Dziś prawie 40 procent dorosłych w USA i 21 procent młodzieży jest otyłych. Tendencja ta rośnie, a populacja na całym świecie staje się coraz bardziej otyła – co zwiększa ryzyko innych schorzeń, takich jak cukrzyca typu 2 i choroby sercowo-naczyniowe, których częstość występowania na świecie podwoiła się w ciągu ostatnich 30 lat. Ale możesz być zaskoczony, gdy dowiesz się, że nie tylko jedzenie nas tuczy.

Eksperymenty na modelach zwierzęcych wykazały, że narażenie na chemikalia stosowane w przemyśle i znajdujące się w tworzywach sztucznych, konserwantach, pestycydach i środkach zmniejszających palność, żeby wymienić tylko kilka, może być ważnym czynnikiem przyczyniającym się do rosnącej liczby zaburzeń metabolicznych – w tym otyłości.

Jednym z cele badawcze w moim laboratorium jest identyfikacja substancji chemicznych występujących w środowisku, które mogą przyczyniać się do tych zwiększonych wskaźników chorób metabolicznych oraz rozszyfrowanie mechanizmów, poprzez które one działają. Ta linia pracy rozpoczęła się od nieoczekiwanego odkrycia, że ​​substancja chemiczna (tributyltyna lub TBT), którą badaliśmy z innych powodów, może aktywować receptor hormonalny związany z rozwojem tłuszczu. Następnie wykazaliśmy, że TBT może sprawić, że myszy narażone podczas życia prenatalnego będą grubsze i że ta cecha może zostać przekazana przyszłym pokoleniom.

Nasze ostatnie badanie ujawnia, że ​​dibutylocyna, substancja chemiczna używana do produkcji tworzywa sztucznego zwanego polichlorkiem winylu lub PVC, zmienia metabolizm glukozy i zwiększa magazynowanie tłuszczu u myszy.

Otyłość i cukrzyca typu 2

U zdrowych osób trzustka wydziela do krwi hormon zwany insuliną po posiłku, gdy poziom cukru we krwi wzrasta. Insulina stymuluje tkanki, takie jak mięśnie, komórki tłuszczowe i mózg, do wchłaniania glukozy z krwi i przechowywania jej w postaci tłuszczu. Jeśli trzustka wydziela insulinę, ale tkanki nie są w stanie jej wykryć, poziom glukozy pozostaje niezmieniony, co prowadzi do „insulinooporności”.

Gdy dana osoba nabiera nadwagi, następuje wzrost ilości wolnych kwasów tłuszczowych we krwi, co może przyczyniać się do zmniejszenia wrażliwości tkanek na insulinę, co prowadzi do wzrostu poziomu glukozy we krwi. We wczesnych stadiach, kiedy poziom cukru jest wyższy niż normalnie, ale nie za wysoki, osoba uważana jest za osobę przedcukrzycową. Na tym etapie osoby ze stanem przedcukrzycowym mogą zmienić styl życia – schudnąć i więcej ćwiczyć – aby obniżyć poziom glukozy i zmniejszyć ryzyko zachorowania na cukrzycę.

Jednak u gryzoni istnieją dowody wskazujące na to, że narażenie na niektóre chemikalia środowiskowe hamuje mobilizację tłuszczu w okresach postu i gdy zwierzęta są narażone na dietę niskotłuszczową, co sugeruje, że utrata wagi może być trudniejsza niż ograniczenie kalorii.

Chemikalia w tworzywach sztucznych związane z otyłością

Najczęstszym wyjaśnieniem otyłości jest przejadanie się wysokokalorycznymi pokarmami i siedzący tryb życia. Jednak w ciągu ostatnich 10 lat wykazano, że podzbiór substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego (EDC) zwanych obesogenami powoduje otyłość u zwierząt i wiąże się z większą masą tłuszczu u ludzi. EDC to substancje chemiczne spoza organizmu, które zakłócają działanie naturalnych hormonów obecnych w żywych organizmach. Hormony są wydzielane przez gruczoły dokrewne, takie jak trzustka i tarczyca, które regulują krytyczne funkcje biologiczne organizmu, w tym reprodukcję i metabolizm glukozy. Dlatego zmiana poziomu lub działania hormonów może przyczynić się do choroby.

