Việc tắt enzyme này đã đảo ngược tình trạng tiền tiểu đường ở chuột
Nhắm mục tiêu hóa học ceramide của cơ thể một cách tinh tế có thể dẫn đến việc phát triển các phương pháp điều trị mới an toàn cho bệnh tiểu đường loại 2, bệnh tim và các tình trạng chuyển hóa khác.
Đây là gợi ý mà các nhà khoa học đưa ra sau khi phát hiện ra rằng họ có thể đảo ngược tình trạng tiền tiểu đường ở chuột mắc bệnh béo phì bằng cách làm im lặng một loại enzyme chịu trách nhiệm cho bước cuối cùng của quá trình sản xuất ceramide.
Việc vô hiệu hóa enzym, được gọi là dihydroceramide desaturase 1 (DES1), làm giảm mức độ ceramide trong cơ thể, họ lưu ý trong một số gần đây Khoa học giấy về công việc của họ.
Việc tắt DES1 cũng ngăn những con chuột đang ăn kiêng nhiều chất béo phát triển gan nhiễm mỡ và kháng insulin. Hai điều kiện này là yếu tố nguy cơ chính của bệnh tim và tiểu đường.
DES1 kiểm soát sự chuyển đổi dihydroceramide thành ceramide với một sự dịch chuyển hóa học nhỏ của hai nguyên tử hydro. Sự thay đổi tinh tế này chèn một “liên kết đôi vào xương sống” của phân tử lipid một cách hiệu quả.
Các cuộc điều tra trước đây đã gợi ý rằng việc giảm mức ceramide có thể đảo ngược bệnh chuyển hóa và bệnh tiểu đường. Tuy nhiên, các phương pháp mà họ sử dụng sẽ dẫn đến các tác dụng phụ nghiêm trọng.
'Ceramides là cholesterol tiếp theo'
Nghiên cứu mới đưa nghiên cứu theo một hướng điều trị hứa hẹn hơn. Nó cho thấy rằng có thể giảm mức ceramide một cách an toàn với một sự điều chỉnh nhỏ, đúng thời gian đối với quá trình sản xuất ceramide.
“Công trình của chúng tôi”, đồng tác giả nghiên cứu, Giáo sư Scott A. Summers, chủ nhiệm khoa Dinh dưỡng và Sinh lý học Tích hợp tại Đại học Utah ở Thành phố Salt Lake cho biết, “cho thấy ceramides có vai trò ảnh hưởng đến sức khỏe trao đổi chất.”
Ông cho biết thêm: “Chúng tôi đang nghĩ đến ceramides như một loại cholesterol tiếp theo.
Các nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu mức độ ảnh hưởng của ceramides đối với cơ thể. Tuy nhiên, có bằng chứng, GS Summers lập luận, về mối liên hệ giữa ceramides và bệnh chuyển hóa.
Ông nói rằng một số bác sĩ đã thực hiện các xét nghiệm về mức độ ceramide như một cách để đánh giá nguy cơ mắc bệnh tim của mọi người.
Các tác giả của nghiên cứu mới lưu ý: “Ceramides góp phần vào độc tính gây ra bệnh tiểu đường, nhiễm mỡ gan [gan nhiễm mỡ] và bệnh tim.
Nếu ceramides có thể là nguyên nhân gây bệnh, thì mục đích của chúng trong cơ thể là gì? Các nhà nghiên cứu đã điều tra câu hỏi này bằng cách đánh giá tác động của ceramide đối với sự trao đổi chất.
Ưu và nhược điểm của Ceramide
Trong một nghiên cứu năm 2013 về DES1 và ceramides, Giáo sư Summers và các đồng tác giả của ông đã thảo luận về cách béo phì có thể làm tăng nguy cơ bệnh chuyển hóa và ceramides đóng góp như thế nào.
Lý thuyết cho rằng ở những người bị béo phì, các mô của cơ thể nhận được rất nhiều chất béo mà chúng không thể lưu trữ, và điều này dẫn đến sự tích tụ “các phân tử có nguồn gốc từ chất béo làm suy giảm chức năng của mô”.
Giáo sư Summers và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra rằng ceramides tạo ra một số quá trình làm tăng lưu trữ chất béo trong tế bào. Ngoài ra, chúng phá vỡ khả năng của các tế bào để lấy năng lượng từ đường, hoặc glucose.
Chất béo cũng làm chậm quá trình xử lý axit béo. Họ làm điều này theo hai cách: bằng cách giúp gan lưu trữ nhiều axit béo hơn và bằng cách giảm đốt cháy chất béo trong các mô.
Ceramides cũng có các chức năng khác. Một trong số đó là tăng cường thành tế bào.
Do đó, Giáo sư Summers gợi ý rằng bởi vì việc tăng lưu trữ chất béo làm tăng mức ceramide, có vẻ như ceramide có vai trò bảo vệ các tế bào khỏi bị vỡ trong thời gian nhiều, khi cơ thể tăng dự trữ chất béo.
Tuy nhiên, trong trường hợp béo phì, ceramide dường như đảm nhận vai trò của một loại lipid độc hại.
Những con chuột béo phì đã cải thiện sức khỏe trao đổi chất
Trong nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu đã giảm mức ceramide ở chuột bằng cách tắt bước cuối cùng của quá trình tổng hợp ceramide. Để thực hiện điều này, họ đã biến đổi gen những con chuột trong đó chúng có thể tắt gen DES1 ở động vật trưởng thành.
Họ đã phát triển hai cách tắt DES1: toàn cầu và chọn lọc. Trong cách tiếp cận toàn cầu, họ đã tắt tiếng DES1 trong toàn bộ cơ thể. Trong cách tiếp cận chọn lọc, họ tắt enzym ở các vị trí chọn lọc, chẳng hạn như trong gan hoặc tế bào mỡ.
Khi họ tắt DES1 để giảm ceramides ở những con chuột cực kỳ béo phì bị kháng insulin và gan nhiễm mỡ, họ nhận thấy rằng một trong hai cách tiếp cận đều hiệu quả. Sức khỏe trao đổi chất của động vật được cải thiện, mặc dù chúng vẫn béo phì.
Gan của chúng đã loại bỏ chất béo, đồng thời phản ứng với insulin và glucose của chúng cũng sắc nét như gan của những con chuột khỏe mạnh, gầy. Sau 2 tháng theo dõi, các con vật vẫn khỏe mạnh.
Giáo sư Summers giải thích rằng mặc dù những con chuột không giảm bất kỳ trọng lượng nào, nhưng cơ thể của chúng đã thay đổi cách chúng xử lý các chất dinh dưỡng.
Trong một loạt thí nghiệm khác, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng việc giảm mức ceramide trước khi đưa chuột vào chế độ ăn nhiều chất béo sẽ ngăn chúng tăng cân và phát triển tình trạng kháng insulin.
“Chúng tôi đã xác định được một chiến lược điều trị tiềm năng có hiệu quả đáng kể và nhấn mạnh cách các hệ thống sinh học phức tạp có thể bị ảnh hưởng sâu sắc bởi một sự thay đổi tinh vi trong hóa học.”
Giáo sư Scott A. Summers
