Бурый жир — это особый тип жировой ткани, встречающийся в больших количествах у детей, но остающийся в некоторых местах и у взрослых: буквально несколько граммов сохраняется в районе шеи, почек и позвоночника. Основной его функцией является термогенез — если человеку холодно, бурый жир начинает расходовать жиры и углеводы и выделять тепло. Таким образом, эта ткань важна для метаболизма: при акклиматизации к холоду она начинает играть существенную роль в метаболизме липидов.

Аминокислоты с разветвленными боковыми цепями (BCAA, branched-chain amino acids) — лейцин, изолейцин и валин — обладают, казалось бы, парадоксальным свойством. Их дополнительное потребление (бодибилдеры используют BCAA как пищевую добавку) способствует расходу организмом энергии, но высокие уровни BCAA часто связаны с ожирением и диабетом. Разгадку этого парадокса нашла команда ученых из США и Японии, и она связана именно с бурым жиром.

Ученые исследовали, как влияет активность бурого жира на уровни жирных кислот и сахаров в крови. Оказалось, что у людей с высокой активностью бурого жира (активность измерялась по потреблению веществ этой тканью) после попадания на холод в крови падает концентрация валина. У людей с низкой активностью бурого жира этого не происходило. То же оказалось верным для лейцина и изолейцина, но не для других аминокислот. BCAA потребляются также мышцами, но изменения их уровней никак не коррелировали с мышечной массой.

Используя ¹⁸F-флюцикловин (аналог лейцина с радиоактивной меткой), ученые подтвердили, что при попадании на холод именно бурый жир захватывает больше всего лейцина. Действительно, у мышей с нокаутом гена рецептора PPAR-гамма, приводящим к формированию дефектного бурого жира, холод не вызывал уменьшения концентрации лейцина.

Затем исследователи нокаутировали ген BCKDHA, ответственный за метаболизм BCAA в буром жире. Температура тела мышей с нокаутированным геном после попадания на холод была заметно ниже, чем у контрольных животных, следовательно, BCAA необходимы для термогенеза. Более того, мыши с нокаутом BCKDHA, питавшиеся жирной пищей, набирали вес много быстрее, чем контрольные, хотя съедали одинаковые количества. Вес прирастал преимущественно за счет жировой ткани. Еще одним следствием нокаута стал повышенный уровень глюкозы в крови и уменьшенная чувствительность к инсулину. Темп окисления глюкозы тоже снизился.

Ученым также удалось установить белок, ответственный за перенос разветвленных аминокислот в митохондрии адипоцитов бурого жира. Они проанализировали, какие переносчики аминокислот экспрессируются сильнее после попадания на холод, и выяснили, что это белок SLC25A44. Мыши, в буром жире которых ген этого белка нокаутировали с помощью CRISPR-Cas системы, демонстрировали такие же симптомы, что и мыши с нокаутированным BCKDHA.

Таким образом, парадокс BCAA был разрешен. Аминокислоты с разветвленной боковой цепью действительно способствуют расходу энергии у людей с активным бурым жиром. Но у людей с уменьшенной активностью бурого жира (например, у пожилых) BCAA накапливаются в крови, и их дополнительный прием только навредит. Малая активность бурого жира приводит к ожирению и диабету, а значит, влияние на его активность через такие белки, как SLC25A44, может помочь в борьбе с этими заболеваниями.