Tuk biely, hnedý, béžový

Tuk biely, hnedý, béžový

Kirill Stasevič
"Veda a život" č. 11, 2014

Lekári majú všetky dôvody veriť, že nadváha nevedie k dobrom. Spravidla je celá škála porúch spojená s nadváhou: od kardiovaskulárneho až po metabolizmus. A počet ľudí s určitou formou obezity sa neustále zvyšuje.

Ako môžem udržať váhu v normálnom rozsahu? Odpoveď, zdá sa, nie je nikde jednoduchšie – jesť menej, pohybovať sa viac. Nikto nepochybuje o účinnosti týchto prostriedkov, ale nepomáhajú všetkým. U niektorých ľudí sú metabolické charakteristiky také, že tuky sa nahromadia v akejkoľvek strave. Niekedy jednoducho nemôžeme odolať pocitu hladu: mozog potrebuje kalórie bez toho, aby sa pozrel na nadváhu. Nie je tiež možné vždy splniť požiadavky na fyzickú aktivitu, najmä pre obyvateľov miest.

Preto sa obezita stala jednou z najviac študovaných tém v modernej medicíne a úsilie mnohých výskumníkov je zamerané na nájdenie prostriedkov, ktoré by pomohli zabrániť akumulácii tuku. Môžete sa napríklad pokúsiť zmeniť stravovacie správanie prostredníctvom mozgu a neuroendokrinného systému. Ďalším spôsobom, ako zabrániť hromadeniu tuku, je účinok na črevnú mikroflóru, pretože závisí od toho, že potravina bude absorbovaná do krvi a čo nebude.Napokon, nadbytok lipidov môže byť jednoducho spálený, to znamená rozdeliť ich v niektorých metabolických procesoch.

Medzitým, tuku a tuku spory. Čo je uložené na zadku a na páse je biele tukové tkanivo, pozostávajúce hlavne z bielych adipocytov (tukové bunky). Ich funkcia je uložiť rôzne lipidy a vyzerajú ako obrovské kvapky tuku. Cytoplazma, jadro a ostatné zložky bunky sú v nich, ale hniezdi niekde medzi lipidovou hmotou a membránou. Hnedé tukové bunky vyzerajú rozdielne: v nich je niekoľko mastných kvapiek a v cytoplazme je veľa mitochondrií, ktoré vďaka proteínom obsahujúcim železo dodávajú bunkám tmavšiu, hnedú farbu.

Z biochemického hľadiska hnedé tukové bunky na prvý pohľad zdanlivo nemajú zmysel. Vo svojich mitochondriách je zlomené spojenie medzi oxidáciou organických molekúl (to znamená lipidov) a syntézou molekúl energie ATP. Ako je známe, počas oxidácie molekúl v mitochondriách sa na vnútorných membránach vytvára protonový gradient: na jednej strane membrány je viac protónov než na druhej strane. Tento gradient je potrebný na to, aby enzymatický enzým ATP syntetizoval prácu v membráne: energia uložená v chemických väzbách ATP sa ľahko uvoľňuje a používa v prevažnej väčšine molekulárnych procesov v bunke.Ale v hnedom tuku sa energia z oxidovaných produktov v ATP skoro neuchováva. Ale márne nestráca a ide do tepla.

Všetky bunky v rôznych stupňoch umožňujú určitú časť prijatej energie na únik do tepla, ale bunky hnedého tuku sa práve špecializujú na túto funkciu – na vytváranie tepla z uložených lipidov. Je ľahké odhadnúť, že hnedé adipocyty sú dôležitým prvkom termoregulačného systému u teplokrvných živočíchov. V skutočnosti si zoologové už dlho všimli, že hnedý tuk je špeciálne vyvinutý na hibernácii zvierat. Udržanie telesnej teploty s pomocou iných mechanizmov, ako je trasenie, "spiace" zvieratá nemôžu a hnedý tuk je príliš praktický.

Hnedý tuk chráni pred hypotermiou a deťmi, – majú až 5% telesnej hmotnosti. U dospelých sa nedávno predpokladalo, že hnedé adipocyty prestanú plniť svoju funkciu, strácajú mitochondriu a zmenia sa na podobu normálnych bielych tukových buniek.

Avšak pred niekoľkými rokmi sa hnedý tuk našiel aj u dospelých. Ukázalo sa, že niektoré časti zostávajú v oblasti krku, ramien a hornej časti hrudníka. Navyše sa ukázalo, že množstvo hnedého tuku u dospelých sa zvyšuje v chlade, čo je pochopiteľné, pretože na vykurovanie je potrebný hnedý tuk.

