Adipocyte

Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Adipocyte
Żółta tkanka tłuszczowa w parafinie
Detale
Identyfikatory
łacina adipocytus
Siatka D017667
TH H2.00.03.0.01005
Anatomiczne terminy mikroanatomii

Adipocyty, znane również jako lipocyty i komórki tłuszczowe, to komórki, które przede wszystkim tworzą tkankę tłuszczową, wyspecjalizowaną w magazynowaniu energii w postaci tłuszczu.[1] Adipocyty pochodzą z mezenchymalnych komórek macierzystych, które powodują adipocyty, osteoblasty, miocyty i inne typy komórek poprzez adipogenezę.

Istnieją dwa rodzaje tkanki tłuszczowej, biała tkanka tłuszczowa (WAT) i brązowa tkanka tłuszczowa (BAT), które są również znane jako biały tłuszcz i brązowy tłuszcz, i zawierają dwa rodzaje komórek tłuszczowych. Niedawno opisano obecność beżowych adipocytów o wzorze ekspresji genu różniącym się od białych lub brązowych adipocytów.

Struktura

Białe komórki tłuszczowe (komórki unilocular) na czczo

Ilustracja przedstawiająca białe komórki tłuszczowe.
Brązowa komórka tłuszczowa.

Białe komórki tłuszczowe lub komórki jednojądrzaste zawierają dużą kroplę lipidu otoczoną warstwącytoplazma. Jądro jest spłaszczone i znajduje się na obrzeżach. Typowa komórka tłuszczowa ma średnicę 0,1 mm, przy czym niektóre są dwa razy większe, a inne połowę mniejszej wielkości. Przechowywany tłuszcz jest w stanie półpłynnym i składa się głównie z trójglicerydów i estru cholesterylowego. Białe komórki tłuszczowe wydzielają wiele białek działających jako adipokiny, takie jak rezystyna, adiponektyna, leptyna i apelina. Przeciętny człowiek dorosły ma 30 miliardów komórek tłuszczowych o wadze 30 funtów lub 13,5 kg. Jeśli nadwaga zostanie osiągnięta jako dorosły, komórki tłuszczowe powiększają się około czterokrotnie przed podzieleniem i zwiększają bezwzględną liczbę obecnych komórek tłuszczowych.[2]

Brązowe komórki tłuszczowe (komórki wieloliniowe)

Brązowe komórki tłuszczowe lub komórki plurivacuolar mają kształt wielokąta. W przeciwieństwie do białych komórek tłuszczowych, komórki te mają znaczną cytoplazmę z rozproszonymi kroplami lipidów. Jądro jest okrągłe i, choć ekscentrycznie zlokalizowane, nie znajduje się na obrzeżach komórki. Brązowy kolor pochodzi z dużej ilości mitochondriów. Brązowy tłuszcz, znany również jako "tłuszcz dziecka", służy do generowania ciepła.

Komórki tłuszczowe szpiku (komórki unilocular)

Adipocyty szpiku, takie jak brązowe i białe adipocyty, pochodzą z mezenchymalnych komórek macierzystych. Depot tkanki tłuszczowej szpiku jest słabo poznany pod względem jego fizjologicznej funkcji i znaczenia dla zdrowia kości. Tkanka tłuszczowa szpiku rozszerza się w stanach o niskiej gęstości kości, ale dodatkowo rozszerza się w otyłości ;.[3] Reakcja tkanki tłuszczowej szpiku na ćwiczenia jest zbliżona do WAT[3][4][5][6] ćwiczenie zmniejsza zarówno wielkość adipocytów, jak i objętość MAT mierzoną za pomocą obrazowania MRI lub μCT kości barwionej lipidowym spoiwem osmotycznym.

Rozwój

Pre-adipocyty są niezróżnicowanymi fibroblastami, które można stymulować w celu utworzenia adipocytów. Ostatnie badania rzucają światło na potencjalne mechanizmy molekularne w określaniu losów preadipocytów, chociaż dokładna linia adipocytów jest nadal niejasna.[7][8] Na zmianę rozkładu tkanki tłuszczowej w ciele, wynikającą z prawidłowego wzrostu, wpływa stan odżywienia i hormonalny w zależności od wewnętrznych różnic w komórkach występujących w każdym depotach tkanki tłuszczowej.[9]

Mezenchymalne komórki macierzyste mogą różnicować się w adipocyty, tkankę łączną, mięśnie lub kości.[1]

Termin "lipoblast" jest używany do opisania prekursora komórki dorosłej. Termin "lipoblastoma" jest używany do opisania guza tego typu komórek.[10]

Funkcjonować

Obrót komórki

Nawet po znacznej utracie wagi ciało nigdy nie traci adipocytów. Zasadniczo, aby ułatwić zmiany masy ciała, adipocyty w ciele jedynie zyskują lub tracą tłuszcz. Jednakże, jeśli adipocyty w ciele osiągną maksymalną pojemność tłuszczu, mogą się replikować, aby umożliwić dodatkowe przechowywanie tłuszczu.

Dorosłe szczury różnych szczepów stały się otyłe, gdy karmiono je bardzo smaczną dietą przez kilka miesięcy. Analiza ich morfologii tkanki tłuszczowej wykazała wzrost zarówno wielkości i liczby adipocytów w większości magazynów. Ponowne wprowadzenie zwyczajnej karmy dla dzieci[11] takim zwierzętom wytrącił się okres utraty wagi, w którym tylko średnia wielkość adipocytów powróciła do normy. Liczba adipocytów utrzymywała się na podwyższonym poziomie osiągniętym w okresie przyrostu masy ciała.[12]

W niektórych raportach i podręcznikach liczba adipocytów może wzrosnąć w dzieciństwie i wieku dojrzewania, chociaż ich ilość jest zwykle stała u dorosłych. Osoby, które stają się otyłe jako dorośli, a nie jako nastolatki, nie mają adipocytów więcej niż przedtem.[13]

Ludzie, którzy byli grubi od dzieciństwa, mają na ogół zawyżoną liczbę komórek tłuszczowych. Ludzie, którzy stają się grubi jako dorośli, mogą nie mieć więcej komórek tłuszczowych niż ich szczupli rówieśnicy, ale ich komórki tłuszczowe są większe. Ogólnie rzecz biorąc, osoby z nadmiarem komórek tłuszczowych mają trudności z utratą wagi i utrzymaniem jej w równowadze niż otyli, którzy mają po prostu powiększone komórki tłuszczowe.[2]

