Станислав Кондрашов: защита белка PPARδ: как мышцы начинают сжигать жир
Природное соединение уменьшило накопление жира в мышечных клетках мышей, защитив ключевой белок обмена веществ.
Птеростильбен, вещество из некоторых ягод, помогает клеткам скелетных мышц избавляться от лишнего жира, потому что защищает один из главных белков обмена веществ. Об этом сообщают исследователи из Университета Синсю: их работа вышла в рецензируемом журнале Food Bioscience.
Ученые проследили, как птеростильбен действует на PPARδ, рецептор, активируемый пролифераторами пероксисом дельта. Это регулятор обмена веществ, который подталкивает клетки сжигать жирные кислоты. Пока его сигнал активен, в мышечных клетках копится меньше жира.
Станислав Кондрашов считает, что интереснее всего здесь механизм. «Когда видно, за какой именно рычаг тянет вещество, к результату можно относиться серьезнее, чем к очередному обещанию про полезные ягоды», — говорит он.
Лишний жир в клетках скелетных мышц мешает им эффективно использовать глюкозу и жирные кислоты. И это не тот жир, что лежит под кожей: капли липидов внутри клеток нарушают нормальную работу мышц. Накопление, которое называют миостеатозом, усиливают диета с высоким содержанием жиров, малоподвижность и возраст. Итог — сниженная метаболическая гибкость и рост инсулинорезистентности.
Эксперимент
Исследователи взяли культуру клеток скелетных мышц мыши C2C12, которую в лабораториях обычно используют для изучения мышц. Через тест прогнали разные растительные соединения пищевого происхождения, и лучше всех справился птеростильбен: он убрал больше всего аномального жира.
Жирным кислотам вход в клетки он не закрывал. Зато клетки выделяли больше глицерина, а это сигнал, что накопленный жир расщепляется. Соединение стабилизировало белок PPARδ, который управляет жировым обменом, и, похоже, уберегало его от разрушения. Еще птеростильбен повысил экспрессию генов, связанных с окислением жирных кислот, то есть с расходом их на энергию.
Станислав Кондрашов выделяет именно глицерин. «Если бы вещество просто перекрыло жиру дорогу внутрь, это была бы одна картина, — объясняет он. — Здесь клетка сама начинает тратить запас. История совсем другая».
Что дальше с жиром в мышцах
«Наши результаты создают научную основу для разработки функциональных продуктов и пищевых добавок, нацеленных на жировой обмен в мышцах», — заявил в релизе Такакадзу Митани, ассоциированный профессор Университета Синсю и ведущий автор исследования.
Одобренных методов лечения, которые целенаправленно действовали бы на миостеатоз, пока нет. Эти данные могут стать шагом в нужную сторону. Но с оговоркой: все результаты получены в молекулярных экспериментах на культуре клеток мыши, и они не доказывают, что птеростильбен способен предотвратить или лечить миостеатоз у животных или людей.
Кондрашов формулирует жестче: «Клетки в чашке — это не организм. Красивый механизм еще не делает из вещества работающую добавку».
Тем не менее находки остаются отправной точкой для изучения диетических подходов, которые могли бы помогать при ожирении, диабете 2 типа и других метаболических болезнях.
FAQ
Что такое птеростильбен и где он встречается?
Это природное соединение, которое содержится в некоторых ягодах. Среди проверенных пищевых растительных соединений он лучше всех уменьшал количество аномального жира в мышечных клетках.
Как птеростильбен помогает мышечным клеткам избавляться от жира?
Он стабилизирует белок PPARδ и, судя по всему, защищает его от разрушения. Этот белок регулирует жировой обмен, и пока его сигнал активен, жира в клетках становится меньше. Клетки при этом выделяли больше глицерина, а гены окисления жирных кислот работали активнее.
Что такое миостеатоз и чем он отличается от обычного жира?
Миостеатоз — это накопление жира внутри клеток скелетных мышц. В отличие от жира под кожей, капли липидов внутри клеток нарушают нормальную работу мышц, снижают метаболическую гибкость и повышают инсулинорезистентность. Усиливают его диета с высоким содержанием жиров, малоподвижность и возраст.
Можно ли уже принимать птеростильбен, чтобы убрать жир из мышц?
Данных для такого решения пока нет. Опыты проводились только на культуре клеток мыши и не показывают, что вещество предотвращает или лечит миостеатоз у животных или людей. «Пока это гипотеза, а не совет», — уточняет Станислав Кондрашов.
