Проблема "лишнего веса" генетически предопределена

Проблема "лишнего веса" генетически предопределена

 

Борцы

 

"Внести свою лепту" в строительство храма призывал Христос каждого. Лепта - так называлась самая мелкая и тонкая греческая монетка. Слово это (и сами монеты) пришло на Русь вместе с христианством и с греческими книгами, и от него со временем родилось древнерусское лепота - красота. Корень этого слова сохранился в современном прилагательном великолепный, а также в существительных нелепость и лептоны (так называются самые легкие элементарные частицы). Использован он и в названии белка лептина, благодаря которому поддерживаются тонкость и изящество талии.

Лишний вес досаждает многим. Казалось бы, что проще: побегай, попрыгай - и сбросишь нежелательные килограммы. Роль подвижного образа жизни в поддержании нормального веса была известна давно. Еще в XIII в. в университете города Салерно, южнее Неаполя, врачи составили свой знаменитый "Кодекс здоровья", в котором были и такие советы:

  •  
    •  
      •  
        •  
          •  
              Если хочешь здоровье вернуть и не ведать болезней,
              Бодрствуй после еды, полдневного сна избегая.
              И пусть будут врачами твоими те трое: характер Веселый, душевный покой и умеренность в пище.

Однако, как показали многолетние исследования ученых Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке, физические нагрузки не особенно помогают в борьбе с лишним весом. Люди, сидящие на диете и активно занимающиеся аэробикой и шейпингом, способны потерять до 10% своего веса. Однако вскоре их несколько похудевшее тело адаптируется и начинает терять на 15% меньше энергии. То же происходит с тощими, которые с помощью огромных усилий набирают некоторый вес, но при этом начинают тратить больше энергии.

Таким образом, энергетический гомеостаз не претерпевает особых отклонений от оптимума для данного организма.
Эти наблюдения были проверены экспериментально. Подопытных крыс в течение многих недель выдерживали при повышенной силе тяжести - в 2,5 раза больше земной. Животные (при избытке питания) за 2 недели сбрасывали больше 10% веса, но через 5-7 недель восстанавливали его, а затем к 20-й неделе эксперимента даже несколько увеличивали.

В 1994 г. было установлено, что жировой обмен предопределен генетически. Лучшим из всех "сжигателей жира" является лептин. В норме он синтезируется клетками жировой ткани, что позволяет поддерживать постоянным количество подкожного жира ("адипостат"). Мутации, затрагивающие ген лептина, приводят к нарушению этой обратной связи и, как следствие, к накоплению жира. Так, мыши, мутантные по гену лептина, имеют вес в 2-3 раза выше нормы, страдая при этом от самого настоящего ожирения.

Лептин представляет собой относительно небольшой белок с молекулярной массой 16 кДа. Его ген включается под действием инсулина. Инсулин, как известно, "убирает" из крови глюкозу, которая в клетках подкожной клетчатки переводится в жир. С током крови лептин поступает в мозг, где воздействует на нервные клетки гипоталамуса. "Таламом" греки называли холм или брачное ложе на возвышении. В мозгу тоже есть "талам" - таламус, или зрительный бугор, лежащий под большими полушариями мозга. Гипоталамус, находящийся под таламусом, является центром важнейших функций, в частности аппетита и чувства насыщения, а также термогенеза, то есть рассеивания избыточной энергии.

В норме у человека после еды ощущается "прилив энергии" в виде избыточного тепла. После обильного угощения даже мороз не страшен. У людей с мутацией в гене лептина тепла образуется на 22% меньше (в норме избыточное тепло составляет 14-20% от ежедневно расходуемой энергии). То же подтверждает эксперимент на крысах и мышах. Введение животным лептина приводит к возбуждению нервных клеток (нейронов) вегетативной нервной системы (симпатической) и выбросу адреналина в кровь. Это усиливает обмен - ускоряет окисление глюкозы и жира - и выделение тепла. Так поддерживается баланс массы тела и жировой ткани. Мутации разного рода генов, управляющих гомеостазом, приводят к самым печальным последствиям: ожирению, диабету, атеросклерозу. Взять, например, борцов японской борьбы сумо. Их специально раскармливают с помощью высококалорийной диеты, в 2-3 раза превышающей по энергетике пищу обыкновенного японца. К сорока годам эти люди чаще всего оказываются инвалидами. Нынешнее поколение сумоистов отдает предпочтение наращиванию мышечной, а не жировой массы.

Думается, что из человека с нормальным геном лептина сумоиста не сделаешь. Основное образование тепла, как считают, происходит в работающей мышце. В мышце сгорает, или окисляется, глюкоза. Половина энергии, получаемой в ферментативных реакциях окисления глюкозы, рассеивается в виде тепла. Однако мало кто знает, что основным энергопотребителем в пересчете на единицу массы является отнюдь не мышца, а мозговая ткань! Именно мозг, а в нем миллиарды нейронов коры, потребляет до 20% расщепляемой в организме глюкозы и других энергоносителей - белков и жиров. Масса мозга составляет лишь 2% от общей массы тела. Таким образом, энергопотребление нейрона как минимум на порядок больше, чем у любой другой клетки.