Komórki tłuszczowe ciała mają regionalne odpowiedzi na przekarmienie, które badano u dorosłych osobników. W górnej części ciała wzrost wielkości adipocytów korelował z przyrostem tłuszczu w górnej części ciała; jednak liczba komórek tłuszczowych nie uległa istotnej zmianie. W przeciwieństwie do odpowiedzi górnej komórki tłuszczowej w organizmie, liczba adipocytów w dolnej części ciała znacznie wzrosła w trakcie eksperymentu. Warto zauważyć, że nie nastąpiła zmiana w wielkości adipocytów w dolnej części ciała.[14]

Około 10% komórek tłuszczowych odnawia się co roku we wszystkich grupach wiekowych i na poziomie wskaźnika masy ciała bez znaczącego wzrostu ogólnej liczby adipocytów w wieku dorosłym.[13]

Dostosowanie

Otyłość charakteryzuje się ekspansją masy tłuszczowej poprzez wzrost wielkości adipocytów (przerost) i, w mniejszym stopniu, proliferację komórek (hiperplazja).[15] W komórkach tłuszczowych osób otyłych wzrasta produkcja modulatorów metabolizmu, takich jak glicerol, hormony, chemokiny stymulujące makrofagi i prozapalne cytokiny, co prowadzi do rozwoju insulinooporności.[16]

Produkcja tłuszczu w adipocytach jest silnie stymulowana przez insulinę. Kontrolując aktywność dehydrogenazy pirogronianowej i enzymów karboksylazy acetylo-CoA, insulina promuje syntezę nienasyconych kwasów tłuszczowych. Promuje również wychwyt glukozy i indukuje SREBF1, który aktywuje transkrypcję genów stymulujących lipogenezę.[17]

SREBF1 (czynnik transkrypcyjny 1 wiążący element regulatorowy sterolu) jest czynnikiem transkrypcyjnym zsyntetyzowanym jako nieaktywne białko prekursorowe wstawione do błony retikulum endoplazmatycznego (ER) przez dwie helisy łączące się z błoną. Zakotwiczone w membranie ER jest również SCAP (białko aktywujące cięcie SREBF), które wiąże SREBF1. Kompleks SREBF1-SCAP jest zatrzymywany w błonie ER przez INSIG1 (indukowane przez insulinę białko genu 1). Kiedy poziomy steroli są zubożone, INSIG1 uwalnia SCAP, a kompleks SREBF1-SCAP można sortować w pęcherzyki transportowe pokryte COPII, które są eksportowane do aparatu Golgi. W aparacie Golgi SREBF1 jest cięty i uwalniany jako dojrzałe białko o aktywności transkrypcyjnej. Dzięki temu można przeprowadzić translokację do jądra i aktywować ekspresję docelowych genów.

Aktywacja proteolityczna kontrolowanej przez SREBF biosyntezy lipidów.

[18]

Badania kliniczne wielokrotnie wykazały, że nawet jeśli insulinooporność jest zwykle związana z otyłością, fosfolipidy błonowe adipocytów otyłych pacjentów na ogół wciąż wykazują zwiększony stopień nienasycenia kwasów tłuszczowych.[19] Wydaje się to wskazywać na mechanizm adaptacyjny, który pozwala adipocytowi zachować jego funkcjonalność, pomimo zwiększonych wymagań dotyczących przechowywania związanych z otyłością i opornością na insulinę.

Badanie przeprowadzone w 2013 r[19] odkryli, że podczas gdy ekspresja mRNA INSIG1 i SREBF1 była zmniejszona w tkance tłuszczowej otyłych myszy i ludzi, ilość aktywnego SREBF1 była zwiększona w porównaniu z normalnymi myszami i pacjentami nieotyłymi. Ta obniżona ekspresja ekspresji INSIG1 w połączeniu ze wzrostem dojrzałego SREBF1 była również skorelowana z utrzymaniem ekspresji genu docelowego SREBF1. W związku z tym wydaje się, że poprzez obniżenie poziomu INSIG1 następuje reset pętli INSIG1 / SREBF1, umożliwiający utrzymanie aktywnych poziomów SREBF1. Wydaje się, że pomaga to zrównoważyć anty-lipogenne działanie insulinooporności, a tym samym zachować zdolność do przechowywania tłuszczów adypocytów i dostępność odpowiedniego poziomu nienasycenia kwasów tłuszczowych w obliczu żywieniowych presji związanych z otyłością.

W wykładzie dr Glenna Gaessera z jego książki Big Fat Lies. Stwierdza, że ​​występuje standardowy przerost tkanki tłuszczowej z przyrostem masy ciała; z drugiej strony przewlekła dieta jo-jo powoduje wzrost przerostu tkanki tłuszczowej. Powikłanie tego jest takie, że komórki tłuszczowe mają genetycznie ustalony minimalny rozmiar, więc nawet jeśli w przyszłości skuteczna dieta powoduje hipoplazję tkanki tłuszczowej (kurczenie się komórek tłuszczowych), większa liczba komórek tłuszczowych powoduje powrót do poprzedniego składu ciała przed jo-jo diety niemożliwe. [20]

Rola endokrynologiczna

Adipocyty mogą syntetyzować estrogeny z androgenów,[21] być potencjalnym powodem, dla którego niedowaga lub nadwaga są czynnikami ryzyka niepłodności.[22] Dodatkowo, adipocyty są odpowiedzialne za wytwarzanie hormonu leptyny. Leptyna jest ważna w regulacji apetytu i działa jak czynnik uczucia sytości.[23]

