Nesfatyna-1 jest peptydem aminokwasowym o wielokierunkowym działaniu, wyizolowanym stosunkowo niedawno, bo w 2006 roku, a mającym swój udział w regulacji metabolizmu i pobierania pokarmu. Do jej głównych funkcji biologicznych należy hamowanie nocnego pobierania pożywienia, a za kluczową fizjologiczną rolę odpowiada środkowa część łańcucha aminokwasowego.
1. Występowanie
Obecność tego peptydu zauważa się w wielu tkankach organizmu człowieka. Należą do nich między innymi: tkanka tłuszczowa, przewód pokarmowy, jajniki i macica, jądra, mięsień sercowy, tkanka chrzęstna i płyn stawowy. Nesfatynę-1 znajdziemy także w osoczu krwi, ślinie i mleku matki.
Nesfatyna-1 powstaje z większego prekursora. Aktywny jest tylko jeden z powstających fragmentów.
2. Rola nesfatyny-1 w ludzkim organizmie
Nesfatyna jest białkiem uczestniczącym w regulacji metabolizmu, pobierania pokarmu i wody. Bierze udział w modulacji bilansu energetycznego organizmu oraz w rozwoju otyłości. Od niedawna jest jednak brana pod uwagę w rozwoju innych schorzeń i funkcjonowania tkanek.
Odkrywcy nesfatyny-1 (Oh-I i wsp.) potwierdzili, że występuje ona w neuronach licznych ośrodków podwzgórza, które biorą udział w regulacji (głównie hamowaniu) spożywania pokarmu. W ośrodkowym układzie nerwowym współwystępuje z licznymi neuroprzekaźnikami, głównie z melatoniną, wazopresyną, oksytocyną, neuropeptydem Y, acetyloocholiną i serotoniną. Na drodze przemian biochemicznych ekspresja nesfatyny-1 powiązana jest z aktywnością komórek brunatnej tkanki tłuszczowej.
2.1. Nesfatyna-1 a praca układu pokarmowego
Wskazuje się przede wszystkim na ujemną korelację nesfatyny z innym hormonem układu trawiennego – greliną. W badaniu na szczurach wykazano, że nesfatyna-1 ma zdolność do zwiększania poczucia sytości po bezpośrednim podaniu. Ponadto pełni ona istotną rolę w regulacji motoryki przewodu pokarmowego – pod jej wpływem zmniejszała się ilość przyjmowanego pokarmu i spowolnieniu ulegała motoryka żołądka u myszy i szczurów.
Obecność nesfatyny udowodniono w zasadzie na całej długości przewodu pokarmowego człowieka oraz narządach wydzielniczych, jak wątroba i trzustka. Wykazano, że nesfatyna-1 ma zdolność do hamowania wydzielania soków żołądkowych i spełnia ochronną rolę w stosunku do błony śluzowej żołądka. Inne badania sugerują, że nesfatyna-1 może z powodzeniem uczestniczyć w regulacji procesów enzymatycznych, wchłaniania na poziomie dwunastnicy oraz w ochronie błony śluzowej jelita.
2.2. Nesfatyna-1 a funkcje wydzielnicze trzustki
Nesfatyna-1 u zdrowego człowieka uwalniana jest z trzustkowych komórek beta przede wszystkim w odpowiedzi na wzrost poziomu glukozy w surowicy krwi. Jej poziom jednak nie przekracza stężenia insuliny w tym samym czasie. Natomiast w przypadku osób chorujących na cukrzycę ekspresja nesfatyny-1 na poziomie komórek trzustki i jej stężenie we krwi zmniejsza się. Przeciwhiperglikemiczne działanie nesfatyny-1 potwierdzono w badaniach in vitro. Tłumaczy się to tym, iż nesfatyna-1 może zmniejszać syntezę enzymów hamujących proces glukoneogenezy w wątrobie lub zwiększać ekspresję insuliny.
Nesfatyna-1 wpływa na pobudzenie komórek nerwowych podwzgórza, a jednocześnie pobudzenie neuronów wpływa na uwalnianie nesfatyny-1. Proces oddziaływania nesfatyny-1 na układ nerwowy regulowany jest m.in. przez obecność glukozy i insuliny. Stan hipoglikemii i wysokie stężenie insuliny zwiększają syntezę peptydu, natomiast niskie stężenie nesfatyny-1 pochodzącej z podwzgórza reguluje glukoneogenezę w wątrobie i osłabia wychwyt glukozy przez tkankę.
2.3. Nesfatyna-1 a bilans energetyczny organizmu
U zdrowego człowieka peptyd ten współwystępuje w podobnych obszarach tkanki żołądka czy trzustki, co grelina i insulina. Sugeruje to współzależność kontroli przyjmowania pożywienia i regulacji gospodarki glukozowo-insulinowej, a co za tym idzie, także utrzymania prawidłowej masy ciała i homeostazy organizmu. Wskazuje się także na istotną rolę nesfatyny-1 w procesie termoregulacji i zachowania bilansu energetycznego.
