Обнаружена новая связь между лептином и ожирением

В регуляции массы тела важную роль играет гормон лептин — специалисты по метаболизму человека изучают его уже несколько десятилетий. Лептин вырабатывается исключительно в адипоцитах (клетках жира) и участвует в негативной регуляции массы жировой ткани — другими словами, уменьшает ее количество. При ожирении уровень этого гормона часто бывает повышен и нарушена чувствительность к нему. Однако у 10–20% страдающих ожирением уровень лептина примерно такой же, как у людей с нормальным весом. Можно было предположить, что такие формы ожирения связаны с нарушениями экспрессии его гена.

«Мы многое узнали о лептине, — говорит Олаф Далнер из Рокфеллеровского университета, первый автор статьи, опубликованной в Nature Medicine, — но фактически мы не понимаем даже основ регуляции его гена». Авторы статьи обнаружили такой фактор — длинную некодирующую РНК. Кстати, ведущий автор этой работы — Джеффри Фридман, который открыл лептин четверть века назад.

Экспрессию гена лептина Lep изучали на трансгенных мышах, у которых после сайта старта трансляции Lep был вставлен ген люциферазы; таким образом, уровень люминесценции в жировой ткани зависел от экспрессии исследуемого гена. Сравнивая влияние делеций тех или иных участков на экспрессию, обнаружили два энхансера этого гена. Оказалось, что и промотор гена, и оба энхансера достаточно консервативны.

Далее необходимо было найти факторы, которые связываются с найденными последовательностями и регулируют их. В числе таких факторов оказались рибонкулеопротеиды (РНК, связанные с белком), что позволило предположить участие РНК в регуляции Lep. С помощью метода GRO-seq, который выявляет гены, транскрибирующиеся в определенный момент времени, обнаружили транскрипцию длинной некодирующей РНК (lncRNA), уровень экспрессии которой хорошо коррелировал с уровнем мРНК лептина. Эту РНК назвали lncOb.

Выяснилось, что lncOb РНК связывается с промотором Lep, что многие белки взаимодействуют как с ней, так и с энхансерами гена лептина, и что сама она экспрессируется только в адипоцитах белого жира, но не бурого. Блокировка lncOb РНК в культурах адипоцитов снизила уровень лептина в 10 раз. Мыши с делецией участка, кодирующего эту РНК, набирали гораздо больший вес на высокожировой диете и имели пониженный уровень лептина в крови. Уровень мРНК лептина также был низким — значит, ген блокировался на уровне транскрипции.

Затем перекормленным мышам с нокаутом lncOb РНК и контрольной группе перекормленных мышей стали делать инъекции лептина. Опытная группа показала значительное снижение веса, в отличие от контрольной.

Удалось получить данные и для людей с помощью полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) по данным 46 тысяч человек. Была найдена корреляция между уровнями экспрессии мРНК лептина и lncOb в жировой ткани, кроме того, ранее был известен однонуклеотидный полиморфизм в локусе lncOb, который связали с повышенным индексом массы тела у выходцев из Европы. Этот вариант проанализировали на данных 450 тысячи людей (данные из UK BioBank) и подтвердили его связь с повышенной массой жировой ткани и увеличенным риском крайней степени ожирения. Наиболее сильную связь обнаружили для десятилетнего возраста.

Таким образом, ожирение у человека развивается по разным механизмам: нарушения транскрипции лептина могут уменьшить его уровень и за счет этого стать причиной избыточного веса. Есть вероятность, что лечение лептином поможет пациентам с низким содержанием в крови этого гормона (по оценке Далнера, таких пациентов может быть до 10%), однако оно не подойдет тем, у кого развилась к нему толерантность.