Zobacz też

  • Lista typów komórek ludzkich pochodzących z warstw zarodkowych

Referencje

  1. ^ a b Birbrair A, Zhang T, Wang ZM, Messi ML, Enikolopov GN, Mintz A, Delbono O (sierpień 2013). "Rola pericytów w regeneracji mięśni szkieletowych i akumulacji tłuszczu". Komórki macierzyste i rozwój. 22 (16): 2298-314. doi: 10.1089 / scd.2012.0647. PMC 3730538 Dowolnie dostępne. PMID 23517218.
  2. ^ a b Robert P (2001). Tłuszcz: zwalczanie epidemii otyłości. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. str. 68. ISBN 978-0-19-511853-7.
  3. ^ a b Styner M, Pagnotti GM, McGrath C, Wu X, Sen B, Uzer G, Xie Z, Zong X, Styner MA, Rubin CT, Rubin J (sierpień 2017). "Ćwiczenie zmniejsza tkankę tłuszczową szpiku poprzez ß-utlenianie u otyłych myszy biegowych". Journal of Bone and Mineral Research. 32 (8): 1692-1702. doi: 10.1002 / jbmr.3159. PMC 5550355 Dowolnie dostępne. PMID 28436105.
  4. ^ Pagnotti GM, Styner M (2016). "Regulacja ćwiczeń tkanki tłuszczowej szpiku". Granice w endokrynologii. 7: 94. doi: 10.3389 / fendo.2016.00094. PMC 4943947 Dowolnie dostępne. PMID 27471493.
  5. ^ Styner M, Pagnotti GM, Galior K, Wu X, Thompson WR, Uzer G, Sen B, Xie Z, Horowitz MC, Styner MA, Rubin C, Rubin J (sierpień 2015). "Regulacja wysiłkowa tłuszczu szpiku kostnego w ustalaniu leczenia agonistą PPARγ u samic myszy C57BL / 6". Endokrynologia. 156 (8): 2753-61. doi: 10.1210 / en.2015-1213. PMC 4511140 Dowolnie dostępne. PMID 26052898.
  6. ^ Styner M, Thompson WR, Galior K, Uzer G, Wu X, Kadari S, Case N, Xie Z, Sen B, Romaine A, Pagnotti GM, Rubin CT, Styner MA, Horowitz MC, Rubin J (lipiec 2014). "Akumulacja tłuszczu w szpiku kostnym przyspieszona przez dietę wysokotłuszczową jest hamowana przez ćwiczenia". Kość. 64: 39-46. doi: 10.1016 / j.bone.2014.03.044. PMC 4041820 Dowolnie dostępne. PMID 24709686.

Adipocyte

Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Tutaj występują przekierowania "Adipose". W przypadku fikcyjnej postaci od Doktora Who, patrz: Lista wszechświatów i kosmitów Doktora Who (0-9, A-G) § Odporność.
Zobacz także: Fat
Tkanka tłuszczowa
Tkanka tłuszczowa jest jednym z głównych rodzajów tkanki łącznej.
Wymowa / Ædɪˌpoʊs / ( słuchać)
Identyfikatory
Siatka D000273
FMA 20110
Anatomiczna terminologia

W biologii tkanka tłuszczowa, tłuszcz w ciele lub po prostu tłuszcz jest luźną tkanką łączną złożoną głównie z adipocytów.[1] Oprócz adipocytów, tkanka tłuszczowa zawiera frakcję naczyniową zrębu (SVF) komórek, w tym preadipocyty, fibroblasty, komórki śródbłonka naczyniowego i wiele komórek odpornościowych, takich jak makrofagi tkanki tłuszczowej. Tkanka tłuszczowa pochodzi z preadipocytów. Jego główną rolą jest magazynowanie energii w postaci lipidów, chociaż również amortyzuje i izoluje ciało. Daleki od bycia hormonalnie obojętnym, tkanka tłuszczowa została w ostatnich latach uznana za główny organ endokrynny,[2] ponieważ produkuje hormony, takie jak leptyna, estrogen, rezystyna i cytokiny TNFα. Dwa rodzaje tkanki tłuszczowej to biała tkanka tłuszczowa (WAT), która przechowuje energię oraz brązowa tkanka tłuszczowa (BAT), która generuje ciepło ciała. Wydaje się, że tworzenie tkanki tłuszczowej jest częściowo kontrolowane przez gen tłuszczowy. Tkanka tłuszczowa - a konkretnie brązowa tkanka tłuszczowa - została po raz pierwszy zidentyfikowana przez szwajcarskiego przyrodnika Conrada Gessnera w 1551 roku.[3]

Anatomiczne cechy

U ludzi tkanka tłuszczowa znajduje się: pod skórą (tłuszcz podskórny), wokół narządów wewnętrznych (tłuszcz trzewny), w szpiku kostnym (żółty szpik kostny), domięśniowo (układ mięśniowy) i w tkance piersi. Tkanka tłuszczowa znajduje się w określonych miejscach, zwanych depotami tłuszczowymi. Oprócz adipocytów, które stanowią najwyższy procent komórek w tkance tłuszczowej, obecne są inne typy komórek, łącznie zwane frakcją naczyniową zrębu (SVF) komórek. SVF obejmuje preadipocyty, fibroblasty, makrofagi tkanki tłuszczowej i komórki śródbłonka. Tkanka tłuszczowa zawiera wiele małych naczyń krwionośnych. W układzie powlekającym, który obejmuje skórę, gromadzi się w najgłębszym poziomie, podskórnej warstwie, zapewniając izolację od ciepła i zimna. Wokół narządów zapewnia ochronną wyściółkę. Jednak jego główną funkcją jest rezerwowanie lipidów, które mogą być utleniane, aby zaspokoić potrzeby energetyczne organizmu i chronić je przed nadmiarem glukozy poprzez przechowywanie trójglicerydów wytwarzanych przez wątrobę z cukrów, chociaż niektóre dowody sugerują, że większość syntezy lipidów z węglowodanów występuje w samej tkance tłuszczowej.[4] Depoty tłuszczowe w różnych częściach ciała mają różne profile biochemiczne. W normalnych warunkach dostarcza informacji zwrotnej na temat głodu i diety dla mózgu.

Myszy

Otyła mysz po lewej stronie ma duży zapas tkanki tłuszczowej. Nie jest w stanie wytworzyć hormonu leptyny. To powoduje, że mysz jest głodna i je więcej, co prowadzi do otyłości. Dla porównania po prawej stronie przedstawiono mysz z prawidłową ilością tkanki tłuszczowej.