Obesogeny działają poprzez nieodpowiednią stymulację magazynowania tłuszczu w organizmie poprzez zmianę biologii tkanki tłuszczowej, bilansu energetycznego i/lub regulacji potrzeb metabolicznych.

Sole dibutylocyny (DBT) są wykorzystywane w produkcji tworzyw sztucznych z PVC (winylu), które są szeroko wykorzystywane w wielu zastosowaniach, w tym w materiałach budowlanych (np. ramy okienne i podłogi winylowe) oraz w urządzeniach medycznych (np. rurach i opakowaniach). DBT został znaleziony w owoce morza i kurz domowy, co sugeruje, że narażenie na DBT może być powszechne. Jednak niewiele jest dostępnych informacji na temat poziomów DBT u ludzi.

Ekspozycja na DBT u myszy

Wykorzystaliśmy komórki w kulturze, aby pokazać, że DBT aktywowało dwa białka, które promują prekursory komórek tłuszczowych, aby stały się dojrzałymi komórkami tłuszczowymi, co prowadzi do większej liczby komórek tłuszczowych i zwiększenia zawartości tłuszczu w każdym z nich. Dlatego substancje chemiczne, które aktywują te receptory, sprzyjają rozwojowi tkanki tłuszczowej, czyniąc je otyłymi.

W naszym badaniu, komórki narażone na stężenia DBT, które są w sferze tego, na co przewiduje się narażenie ludzi, wykazywały zwiększone magazynowanie tłuszczu, co widać pod mikroskopem, a także zwiększoną aktywność genów zaangażowanych w rozwój tkanki tłuszczowej.

Dodatkowo podawaliśmy DBT ciężarnym myszom w wodzie pitnej i przedłużyliśmy ekspozycję poprzez laktację. Potomstwo płci męskiej, które było narażone podczas rozwoju w macicy i poprzez mleko matki, gromadziło więcej tłuszczu po zmianie diety z niskotłuszczowej na nieco bogatszą niż zwierzęta nienarażone. Wskazuje to, że ekspozycja na DBT podczas rozwoju i we wczesnym okresie życia predysponowała te zwierzęta narażone na DBT do otyłości. Co ciekawe, nie znaleźliśmy takiej odpowiedzi na dietę u kobiet.

U tych myszy zauważyliśmy, że produkcja insuliny w trzustce była zmieniona.

Co ciekawe, mieli również podwyższony poziom leptyny, hormonu wydzielanego przez tkankę tłuszczową zaangażowaną w regulację apetytu i poziomu glukozy we krwi. Wyższe poziomy glukozy na czczo stwierdzono u obu płci, ale tylko mężczyźni wykazali podwyższony poziom leptyny i nietolerancję glukozy. Wyniki naszego badania wskazują, że wczesna ekspozycja na otyłość DBT i zwiększona zawartość tłuszczu w diecie indukują stan przedcukrzycowy u samców myszy.

Ponieważ istnieje wiele źródeł narażenia ludzi na obesogeny, monitorowanie poziomu otyłości, w tym DBT, w ludzkich tkankach pomoże zrozumieć i zapobiec rosnącemu wskaźnikowi zaburzeń metabolicznych, takich jak otyłość i T2D w ludzkich populacjach. Ograniczenie stosowania tworzyw sztucznych zawierających obesogeny nie tylko poprawi nasze zdrowie, ale będzie również korzystne dla środowiska, biorąc pod uwagę ogromne plastikowe śmieci w oceanach na świecie.

O autorze

Bruce Blumberg, profesor biologii rozwojowej i komórkowej, University of California, Irvine oraz Raquel Chamorro-Garcia, Associate Specialist, University of California, Irvine

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon