บทความอายุยืน

เพิ่มความร้อนให้กับไขมันสีน้ำตาล: NAD+ ช่วยเพิ่มฟังก์ชันการเผาผลาญได้อย่างไร

เพิ่มความร้อนให้กับไขมันสีน้ำตาล: NAD+ ช่วยเพิ่มฟังก์ชันการเผาผลาญได้อย่างไร

แม้จะมีความเชื่อทั่วไป แต่ไขมันในร่างกายก็ไม่ได้แย่ไปซะหมด นอกจากไขมันชนิด “ไม่ดี” ที่รู้จักกันดีซึ่งทำหน้าที่กักเก็บเซลล์ไขมันและเกี่ยวข้องกับบุคคลที่มีน้ำหนักเกินและเป็นโรคอ้วนหรือที่เรียกว่าไขมันสีขาว ร่างกายของเรายังได้พัฒนาให้มีไขมันเฉพาะทางที่เผาผลาญแคลอรี่และสนับสนุนวิธีที่เราเปลี่ยนอาหารให้เป็น พลังงาน. ไขมันที่เป็นประโยชน์นี้เรียกว่าไขมันสีน้ำตาล อยู่ในระดับสูงสุดในวัยเด็กและจะลดลงอย่างมากเมื่ออายุมากขึ้น

การลดลงที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นกับระดับโคเอ็นไซม์ที่จำเป็นสำหรับเซลล์ทั้งหมดในการทำงานอย่างถูกต้อง เรียกว่า นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (nad+) เมื่ออายุมากขึ้น ระดับ nad+ จะลดลง นำไปสู่ความผิดปกติของอวัยวะและเนื้อเยื่อ ความเสื่อมของร่างกาย และการพัฒนาของโรคเรื้อรัง วิธีหนึ่งที่ทราบกันดีในการยกระดับ nad+ คือการใช้สารตั้งต้นคือ nicotinamide mononucleotide (nmn) ด้วยความคล้ายคลึงกันระหว่าง nad+ และการลดไขมันสีน้ำตาลในใจ Yamaguchi และเพื่อนร่วมงานจาก Washington University School of Medicine ในเมืองเซนต์หลุยส์ มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองให้กระจ่างยิ่งขึ้น และอาจช่วยลดอัตราโรคอ้วนที่เพิ่มมากขึ้นทั่วโลก และพวกเขาก็ทำเช่นนั้น โดยใช้สารตั้งต้น NAD+ ที่เรียกว่า nicotinamide mononucleotide (NMN)

ไขมันดี ไขมันเลว ไขมันน้ำตาล ไขมันขาว

ไขมันสีน้ำตาลหรือที่รู้จักกันในชื่อเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาล (bat) มีไมโตคอนเดรียที่ผลิตพลังงานในปริมาณสูง ทำให้เนื้อเยื่อมีสีน้ำตาลทองแดง ไมโตคอนเดรียที่พบใน bat ทำหน้าที่เป็นกลไกเล็กๆ ที่สร้างความร้อนจากพลังงาน หรือที่เรียกว่าการสร้างความร้อน ครั้งหนึ่งเคยคิดว่ามีเพียงทารกเท่านั้นที่มีไขมันสีน้ำตาล เนื่องจากไม่สามารถรักษาอุณหภูมิของร่างกายด้วยการสั่นไหวได้ จึงใช้ไขมันสีน้ำตาลที่ทำให้เกิดความร้อนเพื่อให้ร่างกายอบอุ่น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าผู้ใหญ่ก็มีไขมันสีน้ำตาลด้วยเช่นกัน แม้ว่าจะในปริมาณที่น้อยกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโรคอ้วนหรืออายุที่เพิ่มมากขึ้น ปริมาณ bat ที่สูงขึ้นเชื่อมโยงกับการลดโรคอ้วน เนื่องจากค่าใช้จ่ายด้านพลังงานประมาณ 20% อาจเนื่องมาจากการสร้างความร้อน

แม้ว่าไขมันสีน้ำตาลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างความร้อน แต่เนื้อเยื่อไขมันสีขาว (wat) ก็มีบทบาทในการควบคุมกระบวนการเผาผลาญพลังงานนี้เช่นกัน ไขมันสีขาวมีส่วนร่วมในการสลายไขมัน โดยปล่อยกรดไขมันอิสระเข้าสู่ระบบไหลเวียน และเป็นเชื้อเพลิงให้ bat กระตุ้นการทำงาน วัดยังหลั่งสารอะดิโพเนคตินและเลปติน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ควบคุมการเผาผลาญกลูโคส สมดุลพลังงาน และความเต็มอิ่ม 

