Focus on Arts and Ecology

White vs brown fat

Not all fat is created equal. The fat most people picture is known as white fat, since it looks white or white-yellow when you see it under the skin. But you’re also born with brown fat (which, unsurprisingly, looks brown).

Brown fat—found in the neck and shoulders of newborns—is metabolically efficient, in that it burns lots of calories, which serves the purpose of keeping you warm (important for newborns). We lose most our brown fat as we age. By age six, you have less than 5 percent of the brown fat you were born with; the fat we gain over time is almost all white fat. White fat is metabolically inefficient, meaning it’s relatively inactive. It doesn’t use much energy, is hard to burn off, accumulates, and causes other health problems.

But what does this have to do with youthfulness? Well, researchers at a company near UC Davis and separately at the University of Copenhagen have taken white fat in test tubes, regressed it to a more pluripotent fat, flipped a few epigenetic switches, and—voilà!—turned it into brown fat. They then injected the brown fat into fat sheep. What happened? As hoped, the sheep with more brown fat got thin and lost their metabolic syndrome and diabetes.

One roadblock to using brown fat is that all the good stuff that brown fat does has to be programmed into the previously white fat, but that has proved doable. A group in Delaware has done this white to brown fat transformation in a small way by activating dormant brown fat in a few women with an already approved medication. That could lead to research to develop a related but newer medication; it could also lead to a set of stem cell and exosome transplants that can transform more of your white fat to much more metabolically active brown fat. Most older people don’t have significant amounts of brown fat. So you need to do more than just activate the brown fat you have—you need more brown fat.

Reprogramming and regeneration

But what if a person’s white fat could be turned into brown fat, through what is called induced tissue regeneration—using reprogramming to transform one cell type to pluripotent cells? Then what if specific genes could be turned on to make those cells function like brown fat cells? And what if those newly made brown fat cells could then get injected back into the person?

This process requires two distinct and important discoveries. As we noted earlier, induced pluripotent stem cells from adult cells hold great promise. Dr. Shinya Yamanaka in Japan has reverted adult cells to their original embryonic state (at which point they could turn into many different cells such as brown fat, or white fat, or heart or brain or kidney, etc.). Dr. Yamanaka did this reversion by turning on four genes (now called the Yamanaka factors), which he accomplished by activating four embryonic switches.

So, after reverting adult white fat cells into pluripotent cells, the research group then made a few more epigenetic switches to make brown fat cells. They then grew the brown fat cells in culture and made them non-immunogenic by activating another gene that changed the expression of proteins on the cells’ surface. That made it possible to inject the brown fat back into fat sheep without the sheep rejecting it.

The timetable for this game-changing ability to turn white fat to brown fat is predicted to be less than five years away after human studies start. The brown fat will likely make you much thinner, and reduce your risk of diabetes, heart disease, cancer, osteoarthritis, and dementia.

Improving longevity

Why is this important? Since 1974, one of the major causes of shortened life spans and of both disease itself and the uptick in chronic illnesses like osteoarthritis, type 2 diabetes, and many cancers is that increasing level of white fat. Many of the symptoms of aging, even fatigue and a lack of energy, are derived from the biological destruction and inflammation that comes from excess white fat. The accumulation of white fat in society has resulted in a life expectancy that is shorter than it would be.

And while medical treatments have mitigated much of the disease and life expectancy change caused by white fat, humans continue to accumulate excess white fat. Much of that increase comes from eating foods that have saturated fats and foods that produce an increase in blood sugar levels too quickly.

If scientists find a way to replace white fat with brown fat it will likely lead to greatly reduced risks of all inflammatory diseases like osteoarthritis, diabetes, heart disease, stroke, and brain dysfunction and provide increased energy levels. That is, you become operationally younger. Bring it on!

(Sources: National Geographic)

Nghiên cứu cho thấy chất béo nâu—sẽ giảm dần khi chúng ta già đi—có thể làm giảm nguy cơ mắc các bệnh viêm, kiểm soát bệnh béo phì, và cuối cùng là kéo dài tuổi thọ. 

TÁC GIẢ: MICHAEL F. ROIZEN,PETER LINNEMAN, VÀ ALBERT RATNER, NGÀY 15/2/2023

Chúng ta có nhiều chất béo được gọi là tốt trong cơ thể khi chúng ta còn nhỏ, nhưng sẽ giảm dần khi già đi. Các nhà khoa học hiện đang tìm cách bổ sung các chất béo này để giúp chống lão hóa.