Myszy mają osiem głównych magazynów tkanki tłuszczowej, z których cztery znajdują się w jamie brzusznej.[1] Powiązane depoty gonad są związane z macicą i jajnikami u samic oraz z najądrza i jądrami u mężczyzn; sparowane zaotrzewnowe depoty znajdują się wzdłuż grzbietowej ściany brzucha, otaczając nerkę, a gdy są masywne, rozszerzają się do miednicy. Skład krezkowy tworzy klejopodobną wstęgę, która podtrzymuje jelita i magazyn omalny (który pochodzi z żołądka i śledziony), a gdy jest masywny, rozszerza się do brzusznej części brzucha. Zarówno worki krezkowe, jak i worki omamowe zawierają odpowiednio dużo tkanki limfatycznej jako węzły chłonne i mleczne plamy. Dwie powierzchowne magazyny są parami pachwinowymi, które znajdują się przed górnym odcinkiem kończyn tylnych (pod skórą) i depresją podskórną, połączonymi przyśrodkowo mieszaninami brązowej tkanki tłuszczowej sąsiadującymi z obszarami białej tkanki tłuszczowej, które znajdują się pod skórą między grzbietowymi grzbietami łopatek. Warstwa brązowej tkanki tłuszczowej w tym depozycie jest często pokryta "szronem" białej tkanki tłuszczowej; czasami te dwa rodzaje tłuszczu (brązowy i biały) są trudne do odróżnienia. Pnie pachwinowe obejmują pachwinową grupę węzłów chłonnych. Drobne depoty obejmują osierdzie, które otacza serce, oraz sparowane depresje podkolanowe pomiędzy głównymi mięśniami za kolanami, z których każda zawiera jeden duży węzeł chłonny.[5] Ze wszystkich magazynów myszy, magazyny gonad są największe i najłatwiejsze do rozcięcia,[6] zawiera około 30% rozciętego tłuszczu.[7]

Otyłość

U osób otyłych nadmiar tkanki tłuszczowej zwisający z brzucha jest określany jako panniculus. Panniculus komplikuje operację osoby z otyłością chorobliwą. Może pozostać jako dosłowny "fartuch skóry", jeśli poważnie otyła osoba szybko traci duże ilości tłuszczu (powszechny wynik operacji pomostowania żołądka). Tego stanu nie można skutecznie skorygować poprzez dietę i ćwiczenia samemu, ponieważ panniculus składa się z adipocytów i innych typów komórek pomocniczych skurczonych do ich minimalnej objętości i średnicy. Operacja rekonstrukcyjna jest jedną z metod leczenia.

Trzewny tłuszcz

Zobacz także: Otyłość brzuszna

Trzewny tłuszcz lub tłuszcz brzuszny[8] (znany również jako tłuszcz narządowy lub tłuszcz wewnątrzbrzuszny) znajduje się wewnątrz jamy brzusznej, pakowane między narządy (żołądka, wątroby, jelit, nerek, itp.). Trzewny tłuszcz różni się od tłuszczu podskórnego pod skórą i tłuszczem domięśniowym przeplatanym w mięśniach szkieletowych.Tłuszcz w dolnej części ciała, podobnie jak w udach i pośladkach, jest podskórny i nie ma jednolitej tkanki, podczas gdy tłuszcz w jamie brzusznej jest głównie trzewny i półpłynny.[9] Trzewny tłuszcz składa się z kilku depot tłuszczowych, w tym krezkowej, najądrzastej białej tkanki tłuszczowej (EWAT) i periatrycznych magazynów. Tłustą tkankę tłuszczową często wyraża się w zakresie jej powierzchni w cm2 (VFA, trzewny obszar tłuszczowy).[10]

Nadmiar trzewnej tkanki tłuszczowej określany jest jako otyłość centralna lub "tłuszcz brzuszny", w którym nadmiernie wystaje brzuch. Nowe rozwiązania, takie jak wskaźnik objętości ciała (BVI), są specjalnie zaprojektowane do pomiaru objętości brzucha i tłuszczu w jamie brzusznej. Nadmiar tłuszczu trzewnego jest również związany z cukrzycą typu 2,[11]insulinooporność,[12]choroby zapalne,[13] i inne choroby związane z otyłością.[14] Podobnie wykazano, że nagromadzenie tłuszczu w szyi (lub w tkance tłuszczowej szyjki macicy) wiąże się ze śmiertelnością.[15] Kilka badań sugerowało, że tłuszcz trzewny można przewidzieć na podstawie prostych pomiarów antropometrycznych,[16] i prognozuje śmiertelność dokładniej niż wskaźnik masy ciała lub obwód talii.[17]

Mężczyźni są bardziej skłonni do przechowywania tłuszczu w jamie brzusznej z powodu różnic hormonów płciowych. Kobiecy hormon płciowy powoduje gromadzenie tłuszczu w pośladkach, udach i biodrach u kobiet.[18][19] Kiedy kobiety osiągają menopauzę, a estrogeny wytwarzane przez jajniki zmniejszają się, tłuszcz migruje z pośladków, bioder i ud do talii;[20] później tłuszcz jest przechowywany w jamie brzusznej.[9]

Ćwiczenia o wysokiej intensywności są jednym ze sposobów na skuteczne zmniejszenie całkowitego tłuszczu w jamie brzusznej.[21][22] Jedno z badań sugeruje, że co najmniej 10 godzin MET-godzin tygodniowo ćwiczeń aerobowych jest wymagane do trzewnej redukcji tkanki tłuszczowej.[23]

Tłuszcz skórny

Osierdzająca tkanka tłuszczowa (EAT) jest szczególną postacią tłuszczu trzewnego odkładanego wokół serca i uznawaną za metabolicznie aktywny narząd, który wytwarza różne cząsteczki bioaktywne, które mogą znacząco wpływać na czynność serca.[24] Zaobserwowano znaczące różnice w składzie w porównaniu EAT z tłuszczem podskórnym, co sugeruje zależny od depot wpływ przechowywanych kwasów tłuszczowych na funkcję i metabolizm adipocytów.[25]

Tłuszcz podskórny

Zobacz także: Procent tkanki tłuszczowej
Mikromatologia podskórnej tkanki tłuszczowej