แม้ว่าไขมันขาวจะเป็นสาเหตุสำคัญของการอักเสบที่เกี่ยวข้องกับโรคอ้วนและความผิดปกติของระบบเผาผลาญ แต่การสลายของเซลล์ไขมันสีขาวซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการลดน้ำหนัก เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ bat ในการทำงานอย่างถูกต้อง การวิจัยพบว่าการสัมผัสความเย็นเป็นเวลานานจะเพิ่มการสลายไขมันจากไขมันสีขาว ซึ่งควบคุมอะดิโพเนคตินและเลปติน และกระตุ้นการกระตุ้นการทำงานของไขมันสีน้ำตาล แม้ว่าจะเห็นได้ชัดว่าไขมันสีน้ำตาลมีประโยชน์มากกว่าในทั้งสองสิ่งนี้ แต่สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าทั้งกิจกรรม bat และ wat มีความสำคัญต่อการรักษาการควบคุมความร้อน

การบำรุงรักษา การเรียนรู้การเผาผลาญด้วยไขมันสีน้ำตาล

ผลในการกระตุ้นการเผาผลาญของ bat นั้นถูกสื่อกลางโดยโปรตีนไมโตคอนเดรียที่มีลักษณะเฉพาะที่เรียกว่าโปรตีนแยกส่วน 1 (ucp1) โปรตีนนี้ทำให้ไมโตคอนเดรียปล่อยพลังงานออกมาเป็นความร้อน แทนที่จะเป็นพลังงานระดับเซลล์ที่เรียกว่า atp เมื่ออายุมากขึ้นหรือโรคอ้วน การทำงานของไมโตคอนเดรียจะลดลง ส่งผลให้การทำงานของ ucp1 ลดลง และในทางกลับกัน การทำงานของไขมันสีน้ำตาลก็ลดลง

อีกปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นไขมันสีน้ำตาลคือการกระตุ้นตัวรับ β-adrenergic ตัวรับเหล่านี้ทำงานผิดปกติในโรคอ้วน ส่งผลให้การสลายไขมันบกพร่อง การสลายไขมันให้เป็นกรดไขมันอิสระที่มีขนาดเล็กลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสลายไขมันมีบทบาทสำคัญในการสร้างความร้อนที่เกี่ยวข้องกับ bat เนื่องจาก bat ใช้กรดไขมันอิสระเหล่านี้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับ ucp1 เพื่อทำหน้าที่ของมัน

วิธีหนึ่งที่รู้จักกันดีในการเพิ่มไขมันสีน้ำตาลคือการสัมผัสความเย็น ซึ่งจะกระตุ้น bat ซึ่งจะเผาผลาญพลังงานเพื่อสร้างความร้อนเพื่อพยายามทำให้ร่างกายอบอุ่น นอกจากนี้ การออกกำลังกายและการอดอาหารยังช่วยเพิ่มไขมันสีน้ำตาลโดยกระตุ้นการผลิตฮอร์โมนที่สนับสนุนการเผาผลาญที่เรียกว่าไอริซิน และเพิ่มการทำงานของ ucp1 ในเซลล์ไขมันสีขาว ตามลำดับ วิถีทางเหล่านี้สามารถถูกกระตุ้นโดยการบริโภคสารประกอบเช่น เบอร์เบรีน, เคอร์คูมิน, สารเรสเวอราทรอล, และ เอ็นเอ็มเอ็น- เนื่องจากไขมันสีน้ำตาลอาจมีบทบาทสำคัญในการลดอัตราโรคอ้วน นักวิจัยจึงตั้งเป้าที่จะค้นพบว่าเนื้อเยื่อที่เผาผลาญไขมันนี้เกี่ยวข้องกับระดับ NAD+ ในร่างกายอย่างไร

