Роль феромонов животных в регуляции сжигания жира и долголетия

Учёные обнаружили, что у нематоды C. elegans феромоны могут синтезироваться в организме животного-реципиента и работать как гормоны, регулируя сжигание жира и продолжительность жизни.

• Феромоны и дауэр-личинки: Нематоды синтезируют и выделяют в среду феромоны, в том числе дауэр-феромоны. Когда условия среды становятся суровыми (голод, засуха, жара), личинки-реципиенты, уловившие эти феромоны, впадают в особую стадию покоя — дауэр-личинку, которая может жить до 4 месяцев (против обычных 18 дней). Для выживания дауэр-личинкам необходимо экономно расходовать запасы жира («нормирование жира»).
• Ключевая роль внутренних феромонов: Ранее было известно, что личинка-реципиент не только чувствует феромоны среды, но и сама синтезирует их, накапливая внутри тела. Новое исследование под руководством доктора Шаобин О. Чжана показало, что именно внутренние дауэр-феромоны, а не внешние, регулируют нормирование жира и долголетие дауэр-личинок.
• Связь синтеза феромонов и сжигания жира: Оба процесса происходят в пероксисомах клеток кишечника через цепь реакций β-окисления. Учёные выяснили, что из семи ферментов для первого шага β-окисления только ACOX-3 участвует в сжигании жира, а остальные шесть (ACOX-1.1 до ACOX-1.6) вместе с ACOX-3 — в синтезе феромонов.
• Экспериментальные доказательства: Удаляя гены ферментов, специфичных для синтеза феромонов, исследователи создали червей, производящих разное количество феромонов. Они обнаружили, что чем меньше феромонов синтезируется, тем выше активность жиросжигающего фермента ACOX-3, быстрее сжигается жир и меньше его запасается. При голоде более «худые» дауэр-личинки жили гораздо меньше, чем «упитанные».
• Механизм действия: Внутренние феромоны не влияют на метаболизм при внешнем воздействии, но при инъекции в тело червя снижают скорость сжигания жира. Феромоны внутри организма связываются с двумя ядерными рецепторами семейства HNF4a — NHR-79 и NHR-49, которые подавляют экспрессию как жиросжигающих ферментов, так и некоторых ферментов синтеза феромонов.
• Биологический смысл: «Концентрация феромонов, выделенных в среду, сильно варьируется, и червю трудно её интерпретировать. Но объём тела червя относительно постоянен, как и концентрация внутренних феромонов. Это создаёт механизм обратной связи, который поддерживает низкий и стабильный уровень как синтеза феромонов, так и сжигания жира, что полезно для долгосрочного выживания», — пояснил доктор Чжан.
• Значение для человека: Ферменты синтеза дауэр-феромонов, жиросжигающие ферменты и рецепторы HNF4a имеют аналоги у млекопитающих и человека. Это указывает на то, что подобные механизмы могут регулировать метаболизм жиров у людей. Исследование также предполагает, что многие известные феромоны могут иметь внутренние гормональные функции у животных, которые их синтезируют.