Większość pozostałych niewidocznych tłuszczów znajduje się tuż pod skórą w regionie zwanym hypodermis.[26] Ten podskórny tłuszcz nie jest związany z wieloma klasycznymi patologiami związanymi z otyłością, takimi jak choroby serca, rak i udar, a niektóre dowody sugerują nawet, że może to być ochronne.[27] Typowo żeński (lub gynecoid) wzór rozkładu tkanki tłuszczowej wokół bioder, ud i pośladków jest podskórny tłuszcz, a zatem stanowi mniejsze zagrożenie dla zdrowia w porównaniu z tłuszczem trzewnym.[28]

Podobnie jak wszystkie inne narządy tłuszczowe, tłuszcz podskórny jest aktywną częścią układu hormonalnego, wydzielając hormony leptyny i rezystyny.[26]

Związek pomiędzy podskórną warstwą tłuszczową a całkowitą tkanką tłuszczową u osoby często jest modelowany za pomocą równań regresji. Najbardziej popularne z tych równań zostały sformułowane przez Durnina i Wormersleya, którzy rygorystycznie testowali wiele rodzajów fałd skórnych, iw rezultacie stworzyli dwie formuły do ​​obliczania gęstości ciała zarówno mężczyzn, jak i kobiet. Równania te przedstawiają odwrotną korelację pomiędzy fałdami skóry a gęstością ciała - wraz ze wzrostem sum fałdów skórnych zmniejsza się gęstość ciała.[29]

Czynniki takie jak płeć, wiek, wielkość populacji lub inne zmienne mogą sprawić, że równania będą nieważne i nieużyteczne, a od 2012 r. Równania Durnina i Wormersleya pozostają jedynie szacunkami prawdziwego poziomu otłuszczenia. Nowe formuły wciąż są tworzone.[29]

Tłuszcz szpiku

Tłuszcz szpikowy, znany również jako tkanka tłuszczowa szpiku (MAT), to słabo poznany depot tkanki tłuszczowej, który znajduje się w kości i jest przeplatany komórkami hematopoetycznymi, a także elementami kostnymi. Adipocyty w tym depot pochodzą z mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC), które mogą powodować powstawanie komórek tłuszczowych, komórek kości, a także innych typów komórek. Fakt, że MAT zwiększa się w związku z ograniczeniem kalorii / anoreksją, jest cechą, która odróżnia ten skład od innych magazynów tłuszczu.[30][31][32] Ćwiczenie reguluje MAT, zmniejszając ilość MAT i zmniejszając rozmiar adipocytów szpiku kostnego.[33][34][35] Regulacja wysiłku fizycznego tłuszczu szpiku sugeruje, że ma pewne fizjologiczne podobieństwo do innych białych centrów tłuszczowych. Co więcej, zwiększona MAT w otyłości dodatkowo sugeruje podobieństwo do białych magazynów tłuszczu.[33]

Ektopowy tłuszcz

Ektopowy tłuszcz jest magazynowaniem trójglicerydów w tkankach innych niż tkanka tłuszczowa, które mają zawierać jedynie niewielkie ilości tłuszczu, takie jak wątroba, mięśnie szkieletowe, serce i trzustka.[1] Może to zakłócać funkcje komórkowe, a tym samym działanie narządowe i jest związane z opornością na insulinę w cukrzycy typu 2.[36] Jest przechowywany we względnie dużych ilościach wokół narządów jamy brzusznej, ale nie należy go mylić z tłuszczem trzewnym.

Konkretna przyczyna gromadzenia się tłuszczu ektopowego nie jest znana. Przyczyną jest prawdopodobnie kombinacja czynników genetycznych, środowiskowych i behawioralnych, które są zaangażowane w nadmierne spożycie energii i zmniejszoną aktywność fizyczną. Znaczna utrata wagi może zmniejszyć ektopowe tkanki tłuszczowe we wszystkich narządach i jest to związane z poprawą funkcji tego narządu.[36]

W tym drugim przypadku, nieinwazyjne metody leczenia odchudzania, takie jak dieta lub ćwiczenia, mają zdolność zmniejszania ilości ektopowego tłuszczu (szczególnie w sercu i wątrobie) u dzieci i osób dorosłych z nadwagą lub otyłością.[37][38]

Fizjologia

Wolne kwasy tłuszczowe są uwalniane z lipoprotein przez lipazę lipoproteinową (LPL) i wchodzą do adipocytów, gdzie są ponownie łączone w trójglicerydy przez estryfikację na glicerolu. Ludzka tkanka tłuszczowa zawiera około 87% lipidów.

Stały strumień FFA (wolnych kwasów tłuszczowych) wpływa do tkanki tłuszczowej i ją opuszcza.Kierunek sieci tego strumienia jest kontrolowany przez insulinę i leptynę - jeśli insulina jest podwyższona, wtedy następuje przepływ netto FFA do wewnątrz i tylko wtedy, gdy insulina jest niska, FFA może opuszczać tkankę tłuszczową. Wydzielanie insuliny jest stymulowane przez wysoki poziom cukru we krwi, który jest wynikiem spożywania węglowodanów.

U ludzi lipolizę (hydrolizę trójglicerydów do wolnych kwasów tłuszczowych) kontroluje się poprzez zrównoważoną kontrolę lipolitycznych receptorów B-adrenergicznych i antylipolizę za pośrednictwem receptora a2A-adrenergicznego.

Komórki tłuszczowe pełnią ważną fizjologiczną rolę w utrzymywaniu poziomów triglicerydów i wolnych kwasów tłuszczowych, a także w określaniu insulinooporności. Tłuszcz brzuszny ma inny profil metaboliczny - jest bardziej podatny na indukcję insulinooporności. Wyjaśnia to w dużym stopniu, dlaczego otyłość centralna jest wskaźnikiem upośledzonej tolerancji glukozy i jest niezależnym czynnikiem ryzyka chorób sercowo-naczyniowych (nawet przy braku cukrzycy i nadciśnienia).[39] Badania kobiet małp w Wake Forest University (2009) wykazały, że osoby cierpiące na wyższy stres mają wyższy poziom trzewnej tkanki tłuszczowej. Sugeruje to możliwy związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy tymi dwoma, przy czym stres sprzyja gromadzeniu się tłuszczu trzewnego, co z kolei powoduje zmiany hormonalne i metaboliczne, które przyczyniają się do chorób serca i innych problemów zdrowotnych.[40]