การออกกำลังกายจะกระตุ้นให้เกิดการผลิตไอริสเพื่อกระตุ้นการผลิตไขมันสีน้ำตาล

ความจำเป็นของ nampt เอ็นไซม์เบื้องหลังทุกสิ่ง 

ในการศึกษานี้ ยามากูจิและเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างระดับ nad+ ไขมันสีน้ำตาล และ nampt ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่จำเป็นในการสังเคราะห์สารตั้งต้นของ nad+ ในร่างกายที่เรียกว่า nicotinamide mononucleotide (nmn) เช่นเดียวกับที่ระดับ nad+ ลดลงตามอายุ กิจกรรมของ nampt ก็ลดลงเช่นกัน หลังจากถูกปล่อยออกมาจากเนื้อเยื่อไขมัน nampt จะเดินทางไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่ออื่นๆ เพื่อผลิต nmn เพื่อแปลงเป็น nad+ 

เนื่องจาก nampt มีความจำเป็นในการผลิต nad+ ทีมวิจัยจึงพิจารณาถึงผลของการกำจัดเอนไซม์ในหนูสองประเภท ตัวแรกที่เรียกว่า anko หนูได้ลบ nampt ออกจากเซลล์ไขมัน (เซลล์ไขมัน) ทั้งหมด - ทั้งสีน้ำตาลและสีขาว ชุดที่สองเรียกว่าหนู banko มีการลบกิจกรรม nampt ออกจากเซลล์ไขมันสีน้ำตาลเท่านั้น 

ในหนูควบคุมที่มีสุขภาพดี การสัมผัสความเย็นทำให้ระดับ nad+ เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ nampt และ ucp1 อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์การเผาผลาญที่เป็นประโยชน์เหล่านี้ไม่พบในหนูที่ไม่มี nampt หลังจากการสัมผัสกับสภาวะที่หนาวเย็น การอดอาหารเป็นเวลานาน หรือการกระตุ้นตัวรับ β-adrenergic ซึ่งทั้งหมดนี้ควรเพิ่ม nad+ และการสร้างความร้อน — หนู anko ลด nad+ การสร้างความร้อนบกพร่อง การทำงานของไมโตคอนเดรียลดลง และกิจกรรมการสลายไขมันต่ำและกิจกรรม ucp1 หนูเหล่านี้ยังทนต่อความหนาวเย็นได้ บ่งชี้ว่าไขมันสีน้ำตาลที่สร้างความร้อนนั้นไม่ทำงาน 

ในทางตรงกันข้าม หนู banko ซึ่งเป็นหนูที่ไม่มี nampt อยู่ในไขมันสีน้ำตาลเท่านั้น ยังคงรักษาการตอบสนองของความร้อนต่อสภาวะเหล่านี้ แม้ว่าจะมีความผิดปกติทางเมตาบอลิซึมและไมโตคอนเดรียที่คล้ายกันก็ตาม สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการลบ nampt ในไขมันสีน้ำตาลเพียงอย่างเดียวไม่ส่งผลต่อการสร้างความร้อน ทำให้เกิดสมมติฐานที่ว่า wat มีบทบาทในการกระตุ้นการผลิตความร้อนของ bat ซึ่งทั้งหมดเป็นสื่อกลางโดย nad+ โดยพื้นฐานแล้ว การลบ nampt ในเซลล์ไขมันสีขาวทำให้ nad+ ไม่เพียงพอ ส่งผลให้กิจกรรมการสลายไขมันของ wat ลดลง และจำกัดกรดไขมันอิสระที่ bat ใช้เป็นเชื้อเพลิงที่ก่อให้เกิดความร้อน แต่การลบ nampt ในเซลล์ไขมันสีน้ำตาลเพียงอย่างเดียวไม่ได้ทำให้เกิดความผิดปกติแบบเดียวกัน กล่าวคือ การสลายไขมันจากเซลล์ไขมันสีขาวสามารถดึงส่วนที่หย่อนคล้อยขึ้นมาได้ อย่างไรก็ตาม หากคนเราไม่มีกิจกรรมสลายไขมันที่เพียงพอ เช่น ในโรคอ้วนหรืออายุมากขึ้น ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานผ่านกระบวนการสร้างความร้อนจะยังคงถูกควบคุมอย่างผิดปกติ และนั่นคือที่มาของ nmn เสริม