A keďže "kúrenie" hnedého tuku pracuje na lipidoch, vznikol nápad: nemohol by to byť chudnúť? Ale potom potrebujete "prepínač", ktorý by aktivoval hnedé tukové tkanivo, keď je to potrebné. Na realizáciu tejto myšlienky je potrebné po prvé pochopiť molekulárne a bunkové mechanizmy, ktoré zabezpečujú vzhľad hnedého tuku v tele, a po druhé, aby sa ubezpečil, že skutočne pomáha proti obezite a súvisiacim metabolickým problémom.

Keď človek cíti studený, mozog dáva signál bielym adipocytom na rozpad triglyceridových tukov a výsledné mastné kyseliny s krvou prídu do hnedého tuku, kde "vyhoria". Svalové zaťaženie prispieva k premeneniu bielych tukových buniek na hnedú

Hoci bunky hnedého tuku boli nájdené nielen v špeciálnych "depotoch", ale aj v hrúbke bielych tukov, predpokladalo sa, že stále majú svoje vlastné predchodkyne, ktoré sa potom rozvinú do hnedých adipocytov. Avšak výskumníci zo švajčiarskej švajčiarskej univerzity v Zürichu zistili, že biely tuk a hnedý tuk sa môžu priamo premeniť na seba.Pokusy sa uskutočňovali na myšiach, v ktorých boli sledované jednotlivé bunky bieleho tuku: s poklesom teploty tieto bunky "zmenili hnedú" a so zvýšením "sa zmenili na bielu". Ukazuje sa, že hnedý tuk môže byť tvorený priamo z bieleho tuku.

Hnedé tukové tkanivo je husto prehĺbené krvnými cievami; nielenže prinášajú svoje palivo, ale aj s nimi dostávajú teplo. Bolo dokonca možné nájsť nervové bunky, ktoré dávajú signál k rozpadu tukov – ukázali sa byť niektorými neurónmi hypotalamu. Ovládali metabolickú aktivitu hnedých tukových buniek. To znamená, že chuť do jedla a konzumácia potravy zostala rovnaká, ale v tuk-tuk "pec", viac kalórií boli spálené.

Mozog môže kontrolovať hnedý tuk nielen pomocou samotných neuronálnych signálov, ale aj pomocou neuropeptidových hormónov nazývaných orexíny. Tieto neuropeptidy sa znova syntetizujú v hypotalame, podieľajú sa na regulácii cyklov spánku-prebudení a ovplyvňujú energetický metabolizmus a chuť do jedla. Ukázalo sa, že orexíny priamo pôsobia na bunky bieleho tuku, čo prispieva k ich transformácii na hnedé adipocyty. (Je možné, že záležitosť nie je obmedzená na priamy vplyv samotný,pretože orexíny sú obsiahnuté v komplexnom systéme niekoľkých neuropeptidov, ktoré riadia metabolizmus a môžu pôsobiť na hnedý tuk prostredníctvom svojich "činidiel ovplyvňujúcich účinok"). Ak boli myši orexínové gény vypnuté, zvieratá získali váhu aj pri strednej výžive.

Nie je však potrebné si myslieť, že hnedý tuk je pod starostlivosťou iba dvoch neuropeptidov a skupiny nervových buniek. Najaktívnejšou súčasťou transformácie jedného tukového tkaniva do druhého je imunitný systém. Pred niekoľkými rokmi výskumníci z Kalifornskej univerzity v San Franciscu (USA) zistili, že makrofágy prítomné v bielom tuku spôsobujú, že tukové bunky zhasnú, keď teplota klesne. Zvyčajne sú makrofágy označované ako "čistejšie" bunky, ktoré eliminujú účinky "imunitných vojen" a ich aktívna úloha v metabolizme sa nedávno objasnila. Pod pôsobením špeciálnych signalizačných proteínov makrofágy indukujú tukové tkanivo, aby vypálili svoje rezervy. A práve nedávno bolo možné spojiť imunitné signály ovládajúce makrofágy s prácou svalov. S cvičením a opäť s poklesom teploty okolia, špeciálny hormón (tzvhormón podobný meteorom), ktoré prostredníctvom imunitných signalizačných proteínov pôsobia interleukíny na makrofágy umiestnené v tukovom tkanive a potom sa všetko rozvíja podľa vyššie uvedeného scenára.