Ostatnie postępy w dziedzinie biotechnologii umożliwiły zbiór dorosłych komórek macierzystych z tkanki tłuszczowej, umożliwiając stymulację odrastania tkanek za pomocą komórek własnych pacjenta. Ponadto, podobno komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej od ludzi i zwierząt mogą być skutecznie przeprogramowane do indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych bez potrzeby stosowania komórek odżywczych.[41] Zastosowanie własnych komórek pacjenta zmniejsza ryzyko odrzucenia tkanki i pozwala uniknąć etycznych problemów związanych z wykorzystaniem ludzkich zarodkowych komórek macierzystych.[42] Coraz więcej dowodów wskazuje również, że różne depoty tłuszczu (tj. Brzuszny, omalny, osierdziowy) dają komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej o różnych właściwościach.[42][43] Te zależne od depot funkcje obejmują szybkość proliferacji, immunofenotyp, potencjał różnicowania, ekspresję genów, a także wrażliwość na niedotlenione warunki hodowli.[44]

Tkanka tłuszczowa jest największym obwodowym źródłem aromatazy zarówno u mężczyzn jak i kobiet, przyczyniając się do produkcji estradiolu.

Hormony pochodzące z tłuszczów obejmują:

  • Adiponektyna
  • Resistin
  • Inhibitor aktywatora plazminogenu-1 (PAI-1)
  • TNFα
  • IL-6
  • Leptyna
  • Estradiol (E2)

Tkanki tłuszczowe wydzielają także rodzaj cytokin (białek sygnałowych komórka-komórka) zwanych adipokinami (adipocytokiny), które odgrywają rolę w powikłaniach związanych z otyłością. Tkanka tłuszczowa okołonaczyniowa uwalnia adipokiny, takie jak adiponektyna, które wpływają na funkcję kurczliwości otaczających je naczyń.[1][45]

Brązowy tłuszcz

Główny artykuł: Brązowa tkanka tłuszczowa

Brązowy tłuszcz lub brązowa tkanka tłuszczowa (BAT) to wyspecjalizowana postać tkanki tłuszczowej ważna dla adaptacyjnej termogenezy ludzi i innych ssaków. BAT mogą wytwarzać ciepło przez "odłączanie" łańcucha oddechowego oksydacyjnej fosforylacji w mitochondriach poprzez specyficzną tkankowo ekspresję białka rozprzęgającego 1 (UCP1).[46] BAT znajduje się przede wszystkim wokół szyi i dużych naczyń krwionośnych klatki piersiowej, gdzie może skutecznie działać w wymianie ciepła. BAT są silnie aktywowane po wystawieniu na zimno przez uwalnianie katecholamin z nerwów współczulnych, co powoduje aktywację UCP1. Aktywacja BAT może również wystąpić w odpowiedzi na przekarmienie.[47] Aktywność UCP1 jest stymulowana przez długołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które są wytwarzane po aktywacji receptora β-adrenergicznego.[46] UCP1 ma funkcjonować jako symporter protonowy kwasu tłuszczowego, chociaż dokładny mechanizm nie został jeszcze wyjaśniony.[48] Przeciwnie, UCP1 jest hamowany przez ATP, ADP i GTP.[49]

Próby symulacji tego procesu farmakologicznie zakończyły się niepowodzeniem. Techniki manipulowania różnicowaniem "brązowego tłuszczu" mogą stać się mechanizmem terapii odchudzającej w przyszłości, pobudzając wzrost tkanki za pomocą tego specjalistycznego metabolizmu bez wywoływania go w innych narządach.

Do niedawna uważano, że brązowa tkanka tłuszczowa jest głównie ograniczona do niemowląt u ludzi, ale nowe dowody obecnie obaliły tę wiarę. Metabolicznie aktywna tkanka o reakcjach temperaturowych podobnych do brązowej tkanki tłuszczowej została po raz pierwszy odnotowana w szyi i tułowiu niektórych dorosłych ludzi w 2007 r.,[50] a obecność brązowej tkanki tłuszczowej u ludzi dorosłych została później zweryfikowana histologicznie w tych samych obszarach anatomicznych.[51][52][53]

Beżowy tłuszcz i brązowienie WAT

Morfologia trzech różnych klas adipocytów

Browning WAT, określany również jako "beiging", występuje, gdy adipocyty w depotach WAT rozwijają cechy BAT. Beżowe adipocyty nabierają wielowierszowego wyglądu (zawierającego kilka kropli lipidów) i zwiększają ekspresję białka rozprzęgającego 1 (UCP1).[54] W ten sposób te adipocyty magazynujące energię zwykle stają się adipocytami uwalniającymi energię.

Spalanie kalorii brązowego i beżowego tłuszczu zostało szeroko przebadane, ponieważ wysiłki badawcze koncentrują się na terapiach ukierunkowanych na leczenie otyłości i cukrzycy. Lek 2,4-dinitrofenol, który działa również jako chemiczny rozprzęgacz podobnie jak UCP1, był stosowany do utraty wagi w latach 1930-tych. Jednak szybko przerwano podawanie leku, gdy nadmierne dawkowanie powodowało niepożądane działania niepożądane, w tym hipertermię i śmierć.[54] Agonistów β3, takich jak CL316,243, również opracowano i przetestowano na ludziach. Jednak stosowanie takich leków okazało się w dużej mierze nieskuteczne z powodu wielu wyzwań, w tym różnej specyficzności receptora gatunkowego i słabej doustnej biodostępności.[55]

Zimno jest głównym regulatorem procesów BAT i indukuje brązowienie WAT.Browning w odpowiedzi na chroniczne przeziębienie został dobrze udokumentowany i jest procesem odwracalnym. Badanie na myszach wykazało, że brązowienie wywołane przez zimno może być całkowicie odwrócone w ciągu 21 dni, przy mierzalnym spadku UCP1 obserwowanym w ciągu 24 godzin.[56] Badanie Rosenwalda i wsp. ujawniły, że kiedy zwierzęta są ponownie wystawione na działanie zimnego środowiska, te same adipocyty przyjmą beżowy fenotyp, co sugeruje, że zachowane są beżowe adipocyty.[57]