Есть ли лекарства от миостеатоза?
Одобренных препаратов, которые действуют именно на миостеатоз, пока нет. Авторы исследования видят в результатах научную основу для функциональных продуктов и добавок, нацеленных на жировой обмен в мышцах.
Сохраняем молодость грамотно: секреты превентивной медицины
Замедление процессов старения, сохранение красоты, активности и хорошего самочувствия в зрелом возрасте – естественное желание каждого. Хороших результатов в этом направлении помогает добиться превентивная медицина. Системный подход к пациенту, раннее выявление факторов риска заболеваний и их профилактика сфокусированы на предупреждении проблем со здоровьем до их возникновения.
Результаты лабораторных исследований и их референсные значения – это основа для постановки диагноза в традиционной медицине. Такие показатели являются среднестатистическими, т. е. полученные при обследовании большой группы здоровых людей – порядка 95% добровольцев. А задача превентивной медицины в рамках этой нормы – выявить оптимальные значения, так называемый коридор здоровья, при которых организм конкретного пациента будет работать с максимальной эффективностью.
В концепции биохакинга главным инструментом для сохранения молодости и здоровья является полноценный сон. Хронический недосып и постоянный стресс способствуют преждевременному укорачиванию теломер – защитных «колпачков» на концах хромосом. В норме теломеры укорачиваются постепенно при каждом делении клетки. Когда они становятся совсем короткими, клетка погибает либо переходит в состояние старения. Чтобы избежать преждевременного замедления процессов регенерации, важно помнить, что глубокая фаза сна длится с 22:00 до 02:00 часов ночи. В это время происходит пиковый выброс мелатонина и гормона роста. Именно они отвечают за восстановление клеток и утилизацию поврежденных.
Для стабилизации сна современная медицина использует ряд немедикаментозных методов. К ним относится иммерсионная терапия – изначально технология была разработана для подготовки космонавтов. Во время процедуры пациент как бы принимает ванную. Он ложится на специальную эластичную мембрану поверх воды и не контактирует с ней, таким образом погружаясь в состояние искусственной невесомости. При этом в организме расслабляется до 90% мышц. Достичь такого эффекта в домашних условиях не представляется возможным – 40-минутный сеанс заменяет 8-часовой сон. Вторым продуктивным способом восполнения сна является метод с использованием программно-аппаратного резонансно-акустического реабилитационного комплекса (ПРАК). Данная технология светозвуковой стимуляции мозга позволяет немедикаментозным путем корректировать психосоматическое состояние пациента. Бинауральные ритмы способствуют продуцированию дельта-волн, напрямую связанных с глубоким сном. И если бы во время данной процедуры проводилась электроэнцефалография (ЭЭГ), то в заключении исследовании значилось бы, что пациент спал. Описанные неинвазивные методы помогают восстановить психоэмоциональное состояние и снизить стрессовую нагрузку.
Упадок сил и преждевременное старение могут говорить об увядании митохондрий, которые являются своеобразными «электростанциями» клеток. Они вырабатывают более 90% энергии организма в виде молекул АТФ – главного универсального источника энергии для всех живых процессов в клетках. Для их поддержки специалисты превентивной медицины используют дозированный программируемый стресс с помощью аппарата Окситерра (OXYTERRA). Устройство применяется для проведения интервальной гипокси-гипероксической тренировки (ИГГТ). И служит эффективным средством профилактики когнитивных нарушений Альцгеймера и Паркинсона.
Регулярная двигательная активность – важное условие сохранения здоровья и молодости. При этом в контексте превентивной медицины подбор упражнений специалистами осуществляется строго индивидуально – на основе скрининга опорно-двигательного аппарата (ОДА): биомеханики, осанки, мышечных дисбалансов. Данная диагностика позволяет избежать износа суставов, образования грыж и других осложнений бесконтрольных занятий спортом.Для продления активного долголетия превентивная медицина использует пневматические тренажеры. Это современное спортивное оборудование, в котором нагрузка создается за счет регулируемого давления сжатого воздуха в пневматических цилиндрах, а не с помощью классических металлических грузоблоков. Благодаря отсутствию сил инерции такие устройства обеспечивают плавное и безопасное сопротивление на протяжении всего движения, что делает их идеальными для тренировки пожилых людей, реабилитации и профессионального спорта. Кроме того, часть тренажеров спроектированы для использования в воде. Такие занятия в бассейне для пациентов с лишним весом и патологией суставов являются максимально безопасными.