ẢNH CỦA FROGGYFROGG, ISTOCK/GETTY IMAGES PLUS

Trong một thế giới mà công tắc tắt bật đầy rẫy khắp nơi, thì thật dễ hiểu tại sao công tắc này, xét về mặt sinh học, có thể hấp dẫn đến vậy. Bật những gì quý vị muốn Tắt những gì quý vị không muốn.

Tháng 8/2020, một nhóm nghiên cứu quốc tế báo cáo là họ đã phát hiện cách kích hoạt thứ được gọi là chất béo nâu. Chất béo nâu là một trong những yếu tố quan trọng của quá trình trao đổi chất, kiểm soát bệnh béo phì và tiểu đường, và có lẽ là kéo dài tuổi thọ. Kết quả hợp tác giữa Centre de recherche du Center Hospitalier universitaire de Sherbrooke (CRCHUS) tại Québec và Trung Tâm Nghiên Cứu Trao Đổi Chất Cơ Bản của Quỹ Novo Nordisk (CBMR) tại Đại Học Copenhagen đã được đăng trên tạp chí Sự Chuyển Hóa Của Tế Bào.

Chất béo nâu đốt cháy năng lượng và tạo nhiệt—một quá trình gọi là  sinh nhiệt—sau khi được kích hoạt bởi nhiệt độ thấp hoặc tín hiệu hóa học. Con người có một lượng nhỏ chất béo nâu, và các nhà khoa học từ lâu đã đưa ra giả thuyết là tìm nhiều cách để kích hoạt chất béo đó hoặc biến chất béo trắng thành chất béo nâu có thể giúp cải thiện quá trình trao đổi chất về mặt dược lý.

Khoa học và công nghệ sẽ cách mạng hóa khả năng sống lâu hơn, trẻ hơn, và tốt hơn của chúng ta, theo The Great Age Reboot, nơi bài báo này được phê chuẩn. Cuốn sách này ban đầu được xuất bản bởi National Geographic Partners, LLC, vào ngày 13/9/2022. Bản Quyền ©2022 Michael F. Roizen. Bảo lưu toàn quyền. 

Chất béo trắng so với chất béo nâu

Không phải tất cả các chất béo đều giống nhau. Chất béo mà hầu hết mọi người hình dung được gọi là chất béo trắng, vì chất béo này có màu trắng hoặc trắng-vàng như quý vị thấy dưới da. Nhưng con người bẩm sinh cũng có chất béo nâu (vì dĩ nhiên chúng có màu nâu).

Chất béo nâu—được thấy ở cổ và vai của trẻ sơ sinh—có hiệu quả trao đổi chất, trong đó chất béo nâu sẽ đốt cháy calo để giữ ấm cơ thể (điều này quan trọng với trẻ sơ sinh). Chất béo nâu sẽ giảm dần khi chúng ta già đi. Lên sáu tuổi, chất béo nâu sẽ giảm còn dưới 5% so với lượng khi chúng ta vừa được sinh ra; chất béo chúng ta tích lũy theo thời gian hầu hết là chất béo trắng. Chất béo trắng không hiệu quả về mặt trao đổi chất, có nghĩa là chất béo trắng tương đối ít hoạt động. Chất béo trắng không sử dụng nhiều năng lượng, khó đốt hết, tích tụ và gây nhiều vấn đề về sức khỏe.

Nhưng điều này có liên quan gì đến sự trẻ trung? Chà, các nhà nghiên cứu của một công ty gần Trường UC Davis và các nhà nghiên cứu khác của Trường Đại Học Copenhagen đã lấy chất béo trắng trong ống nghiệm, chuyển ngược chất béo này thành một chất béo đa năng hơn, lật một vài công tắc biểu sinh, và — voilà! — chuyển chất béo trắng thành chất béo nâu. Sau đó, họ tiêm chất béo nâu vào những con cừu béo. Điều gì đã xảy ra? Như mong đợi, những con cừu có nhiều chất béo nâu đã gầy đi và hết các triệu chứng chuyển hóa cũng như bệnh tiểu đường.

Một rào cản trong việc sử dụng chất béo nâu là tất cả những điều tốt lành mà chất béo nâu thực hiện phải được lập trình trước vào chất béo trắng, nhưng điều đó đã cho thấy là có thể thực hiện được. Một nhóm ở Delaware đã thực hiện quá trình chuyển đổi chất béo trắng thành chất béo nâu trong phạm vi nhỏ bằng việc kích hoạt chất béo nâu không hoạt động ở vài phụ nữ với một loại thuốc đã được phê chuẩn trước. Điều đó có thể dẫn đến việc nghiên cứu để sản xuất một loại thuốc liên quan nhưng mới hơn; và cũng có thể dẫn đến một loạt những cấy ghép tế bào gốc và túi ngoại bào mà có thể chuyển đổi nhiều chất béo trắng thành chất béo nâu hoạt động nhiều hơn về mặt trao đổi chất. Hầu hết người cao tuổi không có nhiều chất béo nâu. Do đó, cần phải làm thực hiện nhiều hơn là chỉ kích hoạt chất béo nâu hiện có—khi quý vị cần nhiều chất béo nâu hơn.