Аристотель полагал, что средоточием наших мыслей и чувств является сердце. А что же мозг? А мозгу любимый ученик Платона отводил чисто вспомогательную роль - охлаждение разгоряченной крови! Но сегодня мы знаем, что охлаждать-то приходится как раз мозг, поскольку именно в нем тепла выделяется больше, чем в других органах. В норме мозг регулирует пищепотребление и, тем самым, выделение тепла.


Мозг

Система ограничения аппетита весьма надежна и имеет несколько дублей. О чем идет речь? Дело в том, что чувство голода возникает при нарастании в гипоталамусе концентрации так называемого нейропептида Y. Он содержит всего лишь 36 аминокислот и является одним из важнейших регуляторов не только аппетита, но и многих других функций. Лептин же - антагонист пептида Y, он гасит чувство голода и сигнализирует о насыщении. Помимо лептина в мозгу действует также глюкагоноподобный пептид. Если инсулин "убирает" глюкозу из крови и как бы говорит "давай еще", то глюкагон сигнализирует о насыщении и дает "отбой" чревоугодию. Считается, что лептин как раз и стимулирует синтез глюкагоноподобного пептида в мозгу, который блокирует действие и синтез нейропептида Y. Пептиду Y противодействует серотонин - вещество хорошего настроения, генератор чувства "глубокого удовлетворения". Прибавьте сюда также и повышение уровня другого не менее важного нервного регулятора допамина, который называют еще веществом центра удовольствия. Допамин порождает не только ощущение благостного удовольствия, но и координирует с помощью соответствующих нейронов наши движения. Нейроны эти лежат в непосредственной близости и к центру удовольствия, и к центру аппетита в гипоталамусе. Вы и сами можете сравнить судорожные торопливые движения голодных и плавные размеренные сытых. Из этого можно сделать вывод, что система регуляции настроена на разумное ограничение потребления пищи даже в условиях ее относительного достатка. Против одного генератора аппетита в виде пептида Y действует целый набор элементов, гасящих его активность. В возбужденном нейроне происходит активный синтез молекул рибо- и дезоксирибонуклеиновой кислот (РНК и ДНК). Нуклеиновые кислоты синтезируются из нуклеотидтрифосфатов. При этом происходит расщепление макроэргических (высокоэнергоемких) фосфатных связей с деградацией половины энергии в теплоту, которую необходимо быстро рассеять, поскольку отклонение всего на 2° С от оптимума в 36° С опасно.

Почему женские гонады спрятаны глубоко в теле, а мужские "вынесены" наружу? В яичниках яйцеклетки не делятся. А вот в тестикулах каждая клетка - предшественник спермия - делится дважды и образует сотни миллионов спермиев. Это требует активного синтеза ДНК, получаемой из нуклеотидтрифосфатов, при распаде которых половина энергии химических связей превращается в теплоту. Охлаждение этого бурно кипящего биохимического котла необходимо для более точного воспроизведнения генетических текстов - иначе будут ошибки в виде мутаций, что крайне нежелательно, - и препятствует неправильному делению клеток, то есть развитию рака яичка. О тестикулах же добавим следующее. Не так давно в них обнаружен белок (в клетках, которые вырабатывают мужской половой гормон тестостерон), работающий нормально при температуре 33-34° С. При мутациях, повышающих его активность, белок стимулирует синтез гормона, в результате чего наступает тестотоксикоз - у мальчиков в 6-8-летнем возрасте начинается бурное половое созревание, а к 10-12 годам вырастает борода и они начинают говорить басом. В других клетках, живущих при нормальной температуре, мутантный белок подстегивает деление, что приводит к их перерождению в раковые. У более крупных одноклеточных, холодно- и теплокровных организмов потребление энергии на единицу массы меньше, чем у более мелких. Но при сходной массе тела теплокровные потребляют энергии больше (кобре достаточно одной крысы на месяц, крыса же за двое суток голодовки теряет до 20% массы тела). Меньше всего энергии тратится на рост у приматов и человека, которые являются самыми медленно растущими организмами. Возможно, что в эволюционном плане "научение" эффективно отводить образующееся тепло и создало предпосылки для резкого увеличения объема и массы мозга, таким образом выделив человека из животного мира.

Другие записи

10.06.2016. Средства для роста волос должны быть строго индивидуальными
Средства для роста волос должны быть строго индивидуальными Средства, улучшающие рост волос на голове, у лиц, страдающих облысением, должны быть подобраны строго индивидуально…
10.06.2016. Структурная асимметрия мозга у музыкантов
Структурная асимметрия мозга у музыкантов По нейрофизиологическим данным, центры, ответственные за речевые функции, расположены в коре левого полушария головного мозга. Структуры же мозга,…
10.06.2016. Создание искусственных органов и тканей
Создание искусственных органов и тканей М.В.Плетников перевод с английского Science, 1995, Vol. 270, N 5234, pp. 230-232. Создание искусственных органов и тканей оформилось в…
10.06.2016. Самозащита мозга человека
Самозащита мозга человека Сравнение электрической активности мозга человека и животных позволило выдвинуть весьма необычную гипотезу: человеческий мозг обладает уникальным механизмом самосохранения.…
10.06.2016. Расплата неизбежна (наркомания)
Расплата неизбежна (наркомания) Число наркоманов в России с 1965 года увеличилось в двести раз. Средний возраст приобщения к наркотикам - 14 лет, средняя продолжительность жизни - 30 лет.…