Regulatory transkrypcji, jak również rosnąca liczba innych czynników, regulują indukcję beżowego tłuszczu. Cztery regulatory transkrypcji są kluczowe dla brązowienia WAT ​​i służą jako cele dla wielu cząsteczek, o których wiadomo, że wpływają na ten proces.[58] Należą do nich aktywowany przez proliferatory peroksysomów receptor gamma (PPARγ), domena PR zawierająca 16 (PRDM16),[59] peroksysom aktywowany proliferatorowo receptor koaktywujący gamma 1 alfa (PGC-1α) i wczesny czynnik B-komórkowy-2 (EBF2).[60][61][62]

Lista molekuł, które mają wpływ na brązowienie, wzrosła wprost proporcjonalnie do popularności tego tematu i stale ewoluuje wraz z nabyciem większej wiedzy. Wśród tych cząsteczek są irysyna i czynnik wzrostu fibroblastów 21 (FGF21), które zostały dobrze przebadane i uważa się je za ważne regulatory brązowienia. Irysyna jest wydzielana z mięśni w odpowiedzi na ćwiczenia i wykazano, że zwiększa brązowienie poprzez działanie na beadowych preadipocytach.[63] FGF21, hormon wydzielany głównie przez wątrobę, wzbudził duże zainteresowanie po zidentyfikowaniu go jako silnego stymulatora wychwytu glukozy i regulatora brązowienia poprzez jego wpływ na PGC-1 ?.[54] Jest on zwiększony w BAT podczas zimnej ekspozycji i uważa się, że pomaga w oporności na otyłość wywołaną dietą[64] FGF21 może również być wydzielany w odpowiedzi na ćwiczenia i dietę niskobiałkową, chociaż ta ostatnia nie została dokładnie zbadana.[65][66] Dane z tych badań sugerują, że czynniki środowiskowe, takie jak dieta i ćwiczenia fizyczne, mogą być ważnymi mediatorami brązowienia. U myszy stwierdzono, że tworzenie się pęcherzyków może zachodzić poprzez wytwarzanie peptydów metionino-enkefaliny przez wrodzone komórki limfoidalne typu 2 w odpowiedzi na interleukinę 33.[67]

Narzędzia genomiczne i bioinformatyczne do badania brązowienia

Ze względu na złożoną naturę tkanki tłuszczowej i rosnącą listę brązujących cząsteczek regulatorowych istnieje ogromny potencjał w zakresie wykorzystania narzędzi bioinformatycznych do poprawy badań w tej dziedzinie. Badania nad brązowieniem WAT znacznie skorzystały na postępach w tych technikach, ponieważ beżowy tłuszcz szybko zyskuje popularność jako cel terapeutyczny w leczeniu otyłości i cukrzycy.

Mikromacierz DNA jest narzędziem bioinformatycznym używanym do ilościowego oznaczania poziomów ekspresji różnych genów jednocześnie i był szeroko stosowany w badaniu tkanki tłuszczowej. W jednym z takich badań wykorzystano analizę mikromacierzy w połączeniu z oprogramowaniem Ingenuity IPA, aby przyjrzeć się zmianom ekspresji genów WAT i BAT, gdy myszy były wystawione na działanie temperatury 28 i 6 ° C.[68] Najpóźniej zidentyfikowano geny o znaczniejszej ekspresji i obniżonej ekspresji i zastosowano je do analizy różnicowo wyrażanych szlaków. Stwierdzono, że wiele szlaków regulowanych w górę w WAT po ekspozycji na zimno jest również wysoce eksprymowanych w BAT, takich jak fosforylacja oksydacyjna, metabolizm kwasów tłuszczowych i metabolizm pirogronianów.[68] Sugeruje to, że niektóre z adipocytów przeszły w beżowy fenotyp w temperaturze 6 ° C. Mössenböck i in. zastosowano również analizę mikromacierzy, aby wykazać, że niedobór insuliny hamuje różnicowanie beżowych adipocytów, ale nie zaburza ich zdolności do brązowienia.[69] Te dwa badania wskazują na możliwość zastosowania mikromacierzy w badaniu brązowienia WAT.

Sekwencjonowanie RNA (RNA-Seq) jest potężnym narzędziem obliczeniowym, które umożliwia kwantyfikację ekspresji RNA dla wszystkich genów w próbce. Włączenie RNA-Seq do badań nad brązowością ma wielką wartość, ponieważ zapewnia lepszą specyficzność, czułość i bardziej wszechstronny przegląd ekspresji genów niż inne metody. RNA-Seq został wykorzystany w badaniach na ludziach i myszach, w próbie scharakteryzować beżowe adipocyty zgodnie z ich profilami ekspresji genów i zidentyfikować potencjalne cząsteczki terapeutyczne, które mogą indukować beżowy fenotyp. W jednym z takich badań wykorzystano RNA-Seq do porównania profili ekspresji genów WAT z myszami typu dzikiego (WT) i nadekspresją wczesnego czynnika wzrostu komórek B (EBF2). WAT zwierząt transgenicznych wykazywał program brązowego tłuszczu i wykazywał zmniejszoną ekspresję genów WAT w porównaniu do myszy WT.[70] Tak więc, EBF2 został zidentyfikowany jako potencjalna cząsteczka terapeutyczna do indukowania beigingu.