Hình ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) của một phụ nữ bị béo phì cho thấy chất béo trắng ảnh hưởng đến các cơ quan trong cơ thể như thế nào.

ẢNH CỦA MARTY CHOBOT, BỘ ẢNH CỦA NAT GEO

Tái lập trình và tái sinh

Nhưng điều gì sẽ xảy ra khi chất béo trắng của một người có thể được chuyển thành chất béo nâu, qua quá trình được gọi là tái tạo mô—bằng việc tái lập trình để chuyển đổi một loại tế bào thành tế bào đa năng? Vậy thì điều gì sẽ xảy ra khi có thể bật các gen cụ thể để khiến những tế bào này hoạt động như những tế bào chất béo nâu? Và điều gì sẽ xảy ra khi có thể tiêm những tế bào chất béo nâu mới được tạo này vào người đó?

Quá trình này đòi hỏi hai khám phá quan trọng khác nhau. Như chúng ta ghi nhận trước đây, các tế bào gốc đa năng của tế bào trưởng thành có nhiều hứa hẹn. Bác sĩ Shinya Yamanaka ở Nhật đã khôi phục các tế bào trưởng thành trở lại trạng thái phôi thai ban đầu (tại điểm mà chúng có thể chuyển đổi thành nhiều loại tế bào khác nhau như chất béo nâu, chất béo trắng, tế bào tim, não hay thận, v.v...). Bác sĩ Yamanaka đã thực hiện quá trình khôi phục này bằng việc bật bốn gen (hiện được gọi là các yếu tố Yamanaka), mà ông đã thực hiện bằng việc kích hoạt bốn công tắc phôi thai.

Vì vậy, sau khi khôi phục tế bào chất béo trắng trưởng thành thành tế bào đa năng, nhóm nghiên cứu sau đó đã thực hiện thêm một số công tắc biểu sinh để tạo tế bào chất béo nâu. Sau đó, họ nuôi cấy tế bào chất béo nâu trong môi trường nuôi cấy và khiến những tế bào này không sinh miễn dịch bằng việc kích hoạt một gen khác mà đã thay đổi biểu hiện của protein trên bề mặt tế bào. Điều đó giúp việc tiêm chất béo nâu vào những con cừu béo mà không bị đào thải bởi những con cừu béo này.

Thời gian hoạt động của khả năng chuyển chất béo trắng thành chất béo nâu mang tính thay đổi đột phá này dự kiến sẽ là dưới 5 năm sau khi bắt đầu nghiên cứu trên người. Chất béo nâu có khả năng sẽ làm quý vị gầy đi nhiều, và giảm nguy cơ mắc các bệnh tiểu đường, tim, ung thư, thoái hóa khớp, và mất trí nhớ.

Nâng cao tuổi thọ

Tại sao điều này lại quan trọng? Từ năm 1974, một trong những nguyên nhân chính dẫn đến giảm tuổi thọ, gây bệnh tật, và gia tăng các bệnh mãn tính như bệnh thoái hóa khớp, tiểu đường loại 2, và nhiều bệnh ung thư là sự gia tăng các chất béo trắng. Nhiều triệu chứng lão hóa, thậm chí là mệt mỏi và thiếu năng lượng, bắt nguồn từ sự phá hủy sinh học và sự viêm nhiễm có nguyên nhân từ sự dư thừa chất béo trắng. Việc tích tụ chất béo trắng trong xã hội đã dẫn đến tuổi thọ thấp hơn thường lệ.

Trong lúc việc điều trị y tế giảm thiểu sự mắc bệnh cũng như các thay đổi về tuổi thọ gây ra bởi chất béo trắng, thì con người vẫn tiếp tục tích tụ chất béo trắng. Phần lớn sự gia tăng này đến từ việc ăn những thực phẩm có chất béo bão hòa và thực phẩm khiến đường trong máu tăng quá nhanh.

Nếu các nhà khoa học tìm được cách thay thế chất béo trắng bằng chất béo nâu, thì điều đó có khả năng sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể nguy cơ mắc các bệnh viêm như thoái hóa khớp, tiểu đường, tim, đột quỵ và rối loạn chức năng não đồng thời tăng năng lượng. Điều đó có nghĩa là, quý vị trở nên trẻ hơn về mặt chức năng. Đem ra liền đi!

(Nguồn: National Geographic)