоприятным последствиям ожирения".
В ходе работы авторы обнаружили, что диета с высоким содержанием жиров подавляет гены, регулирующие циркадные ритмы, в то время как физические упражнения оказывают противоположный эффект и усиливают их.
"Было проведено огромное количество исследований, показывающих, что время приема пищи в течение дня чрезвычайно важно для усвоения калорий", - продолжает Келлис. "Взаимосвязь с циркадными ритмами очень важна и показывает, что ожирение и физическая активность оказывают непосредственное влияние на суточные биоритмы в периферических органах, что может системно воздействовать на дистальные часы и регулировать функции стволовых клеток и иммунитет".
В настоящее время ученые продолжают исследование, изучая образцы кишечника, печени и мозга мышей, чтобы понять, какие изменения происходят в этих тканях, а также анализируют образцы крови и тканей людей, исследуя различия в физиологии человека. Авторы считают, что полученные результаты являются еще одним доказательством того, насколько важны для нашего здоровья правильное питание и физическая активность.
Результаты эксперимента были представлены в издании Cell Metabolism.
Источники: MIT, Journal Cell Metabolism
1. (https://news.mit.edu/2022/genes-pathways-exercise-fat-loss-1004)
2. (https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(22)00394-1)