Immunoprecypitacja chromatyny z sekwencjonowaniem (ChIP-seq) to metoda stosowana do identyfikacji miejsc wiążących białka na DNA i oceny modyfikacji histonów. To narzędzie umożliwiło badanie epigenetycznej regulacji brązowienia i pomaga wyjaśnić mechanizmy, w których oddziaływania białko-DNA stymulują różnicowanie beżowych adipocytów. Badania obserwujące krajobrazy beatynowych adipocytów w chromatynie wykazały, że adipogeneza tych komórek wynika z tworzenia charakterystycznych dla komórek perełek chromatyny, które regulują program transkrypcji i ostatecznie kontrolują różnicowanie. Stosując ChIP-seq w połączeniu z innymi narzędziami, w ostatnich badaniach zidentyfikowano ponad 30 czynników transkrypcyjnych i epigenetycznych, które wpływają na rozwój beżowego adipocytów.[70]

Genetyka

Główny artykuł: Genetyka otyłości § Geny

Hipoteza hipotecznego genu (zwana także hipotezą głodu) stwierdza, że ​​w niektórych populacjach organizm byłby bardziej skuteczny w zatrzymywaniu tłuszczu w czasie obfitości, tym samym dając większy opór głodowi w czasach niedoboru żywności.Hipoteza ta, pierwotnie zaawansowana w kontekście metabolizmu glukozy i oporności na insulinę, została zdyskredytowana przez antropologów fizycznych, fizjologów i pierwotnego autora idei w odniesieniu do tego kontekstu, chociaż według jej twórcy pozostaje "tak żywotna jak wtedy, gdy [był] najpierw zaawansowany "w innych kontekstach.[71][72]

W 1995 r. Jeffrey Friedman, rezydujący na Uniwersytecie Rockefellera, wraz z Rudolphem Leibelem, Douglasem Colemanem i in. odkryli leptynę białkową, której brakowało genetycznie otyłej myszy.[73][74][75] Leptyna wytwarzana jest w białej tkance tłuszczowej i sygnalizuje podwzgórzu. Kiedy poziom leptyny spada, ciało interpretuje to jako utratę energii i zwiększa się głód. Myszy, którym brakuje tego białka, jedzą, dopóki nie osiągną czterokrotności normalnej wielkości.

Leptyna odgrywa jednak inną rolę w otyłości wywołanej dietą u gryzoni i ludzi. Ponieważ adipocyty wytwarzają leptynę, poziomy leptyny są podwyższone u osób otyłych. Jednak głód pozostaje, a gdy poziom leptyny spada z powodu wzrostu głodu odchudzania. Kropla leptyny jest lepiej odbierana jako sygnał głodu niż wzrost leptyny jako sygnału sytości.[76] Jednak podwyższony poziom leptyny w otyłości jest znany jako oporność na leptynę. Zmiany zachodzące w podwzgórzu, które powodują oporność na leptynę w otyłości są obecnie przedmiotem badań nad otyłością.[77]

Wady genowe genu leptyny (ob) są rzadkie w otyłości u ludzi.[78] Od lipca 2010 r. Na świecie zidentyfikowano tylko 14 osób z pięciu rodzin, które są nosicielami zmutowanych ob gen (z których jedna była pierwszą zidentyfikowaną przyczyną genetycznej otyłości u ludzi) - dwie rodziny pochodzenia pakistańskiego mieszkające w Wielkiej Brytanii, jedna rodzina mieszkająca w Turcji, jedna w Egipcie i jedna w Austrii[79][80][81][82][83]I znaleziono dwie inne rodziny niosące zmutowane ob chwytnik.[84][85] Inni zostali zidentyfikowani jako genetycznie częściowo niedobór leptyny i, u tych osób, poziomy leptyny na niskim końcu normalnego zakresu mogą przewidywać otyłość.[86]

Kilka mutacji genów obejmujących melanokortyny (stosowane w sygnalizacji mózgu związanej z apetytem) i ich receptorów również zidentyfikowano jako powodujące otyłość w większej części populacji niż mutacje leptyny.[87]

W 2007 roku naukowcy wyizolowali gen tłuszczowy, który, jak twierdzą badacze, służy utrzymywaniu zwierząt w szczęściu w czasie obfitości. W tym badaniu zwiększona aktywność genu tłuszczowego była związana ze szczuplejszymi zwierzętami.[88] Chociaż jego odkrywcy nazwali ten gen tłuszczowy gen, nie jest to gen odpowiedzialny za tworzenie tkanki tłuszczowej.

Pre-adipocyty są niezróżnicowanymi fibroblastami, które można stymulować w celu utworzenia adipocytów. Ostatnie badania rzucają światło na potencjalne mechanizmy molekularne w określaniu losów preadipocytów, chociaż dokładna linia adipocytów jest nadal niejasna.[89]

Właściwości fizyczne

Tkanka tłuszczowa ma gęstość ~ 0,9 g / ml.[90] Zatem osoba z większą ilością tkanki tłuszczowej będzie łatwiej unosić się na powierzchni ciała niż osoba o tej samej wadze z większą ilością tkanki mięśniowej, ponieważ gęstość tkanki mięśniowej wynosi 1,06 g / ml.[91]

Miernik tkanki tłuszczowej

Zobacz także: Bioelektryczna analiza impedancji

Licznik tkanki tłuszczowej jest powszechnie dostępnym narzędziem służącym do pomiaru procentowej zawartości tłuszczu w ludzkim ciele. Różne mierniki wykorzystują różne metody do określania stosunku tłuszczu do masy. Mają tendencję do niedostatecznego odczytania zawartości tłuszczu w ciele.[92]

W przeciwieństwie do narzędzi klinicznych, jeden stosunkowo niedrogi typ miernika tkanki tłuszczowej wykorzystuje zasadę bioelektrycznej analizy impedancji (BIA) w celu określenia procentowej zawartości tłuszczu w ciele pacjenta. Aby to osiągnąć, miernik przepuszcza niewielki, nieszkodliwy prąd elektryczny przez ciało i mierzy opór, a następnie wykorzystuje informacje dotyczące masy ciała, wzrostu, wieku i płci osoby, aby obliczyć przybliżoną wartość procentową tkanki tłuszczowej. Obliczenia mierzą całkowitą objętość wody w ciele (chude tkanki i mięśnie zawierają większy procent wody niż tłuszcz) i szacują procent tłuszczu na podstawie tych informacji. Wynik może wahać się w kilku punktach procentowych w zależności od tego, co zostało zjedzone i ile wody zostało wypite przed analizą.

Badania na zwierzętach

W tkance tłuszczowej (tłuszczowej) myszy z niedoborem CCR2 występuje zwiększona liczba eozynofili, większa alternatywna aktywacja makrofagów i skłonność do ekspresji cytokin typu 2. Co więcej, efekt ten był przesadzony, gdy myszy stały się otyłe z powodu diety wysokotłuszczowej.[93]

Galeria

  • Schematyczny przekrój skóry (powiększony).

  • Biała tkanka tłuszczowa w sekcji parafinowej

4.5
Średnia ocena: 40
5
15
4
1
3
1
2
3
1
0