Jednakże w przypadku trwającej już otyłości wykazano, że nesfatyna-1 bierze udział w związanych z nią reakcjach zapalnych. Wyniki badań wykazały zależność pomiędzy syntezą i wydzielaniem nesfatyny-1 a dojrzewaniem komórek tłuszczowych (adipocytów). Okazuje się, że w przypadku otyłości indukowanej dietą oraz przy wysokim poziomie insuliny i cytokin prozapalnych w mysim organizmie wzrasta synteza i uwalnianie nesfatyny-1 do tkanki tłuszczowej.
2.4. Nesfatyna a układ krwionośny
Receptory dla nesfatyny-1 znajdują się licznie w jądrach podwzgórza, uczestniczących w pracy układu krążenia. Nesfatyna-1 bierze udział w regulacji ciśnienia krwi poprzez wpływ na funkcje śródbłonka. Ponadto peptyd ten znaleziono w komórkach serca człowieka. Kardiomiocyty są zdolne do bezpośredniego uwalniania nesfatyny-1. Wysokie stężenie tego peptydu koreluje z wysokim ciśnieniem krwi oraz szybkim biciem serca.
Co ciekawe, udowodniono także, że poziom nesfatyny-1 w kardiomiocytach zależny jest m.in. od sposobu żywienia. Dieta wysokotłuszczowa powoduje wzrost stężenia tego peptydu w tkance przedsionka serca, podobnie jak w tkance tłuszczowej. Uważa się więc, że nesfatyna-1 jest jednym z czynników odgrywających ważną rolę w powiązaniu otyłości z chorobami układu krążenia.
2.5. Nesfatyna-1 i płodność
Rezerwy energetyczne organizmu, poziom tkanki tłuszczowej oraz czynniki żywieniowe, które na nie wpływają, spełniają także istotną rolę w rozwoju płodności i dojrzewania płciowego. U kobiet skrajnie niski poziom tkanki tłuszczowej często wiąże się z zaburzeniami miesiączkowania, natomiast otyłość związana jest z insulinoopornością i problemami z płodnością. Nesfatyna-1 bierze udział w fizjologicznej regulacji tych procesów.
Wyniki badań Garcia-Galiano i wsp. wskazują, że nesfatyna-1 bierze udział w procesie dojrzewania płciowego. U samic szczurów peptyd ten stymuluje uwalnianie gonadoliberyny (GnRH) z podwzgórza oraz hormonu luteinizującego (LH) i hormonu folikulotropowego (FSH) z przysadki mózgowej. W przypadku ujemnego bilansu energetycznego (na skutek niedożywienia lub prowadzenia tzw. głodówki) w okresie dojrzewania zauważa się znaczny spadek nesfatyny-1 w podwzgórzu. Natomiast w przypadku osobników dojrzałych płciowo zauważa się, że nesfatyna-1 uczestniczy w regulacji wydzielania gonadotropin, co potwierdza wpływ dużych dawek tego peptydu na wzrost stężenia LH i FSH u samców szczurów, czego natomiast nie zauważa się u samic.
W przypadku kobiet wysunięto hipotezę, że wysoki poziom nesfatyny-1 w połączeniu z otyłością, nietolerancją glukozy, insulinoopornością i wysokim poziomem androgenów może być jednym z czynników powstawania PCOS (czyli zespołu policystycznych jajników). Wyniki badań nie są jednak jednoznaczne i wymagają dodatkowych analiz.
W przypadku mężczyzn obecność nesfatyny-1 zaobserwowano w śródmiąższowych komórkach Leydiga, a im wyższy stopień dojrzałości płciowej, tym stężenie tego peptydu rośnie. Uwalnianie nesfatyny-1 zwiększa się pod wpływem obecności LH, a sama nesfatyna zwiększa wydzielanie testosteronu w męskich gonadach. Testosteron zaś wpływa na ekspresję nesfatyny-1 na poziomie żołądka i tkanki tłuszczowej.
2.6. Korelacja nesfatyny-1 i oksytocyny
W jądrze przykomorowym podwzgórza nesfatyna-1 i oksytocyna wykazują wspólne umiejscowienie, stąd przypuszczenie, że nesfatyna-1 po uwolnieniu wpływa na sąsiadujące z nią komórki syntetyzujące oksytocynę. Dodatkowo, peptyd ten oddziałuje na neurony produkujące oksytocynę i stymuluje jej wydzielanie. Podanie oksytocyny myszom wywoływało zahamowanie łaknienia. Stąd też h