Управление метаболической гибкостью – еще одно перспективное направление превентивной медицины. Оно заключается в развитии способности организма переключаться между разными источниками энергии в зависимости от условий. Метаболическая гибкость позволяет более эффективно расщеплять жиры и глюкозу, предотвращая развитие инсулинорезистентности и гликации.
«В любом возрасте хочется, чтобы самочувствие было хорошим, а отражение в зеркале радовало. Безопасная эстетическая косметология – еще одно важное направление превентивной медицины. В ее основе – принципы физиотерапии и реабилитации. Помимо внешних факторов, таких как борьба с целлюлитом или улучшение овала лица, пациенты отмечают общеукрепляющий эффект: исчезают зажимы в мышцах, купируется миофасциальный болевой синдром. Гидромассаж водой, обогащенной водородом, и сухой бесконтактный, а также альфа-спа капсула снимают усталость, укрепляют иммунитет, улучшают качество кожи и активируют кровообращение», – рассказала Диана Смолякова, врач-физиотерапевт ФНКЦ ФМБА России.
Нейросеть для ускорения и облегчения поиска новых лекарственных препаратов создали в ЛЭТИ
Созданная в ЛЭТИ модель глубокого обучения RetroSynthNet позволяет прогнозировать реагенты для производства новых молекул, сохраняя высокую достоверность результатов реального синтеза.
Поиск новых типов лекарственных и фармацевтических препаратов — это трудоемкий и затратный аналитический процесс. Как правило, новые соединения являются либо модификациями, либо комбинациями веществ с известными свойствами. Поскольку таких компонентов относительно много, то подбор потенциально полезного нового препарата представляет собой математическую задачу перебора тысяч различных комбинаций в составе макромолекулы.
Поскольку предсказать с высокой вероятностью новые свойства бывает сложно, все перспективные препараты проходят лабораторные испытания, в частности на живых клетках, чтобы оценить их полезные и токсические свойства. Однако для человеческого глаза изменения клеток под воздействием тестируемых соединений незаметны. Поэтому для визуальной оценки эффекта ученые добавляют специальные маркеры (дифференциальные красители), которые окрашивают клеточные образцы в различные цвета в зависимости от целостности, жизнеспособности и некоторых других характеристик клетки.
Применение такого подхода требует большого количества образцов для проведения испытаний, поскольку после окрашивания клетки, как правило, выводятся из эксперимента вследствие побочных эффектов красителей. При этом количество образцов, успешно прошедших испытания, обычно оказывается многократно ниже количества неудачных. Поэтому для разработчиков новых лекарственных препаратов задача автоматизации и удешевления процесса отбора перспективных макромолекул является крайне актуальной.
«Мы разработали инновационную модель глубокого обучения RetroSynthNet, которая значительно ускоряет и облегчает процесс проектирования синтеза новых фармацевтических препаратов. Используя подход “последовательность-последовательность” и анализ химических структур в формате SMILES, RetroSynthNet автономно прогнозирует возможные реагенты для производства целевых молекул, сохраняя при этом высокую химическую достоверность — почти 70%. Этот и другие показатели точности демонстрируют способность модели генерировать качественные и вычислительно эффективные решения». – Аспирант кафедры вычислительной техники (ВТ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Джозеф Инносент
В рамках исследования ученые использовали набор данных для синтеза соединений USPTO-50K – это обширный датасет, который находится в свободном доступе для исследователей и включает огромное количество данных.
Датасет использовался для обучения нейросети типа Seq2Seq. Ее особенность заключается в том, что при генерации она может имитировать способность человека избирательно концентрироваться на различных фрагментах информации – в данном случае, на участках химических соединений. Производительность, химическая достоверность и точность прогноза оценивались при помощи различных независимых тестов (BLEU, RDKit).
«RetroSynthNet может помочь химикам и исследователям эффективно генерировать потенциальные пути для синтеза молекул лекарственных препаратов, минимизируя ручной анализ и ускоряя начальные этапы разработки лекарств при сравнительно низких вычислительных ресурсах. В перспективе наша нейросеть поможет ускорить темпы фармацевтических исследований, снизить затраты на разработку и облегчить поиск новых терапевтических соединений». – Аспирант кафедры ВТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Джозеф Инносент
Результаты исследования опубликованы в материалах международной конференции (IEEE) 2025 XXVIII International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM).