BATter up: NMN วิ่งกลับบ้านเพื่อหาไขมันสีน้ำตาล 

หลังจากล้อเลียนความแตกต่างระหว่างหนูที่ถูกลบ nampt เหล่านี้ ยามากูจิและเพื่อนร่วมงานก็จัดการ nmn ให้กับหนู anko พวกเขาพบว่า nmn ช่วยแก้ไขความผิดปกติของการเผาผลาญและไมโตคอนเดรียที่เกิดขึ้นหลังจากกำจัด nampt รวมถึงการเพิ่ม nad+ ในเซลล์ไขมัน ส่งเสริมการทำงานของไมโตคอนเดรีย และฟื้นฟูการทำงานของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างความร้อนและการสลายไขมัน หนูที่ได้รับการรักษาด้วย nmn เหล่านี้ยังฟื้นความสามารถในการทนต่อความเย็นได้ ซึ่งบ่งชี้ถึงการทำงานของไขมันสีน้ำตาลที่ได้รับการฟื้นฟู 

เมื่อนำมารวมกัน ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าระดับ nad+ ที่ต่ำในเซลล์ไขมันสีขาวเปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบเมตาบอลิซึมและการสร้างความร้อนในร่างกายอย่างเห็นได้ชัด โดยการจำกัดการกระตุ้นการทำงานของไขมันสีน้ำตาล ในกรณีของโรคอ้วน อายุที่เพิ่มขึ้น หรือมีความผิดปกติทางเมตาบอลิซึมอื่นๆ การเสริม nmn อาจสามารถฟื้นฟูความสามารถด้านความร้อนที่สูญเสียไปเหล่านี้ ซึ่งอาจนำไปสู่การลดน้ำหนักและการทำงานของระบบเมตาบอลิซึมที่ดีต่อสุขภาพมากขึ้น

แม้ว่าการศึกษาครั้งนี้จะทำกับหนู แต่ทีมวิจัยก็พบว่ามีความหวังว่าผลลัพธ์เหล่านี้จะสามารถนำไปใช้กับมนุษย์ได้ “ศักยภาพในการแปลผลลัพธ์เหล่านี้ไปเป็น มนุษย์ได้รับการสนับสนุนจากการสังเกตของเราว่าการกระตุ้น BAT ที่เกิดจากความเย็นและการแสดงออกของ UCP1 นั้นมาพร้อมกับการแสดงออกของ NAMPT ที่เพิ่มขึ้นในคน” ผู้เขียนสรุปหลังจากดูระดับไขมันสีน้ำตาลในเนื้อเยื่อไขมันของมนุษย์ แม้ว่าเราจะไม่ทราบแน่ชัดว่า NMN สามารถลดโรคอ้วนในมนุษย์ได้หรือไม่ แต่เรารู้ว่าการส่งเสริมกิจกรรมของไขมันสีน้ำตาลนั้นเชื่อมโยงกับค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่เพิ่มขึ้น โดยประมาณการว่าจะมีการเผาผลาญแคลอรี่เพิ่มเติม 100 ถึง 400 แคลอรี่ต่อวัน และควบคุมการเผาผลาญได้ดีขึ้น เนื่องจากเราจะต้องรอการวิจัยในมนุษย์เพื่อชี้แจงศักยภาพในการลดน้ำหนักของ NMN อย่างครบถ้วน สำหรับตอนนี้ การอาบน้ำเย็นต่อวันอาจช่วยให้ห่างไกลจากแพทย์ได้


อ้างอิง:

Chen KY, Brychta RJ, Abdul Sater Z และคณะ โอกาสและความท้าทายในการกระตุ้นการรักษาของค่าใช้จ่ายพลังงานของมนุษย์และการสร้างความร้อนเพื่อจัดการกับโรคอ้วน เจ ไบโอล เคม 2020;295(7):1926-1942. ดอย:10.1074/jbc.REV119.007363

Mancuso p, bouchard b. ผลกระทบของความชราต่อการทำงานของไขมันและการสังเคราะห์ adipokine เอ็นโดครินอลด้านหน้า (โลซาน). 2019;10:137. เผยแพร่เมื่อ 11 มี.ค. 2019 ดอย:10.3389/fendo.2019.00137

Yamaguchi S, Franczyk MP, Chondronikola M และคณะ การสังเคราะห์ทางชีวภาพของเนื้อเยื่อไขมัน NAD+ จำเป็นสำหรับการควบคุมการสร้างความร้อนแบบปรับตัวและสภาวะสมดุลของพลังงานทั้งร่างกายในหนู Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา. 2019;116(47):23822-23828. ดอย:10.1073/pnas.1909917116



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า