Белок, синтезируемый клетками костей, действует на регулятор пищевого поведения в мозге.
В костях, кроме минеральных солей, есть и клетки, выполняющие разные функции. В частности, роль клеток под названием остеобласты состоит в том, чтобы производить само вещество кости – нити белка коллагена, минерализованные солями кальция.
Однако «синтез костей» – не единственная функция остеобластов: исследователи из Колумбийского университета вместе с коллегами из Юго-западного медицинского центра Университета Техаса пишут в своей статье в Nature, что эти клетки среди прочего выделяют белок липокалин 2 (LCN2), который сильно подавляет аппетит. Про липокалин 2 известно, что его синтезирует жировая ткань, однако остеобласты, как выяснилось, производят его в десять раз больше.
Когда у мышей ген липокалина 2 в костных клетках отключали, уровень гормона у животных падал в 67 раз, мыши начинали есть больше, накапливали жир и набирали вес. Наоборот, если мышам с ожирением вводили LCN2 инъекциями, животные ели меньше и теряли в весе; кроме того, у них повышался уровень инсулина и приходил в норму глюкозный обмен. Как всем хорошо известно, низкий уровень инсулина и высокий уровень глюкозы в крови – признаки начинающегося (или уже начавшегося) диабета, так что липокалин 2 фактически ослаблял диабетические симптомы.
Одним из главных центров регуляции аппетита, голода и пищевого поведения в целом является гипоталамус, поэтому можно было ожидать, что липокалин 2 как-то с ним взаимодействует. Действительно, оказалось, что гормон проходит в мозг, и особенно много его накапливается как раз в гипоталамусе. Если липокалин 2 вводили мышам прямо в мозг, эффект был такой же, как и от введения в кровь – у животных слабел аппетит и уменьшался вес тела.
Дальнейшие эксперименты показали, что гормон связывается с мелонокортиновыми рецепторами, которые известны как раз тем, что активно участвуют в регуляции аппетита. Когда липокалин 2 вводили мышам в гипоталамус, на него отзывались именно клетки с меланокортиновыми рецепторами. Включая и выключая гены рецепторов, исследователи убедились, что и изменения в аппетите, и изменения в весе зависят от взаимодействия липокалина с рецепторами к меланокортину.
Выше мы говорили о том, что липокалин 2 ослабляет симптомы диабета. На самом деле, этого можно было ожидать: медики знают, что у больных диабетом второго типа вес тела тем больше, чем меньше у них в крови LCN2. С другой стороны, у пациентов с мутациями в гене меланокортинового рецептора синтезируется очень много липокалина 2. (Здесь нет ничего странного: если какой-то рецептор выходит из строя, организм пытается преодолеть дефект, производя как можно больше лиганда – вещества, связывающегося с рецептором – в расчете что рецептор под действием большого количества молекул лиганда хоть как-то заработает.)
Вообще, гормонов, контролирующих аппетит, голод и т. д., существует порядочно (навскидку вспоминаются грелин и лептин), однако в данном случае интересно то, что один из них синтезируется в костях – то есть костная ткань активно регулирует пищевое поведение. Возможно, действуя через кости, можно и у людей снижать вес и тормозить развитие диабета, и в ближайшее время авторы работы собираются продолжить исследования костного липокалина у приматов и людей.
