Багато людей думають про жирові клітини та про жир, який вони складають, як про своєрідний запас жиру, який зберігає жир і одночасно захищає його від холоду як теплоізолятор.
Однак, як майже все в біології, ситуація набагато складніша та цікавіша.
З одного боку, як показали дослідження останніх десятиліть є принаймні два типи адипоцитів і, отже, жирова тканина, але, мабуть, більше.
Класичні жирові клітини, які виконують ті самі функції, що описані вище, називаються білими жировими клітинами.
Однак вони відповідають не тільки за накопичення жиру та теплоізоляцію, а й за жирову тканину як ендокринний орган, виробляючи та виділяючи в навколишнє середовище багатство гормоноподібних біоактивних речовин та виконуючи складну регуляторну функцію. Біоактивні речовини, що виробляються білими жировими клітинами, в сукупності називаються адипокінами і сотні з них уже виявлені.
Першим виявленим адипокіном був лептин, виробляється жировими клітинами пропорційно їх розміру,
тобто чим вони більші, чим більше жиру вони містять, тим більше лептину вони виробляють і виділяють у своє середовище. Найважливіша функція лептину - регулювати апетит і обмін речовин.
Лептин знижує апетит і пришвидшує обмін речовин, один з найважливіших гормонів в регулюванні ваги.
Таким чином, коли жирові клітини ростуть, наш апетит знижується, а наш метаболізм стає менш економічним, тому зазвичай збільшення ваги ініціює протилежні процеси, тобто лептин діє у напрямку схуднення. Це важливий спосіб контролю ваги, який, однак, може бути порушений у людей, що страждають ожирінням, і може розвинутися так звана стійкість до лептину, тобто вироблений лептин значно менше здатний впливати на втрату ваги.
З багатьох сотень адипокінів я згадаю тут лише ще один - фактор некрозу пухлини альфа або ФНО.
ФНО є запальним пептидом, запальним цитокіном. Від цього теж, чим більше жирових клітин, тобто чим більше у когось жирової тканини, тим більше виробляється. Це означає, що патологічне ожиріння (ожиріння), де є велике скупчення жирової тканини, можна вважати хронічним запальним станом, захворюванням. Крім того, ФНП також спричиняє резистентність до інсуліну, що є відмінною рисою діабету 2 типу. Це дає одне пояснення цьому чому у хворих на ожиріння людей розвивається діабет, і чому багато людей одужують від хвороби, схуднувши. Менша жирова тканина виробляє менше запальних факторів, інсулінорезистентність знижується, тому клітини краще реагуватимуть на інсулін, глюкоза надходить у клітини, рівень цукру в крові нормалізується.
Довгий час вважалося, що білі жирові клітини - єдиний тип жирових клітин у дорослих. Раніше було відомо, що існує ще один тип жирової тканини у новонароджених та зимових тварин (наприклад, ведмеді, бабаки), який називається бурою жировою тканиною.
Його функція полягає у виробленні тепла та захисті його субстрату від охолодження. Пізніше було виявлено, що коричнева жирова тканина, хоча і зберігається в менших кількостях у дорослих, також відповідає за виробництво тепла і за виділення надлишкової енергії в організм у вигляді тепла. У більшості клітин різні молекули, які потрапляють в організм у формі їжі (наприклад, вуглеводи, жири), перетворюються мітохондріями в клітині в багаті енергією сполуки (наприклад, АТФ) або, наприклад, жирові клітини зберігаються у вигляді жиру. Натомість коричневі жирові клітини, повні мітохондрій, виробляють спеціальні білки, які називаються роз’єднуючими білками (UCP). Вони, діючи на мітохондрії, перешкоджають утворенню енергетично багатих сполук і натомість виділяють енергію у вигляді тепла.
Цей процес, який відбувається в клітинах бурого жиру, називається (не тремтячим) виробництвом тепла, або термогенезом. Можна помітити, що у деяких людей з ожирінням температура тіла нижча, а це означає, що половина енергії зберігається більше у вигляді жиру, і вони менш здатні перетворювати їх у тепло. Відсутність або неправильна робота коричневих жирових клітин призводить до ожиріння та інших захворювань. Це також можна було продемонструвати на мишах. Якщо ген UCP1 вибити в миші, він не матиме коричневих жирових клітин, матиме нижчу температуру тіла і стане ожирінням. Цікаво, що свині не мають коричневих жирових клітин, тому вони здатні до термогенезу лише струшуючи (охолоджуючи), і, мабуть, тому їх так легко відгодовувати.
Це, в свою чергу, також свідчить про те, що коричнева жирова клітина може бути інструментом ожиріння (патологічне ожиріння) оскільки 100 грамів коричневої жирової тканини можуть спалити 3400 калорій на день. Дослідження жирових клітин призвело до відкриття нового типу жирових клітин.
