Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Chi Bun Chan - Giáo sư trợ lý từ Trường Khoa học Sinh học, Khoa Khoa học, Đại học Hồng Kông (HKU) dẫn đầu, đã khám phá ra một cơ chế mới.
Nhờ đó, giải thích cách béo phì gây nguy hiểm tới các chức năng của cơ xương. Nghiên cứu đồng thời mang lại tiềm năng trong việc điều trị chống lại béo phì. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Autophagy.
Béo phì là một bệnh lý rối loạn chuyển hóa ngày càng phổ biến trong xã hội hiện đại. Từ những năm 1970, số bệnh nhân béo phì trên toàn cầu đã tăng gấp ba lần, đạt 650 triệu người (khoảng 13% tổng dân số thế giới) vào năm 2016.
Béo phì gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới nhiều cơ quan của con người. Đồng thời, gây ra nhiều rối loạn mãn tính như bệnh tiểu đường, tăng huyết áp, gan nhiễm mỡ và xơ vữa động mạch.
Quá trình chuyển hóa chất béo trong cơ xương của bệnh nhân béo phì chậm hơn so với người khỏe mạnh. Các nhà khoa học cho rằng, đó là hệ quả của các chức năng bất thường trong ty thể (cơ quan chuyển hóa chất dinh dưỡng thành năng lượng sinh học của tế bào).
Để nghiên cứu các tác động chức năng của béo phì đối với cơ xương, nhóm Tiến sĩ Chan đã phát triển một mô hình biến đổi đặc biệt trên chuột. Họ loại bỏ gen của yếu tố dinh dưỡng thần kinh từ não (BDNF) trong cơ xương của chuột.
BDNF ban đầu được xác định là một yếu tố tăng trưởng quan trọng để duy trì sự sống và các hoạt động của tế bào thần kinh. Các nghiên cứu gần đây cho rằng, BDNF cũng là một protein do cơ tiết ra (tức là myokine).
Nhóm nghiên cứu phát hiện, béo phì làm giảm lượng BDNF trong cơ xương của chuột. Họ cũng nhận thấy, những con chuột không có BDNF trong cơ của chúng, được gọi là “MBKO”. Ngoài ra, trọng lượng cơ thể của những con chuột này tăng và có tình trạng kháng insulin nghiêm trọng khi có chế độ ăn nhiều chất béo. Chuột MBKO cũng tiêu tốn ít năng lượng hơn so với bình thường.
Sử dụng một số phân tích sinh hóa, mô học, chuyển hóa và phân tử, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng, các ty thể trong cơ của chuột MBKO không thể tái chế. Từ đó, dẫn đến sự tích tụ của các ty thể bị hỏng trong các mô. Do đó, quá trình chuyển hóa lipid trong cơ của chuột MBKO chậm, khiến lipid tích tụ nhiều hơn và gây cản trở độ nhạy insulin.
“BDNF từ lâu đã được coi là một peptide khu trú trong não. Tầm quan trọng của nó trong các mô ngoại vi đã bị đánh giá thấp. Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một cái nhìn mới về lĩnh vực này”, Tiến sĩ Chan cho biết.
Ngoài các nghiên cứu trên động vật, nhóm của Tiến sĩ Chan cũng sử dụng mô hình tế bào nuôi cấy. Nhờ đó, xác định cơ chế phân tử đối với sự luân chuyển ty thể bị lỗi trong các tế bào cơ thiếu BDNF.
Họ phát hiện, BDNF do cơ tiết ra đã sử dụng protein kinase kích hoạt AMPK - cảm biến năng lượng trong tế bào, để kích hoạt con đường Parkin / PINK1. Từ đó, gây mitophagy trong cơ xương. Đây là một cơ chế được điều chỉnh để tái chế các vật liệu trong tế bào, nhằm đáp ứng với các thách thức khác nhau.
Để ứng dụng những phát hiện này vào điều trị, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thêm xem liệu việc khôi phục BDNF trong cơ có giải cứu được tổn thương ty thể do béo phì gây ra hay không. Họ cho những con chuột béo phì ăn 7,8-dihydroxyflavone. Đây là một chất bắt chước BDNF sinh học tự nhiên có sẵn trong thực vật. Kết quả cho thấy, tình trạng béo phì do rối loạn chức năng ty thể gây ra giảm.
