Genetika Intake Makanan, Berat Badan dan Obesitas

 

Sudah jelas selama beberapa dekade yang pemeliharaan berat badan di bawah kontrol genetik, sebagian besar karena identifikasi mutasi pada tikus yang mengakibatkan obesitas. Baru-baru ini, di tengah kegembiraan besar, beberapa gen tersebut telah diklon dari tikus dan manusia, dan itu sangat mungkin bahwa penentu genetik tambahan akan segera diidentifikasi.

insentif untuk memahami kontrol genetik lebih berat badan dapat sebagian besar disebabkan dua faktor:

  • Obesitas adalah masalah monumental di negara maju dan daya pikat menemukan obat untuk menyembuhkan masalah ini adalah kuat.
  • Ada hubungan kuat antara perkembangan obesitas di masa dewasa dan pengembangan penyakit penting lainnya, termasuk diabetes, hipertensi dan penyakit jantung.

Identifikasi awal "Gen Obesitas"

Untuk memahami fisiologi di balik "gen obesitas" saat ini sedang diselidiki, itu berharga untuk pertama melihat kembali beberapa percobaan yang dilakukan pada tahun 1960 dengan menggunakan tikus parabiotic. Teknik parabiosis, yang jarang digunakan saat ini, melibatkan membuat sayatan sepanjang aspek lateral dua hewan, kemudian menjahit mereka bersama-sama untuk membentuk pasangan parabiotic. Utilitas utama dari teknik ini adalah bahwa hal itu menyatukan sistem vaskular dari dua hewan, yang memungkinkan pertukaran molekul darah-ditanggung.

Beberapa tahun yang lalu, ahli genetika diidentifikasi pada tikus dua mutasi resesif yang, jika homozigot, memimpin tikus menjadi terlalu gemuk. Kedua gen disebut ob dan db.pasang Parabiotic dibangun antara ob / ob, db / db dan tikus normal menyebabkan pengamatan berikut:

  • Memasangkan sebuah obesitas ob / ob mouse dengan mouse biasa: pada ob / ob tikus kehilangan berat badan
  • Memasangkan sebuah db tikus obesitas / db dengan mouse biasa: mouse biasa berhenti makan dan kehilangan berat badan
  • Memasangkan sebuah obesitas ob / ob tikus dengan mouse db / db obesitas: ob / ob tikus berhenti makan dan kehilangan berat badan, sedangkan tikus db / db tidak terpengaruh.
  • Sebuah eksperimen tambahan menunjukkan bahwa ketika salah satu dari sepasang tikus parabiotic yang normal adalah kekenyangan, yang "kembar" kehilangan berat badan.

Pengamatan ini konsisten dengan ide bahwa hormon kenyang, mungkin produk gen ob, diproduksi yang berikatan dengan reseptor, mungkin produk gen db, di hipotalamus dan menekan rasa lapar.

Dukungan yang cukup baru-baru ini diperoleh untuk model ini dengan kloning dari ob dan db gen dari beberapa spesies. Gen ob mengkodekan hormon leptin dan gen db leptin reseptor. Leptin disekresikan oleh sel-sel lemak dan memiliki aktivitas ganda penurunan asupan makanan dan meningkatkan tingkat metabolisme, yang membuat lama "teori lipostatic" untuk mengontrol asupan makanan sangat menarik.

Gen Terlibat dalam Mempertahankan Berat Badan

Hal ini jelas bahwa leptin dan reseptornya hanya dua dari apa yang mungkin berubah menjadi sejumlah besar gen yang merupakan penentu genetik penting dalam mengendalikan berat badan dan patogenesis obesitas. Beberapa gen lainnya dan produk gen diidentifikasi sejauh yang terlibat dalam mengendalikan asupan makanan dan berat badan meliputi:

  • Neuropeptide Y disintesis di banyak daerah otak dan merupakan stimulator poten dari perilaku makan. Leptin muncul untuk menekan makan di bagian dengan menghambat ekspresi neuropeptida Y.
  • Melanocortins efek neuron hipotalamus tertentu dan menghambat dari perilaku makan. Target gangguan dari melanocortin-4 reseptor pada tikus yang terkait dengan perkembangan obesitas.
  • Carboxypeptidase E ( lemak gen) adalah enzim yang diperlukan untuk pengolahan proteolitik dari proinsulin dan hormon mungkin lain seperti neuropeptide Y. Tikus dengan mutasi pada gen ini secara bertahap menjadi gemuk dengan bertambahnya usia mereka, dan mengembangkan hiperglikemia yang dapat ditekan oleh pengobatan dengan insulin.
  • Protein uncoupling mitokondria pertama kali ditemukan pada lemak coklat , dan kemudian diidentifikasi dalam sel lemak dan otot putih. Mereka memungkinkan mitokondria dalam sel-sel untuk melepaskan fosforilasi oksidatif, yang "sirkuit pendek" proton gradien melintasi membran dalam, yang menyebabkan produksi berkurang dari ATP, tapi menghasilkan panas ( nonshivering thermiogenesis ).Beberapa penelitian menunjukkan bahwa mereka dapat memainkan peran penting dalam pengeluaran energi dan dengan demikian berat badan pada manusia dan hewan non-hybernating lainnya.
  • Reseptor beta-adrenergik yang hadir pada lemak coklat dan lemak mungkin putih. Pengikatan norepinefrin untuk reseptor ini pada sel-sel lemak menyebabkan peningkatan transkripsi protein uncoupling mitokondria, yang memungkinkan peningkatan produksi panas melalui hidrolisis asam lemak. Baru-baru ini dilaporkan bahwa mutasi tertentu dalam gen cenderung ini orang menjadi gemuk dan mengembangkan diabetes sebelum usia pertengahan.
  • Tubby protein , bersama dengan protein terkait gendut, diduga faktor transkripsi.Tubby protein sangat disajikan inti paraventricular dari hipotalamus dan daerah lain dari otak. Tikus dengan yang terjadi secara alamiah atau rekayasa mutasi pada gen gendut acara dewasa timbulnya obesitas, tetapi mekanisme yang terlibat tidak diketahui.

 Referensi dan Ulasan

  • Comuzzie AG dan Allison DB: Pencarian gen obesitas manusia. Ilmu 280: 1374, 1998.
  • Gura T: protein Keterpisahan memberikan petunjuk baru untuk penyebab obesitas ini. Ilmu 280: 1369, 1998.
  • Martin RJ, Putih BD, Hulsey MG: The mengatur berat badan. Amer Scientist 79: 528-541, 1991. [ulasan eksperimen parabiosis dan kontrol asupan makanan secara umum]
  • Naggart JK, Fricker LD, Varlomov O, dll: Hyperproinsulinemica lemak tikus gemuk / lemak yang terkait dengan Carboxypeptidase E mutasi yang mengurangi aktivitas enzim.
  • Santagata S, Boggon TJ, Baird CL, dll: G-protein signaling melalui protein gendut.Ilmu 292: 2041-2050, 2001.
  • Serigala G: Sebuah protein uncoupling baru: komponen potensial dari sistem regulasi berat badan manusia. Ulasan gizi. 55: 178 1997.
  • Woods SC, Seeley RJ, Porte D, Schwartz MW: Sinyal yang mengatur asupan makanan dan homeostasis energi. Ilmu 280: 1378, 1998.