Спочатку відомі коричневі жирові клітини трапляються у дорослих лише в декількох місцях і в невеликих кількостях, наприклад, навколо трахеї та стравоходу, або нирок. Однак пізніше було виявлено, що в холодному середовищі частина набагато більшої кількості білих жирових клітин починає підрум’янюватися. Коричневі жирові клітини, що утворюються серед білих жирових клітин, також називають бежевими клітинами. Бежеві клітини за своїми властивостями дуже схожі на звичайні коричневі клітини, вони також виробляють UCP і перетворюють половину енергії в тепло.
Це означає, що один із способів схуднути може бути для людей, що страждають ожирінням, в холодному середовищі, оскільки деякі накопичувачі жиру білі жирові клітини замінюються коричневими жировими клітинами, які виробляють тепло і виділяють енергію. Звичайно, це не практичний спосіб схуднення, тому було розпочато великі дослідження, яким ще способом зробити білі жирові клітини загарними.
Дослідники з Кембриджського університету також виявили білок (BMP8b), який може активувати існуючі коричневі адипоцити та викликати побуріння індуцибельних білих адипоцитів і навіть запускати інші процеси, необхідні для нормальної роботи тканин (кровопостачання, іннервація). Виходячи з цього, цей білок або ген може бути потенційною новою терапевтичною мішенню при ожирінні.
Дослідження коричневих жирових клітин призвело до подальших цікавих відкриттів. Виявилося, що існує своєрідний діалог між бурими жировими клітинами та м’язовими клітинами. Бурі жирові клітини виробляють пептид (IRF4), який знижує рівень міостатину в крові. Міостатин є добре відомим білдером, оскільки він пригнічує ріст м’язів, а також вивчається, щоб зменшити це гальмування.
У деяких тварин і людей генетичний дефіцит міостатину призводить до надзвичайних розмірів м’язів.
IRF4, що продукується коричневими жировими клітинами, може сприяти зміцненню м’язів, інгібуючи міостатин. Однак з цього також випливає, що збільшення кількості коричневих жирових клітин може також прискорити ріст м’язів. Це підтверджується спостереженням, що тренування на морозі, що краще стимулює утворення коричневих жирових клітин, може призвести до швидшого зміцнення та більшої працездатності.
Однак діалог між м’язовими та жировими клітинами є двостороннім. М’язи під час фізичних вправ виробляють гормон, який називається іризин, що змушує білі жирові клітини перетворюватися на коричневі жирові клітини.
Найсильніший вплив на вироблення іризину має аеробне («кардіо») тренування, яке перетворює білі жирові клітини, що сприяють ожирінню та стійкості до інсуліну, в клітини коричневого жиру, що виробляють тепло. Це явище також пояснює, чому регулярні фізичні вправи можуть змінити розвиток діабету 2 типу. Цікаво, що було показано, що іризин також впливає на мозок та покращує когнітивні функції, тому регулярні фізичні вправи мають важливий позитивний ефект при хворобі Альцгеймера на додаток до діабету 2 типу та ожиріння.
Однак важливо також зазначити, що адекватна кількість білих жирових клітин також відіграє важливу роль у підтримці нашого здоров’я. Прикладом цього є захворювання, яке називається ліподистрофія, при якому в організмі немає білих жирових клітин. Дефіцит жиру має ряд серйозних наслідків, з яких, цікавим чином, є також резистентність до інсуліну, тобто діабет 2 типу.
З вищевикладеного випливає, що здорові пропорції білих і коричневих жирових клітин відіграють важливу роль у підтримці нашого здоров’я і що ми можемо використовувати свої знання про жирові клітини для боротьби з ожирінням та діабетом.
Особлива подяка за поділ цією статтею!
Література
Brestoff JR, Artis D. Імунна регуляція метаболічного гомеостазу в стані здоров'я та хвороб. Клітинка. 2015 26 березня; 161 (1): 146-160.
Пеллегрінеллі V та співавт. BMP8b, що секретується адипоцитами, опосередковує адренергічно обумовлене ремоделювання нервово-судинної мережі в жировій тканині. Nat Commun. 26 листопада 2018 р .; 9 (1): 4974.
Лоуренко М.В. та ін. FNDC5/іризин, пов’язаний із фізичними вправами, рятує синаптичну пластичність та дефекти пам’яті в моделях Альцгеймера. Nat Med січня 2019; 25 (1): 165-175.
Kong Xés та ін. Коричнева жирова тканина контролює функцію скелетних м’язів через секрецію міостатину. Cell Metab. 2018 жовтня 2; 28 (4): 631-643.
Gizaw M, Anandakumar P, Debela T. Огляд ролі іризину в інсулінорезистентності та цукровому діабеті 2 типу. J Фармакопунктура. 2017 грудня; 20 (4): 235-242.