A kutatók Eiichi Hinoi vezetésével a japán Gifu Gifu Gyógyszerészeti Egyetem Bioaktív Molekulák Tanszékének Farmatológiai Laboratóriumában rámutatnak, hogy az energiafelvétel és az energiafelhasználás közötti egyensúlyhiány bizonyos anyagcsere-betegségekhez vezethetnek, mint például az elhízáshoz és a 2-es típusú cukorbetegséghez, amelyek világszerte járványszerű problémává váltak.
A szerzők szerint az inzulin a foszfoinozidid-3-kináz (PI3K) és a mitogén-aktivált protein-kináz (MAPK) révén segíti a testtömeg és az energiacserét az anyagcsere fenntartásában, amelyek az inzulinreceptor (IR) jelátvitele során bekövetkező fő útvonalak. „Ezenkívül a leptin modulálja a hipotalamikus leptin receptort (LepR) expresszáló neuronok különböző sejtfunkcióit és koordinálja az anyagcsere-paramétereket, például az energiafelvételt, az energiafelhasználást és a glükóz-homeosztázist a Janus tirozin-kináz szignál-transzducer és transzkripciós aktivátor (STAT), PI3K és MAPK jelátviteli útvonalakon keresztül” – írják.
Az extracelluláris szignál-szabályozott kináz 5 (Erk5) a MAPK család tagja, és összekapcsolódik a szagmegkülönböztetéssel és a hosszútávú memóriával, ám keveset tudunk arról, hogy az Erk5 idegsejt hogyan befolyásolja a testtömeget és a homeosztázist, ezért a kutatók arra törekedtek, hogy feltárják az Erk5 szerepét a homeosztázisban a központi idegrendszerben (CNS) történő expresszió révén. LepR-Cre egereket használtak, amelyekben a Cre rekombináz kifejezetten expresszálódik a LepR idegsejtekben, melyek részt vesznek a metabolizmusban, ami a központi idegrendszer hipotalamuszában bőségesen lokalizálódik. „Specifikus Erk5-hiányos egerek felhasználásával a LepR-Cre-vel megmutatjuk, hogy a LepR-t expresszáló neuronokban az Erk5 hozzájárul a testtömeg és a szisztémás energia-egyensúly fenntartásához, és új célt mutatunk be olyan anyagcsere-betegségekre, mint az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség” – írják a szerzők.
„Az Erk5 hiánya a LepR-t expresszáló neuronokban károsodott glükóztoleranciát mutatott a csökkent fizikai aktivitás, az ételbevitel és az energiafelhasználás mellett.”
A kutatók inzulint injektáltak az egerekbe, amelyek az Erk5 foszforilációját indukálták a hipotalamuszban. Ezenkívül a leptin receptort (LepR) expresszáló idegsejtek Erk5 hiánya elhízás fenotípushoz vezetett, amelynek megnövekedett fehér zsírszövet tömege az emelkedett adipocita méret miatt csak azokban a nőstény egerekben mutatkozott, akik normál táplálékkal táplálkoztak. „Ezenkívül az Erk5 hiánya a LepR-t expresszáló neuronokban károsodott glükóztoleranciát mutatott a csökkent fizikai aktivitással, táplálékbevitellel és energiafelhasználással együtt” – írják a szerzők.
Megállapításaik alapján a szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy az Erk5 szabályozza a testtömeg és az energia homeosztázisát, és potenciálisan új célpont lehet az anyagcsere-betegségek, például az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség esetén. „Megállapításaink hozzájárulhatnak a testtömeg és az energia homeosztázisának a hipotalám idegsejtek általi központi vezérlésnek alapjául szolgáló molekuláris mechanizmusok megértéséhez, és a neurális Mek5/Erk5 tengely manipulálása megbízható stratégia az energiabevitel és az energia kifinomult egyensúlyának összehangolására a különféle elhízással kapcsolatos anyagcsere-betegségek elleni védelemhez szükséges kiadásokhoz” – írják a szerzők.