Dešifrovanie mechanizmov kontroly hnedého tuku je zvyčajne spojené s hľadaním molekulárnych "magických tlačidiel" – regulačných proteínov, pomocou ktorých môžete aktivovať vzhľad nových hnedých buniek alebo zvýšiť ich aktivitu. Takže nedávno výskumníci z University of Virginia (USA) publikovali článok, v ktorom navrhli úlohu prepínania enzýmu hnedého tuku Tyk2 kinázy. Doteraz bol tento enzým skúmaný ako jeden zo sľubných protinádorových proteínov. (Tu si môžete spomenúť, že obezita sa často vyvíja s rakovinou.) Existuje mnoho takýchto príkladov, správy o aktivátoroch hnedého tuku sa objavujú pravidelne. Samozrejme, pri každej podobnej práci sa kontroluje ich vplyv na nadváhu. Zatiaľ všetko, čo aktivuje hnedý tuk, pomáha zbaviť sa nadmernej hmotnosti. Ale pomáha hnedý tuk zbaviť metabolických problémov sprevádzajúcich obezitu?

Výskumníci z Dana-Farber Cancer Institute (USA) odpovedali kladne na túto otázku. Zistili proteín, ktorý spája kalórie s horúcimi kalóriami na zápalové procesy, ktoré začínajú v zarastenej tukovej tkanive. Je to zápal, o ktorom sa predpokladá, že vyvoláva inzulínovú rezistenciu tkanív a orgánov, čo je priama cesta k diabetu 2. typu. Ukázalo sa, že proteín TRPV4 obsiahnutý v bielych adipocytoch narúša spaľovanie tukov a prispieva k zápalovým procesom v tukovom tkanive. Ak bola potlačená syntéza TRPV4, v experimentálnych zvieratách nebola prítomná žiadna obezita alebo zápal, aj keď jedli vysokokalorické tukové jedlá. V iných prácach sa v skutočnosti spájalo aj aktivácia hnedého tuku a zmiznutie príznakov cukrovky, ale bolo potrebné nájsť špecifickú molekulárnu súvislosť. Ukázalo sa, že je to TRPV4. Je pravda, že je potrebné mať na pamäti, že takéto štúdie sa neobmedzujú len na jeden vzťah a zvyčajne molekulárni biológovia zachytia celý reťazec signálov za uloveným článkom, z ktorého každý člen sa môže stať terčom liekov.

Väčšinou podobné pokusy sa uskutočňujú na myšiachtakže by bolo rozumné položiť si otázku, do akej miery možno získané výsledky extrapolovať na osobu. Ale doslova v júli tohto roku v časopise cukrovka Bol publikovaný článok, v ktorom zamestnanci zdravotníckeho oddelenia Univerzity Texas v Galvestone (USA) píšu o jednoznačnom vzťahu medzi množstvom hnedého tuku u ľudí, hladinou glukózy v krvi a bunkovou odpoveďou na inzulín. Čím aktívnejší bol hnedý tuk, tým viac bolo, tým viac spálilo kalórie a aktívnejšie sa glukóza absorbovala z krvi do buniek tkaniva. Takže hnedý tuk sa môže naozaj stať dobrým lekárskym nástrojom v boji proti obezite a cukrovke a vedci nie sú márne hľadajú prostriedky, pomocou ktorých by sa dalo rýchlo a účinne aktivovať hnedé tukové tkanivo.

Väčšina z týchto vyhľadávaní sa zameriava na cieľové molekuly, ktoré sa podieľajú na riadení hnedého tuku. Rôzne prístupy sa tu líšia v účinnosti a pravdepodobnosti vedľajších účinkov. Napríklad zamestnanci biotechnologickej spoločnosti Genetech tvrdia, že môžu aktivovať hnedé adipocyty a normalizovať metabolizmus iba jednou injekciou protilátok, ktoré aktivujú bunkové receptory pre hormón FGF21 (fibroblastový rastový faktor21). U diabetických myší, ktoré dostali injekciu, hladina glukózy bola normálna počas celého mesiaca a samotné myši stratili 10%. Avšak tieto protilátky boli doposiaľ testované len u zvierat. Na druhej strane výskumníci z Cambridge (Spojené kráľovstvo) sa domnievajú, že by sa mala uprednostniť "ich" bielkovina nazývaná BMP8B, ktorá nielen aktivuje hnedý tuk, ale robí to veľmi špecificky – to znamená, že keď konáme nejaký druh lieku na BMP8B, riziko zasiahnutia iného procesu molekulárnych buniek. Je tiež potrebné spomenúť nedávno objavený hormón irisin – šetrí z obezity a cukrovky, mení biely tuk na hnedý a zároveň prispieva k rastu svalového tkaniva. To znamená, že účinok tohto hormónu je podobný tomu, ako ísť do telocvične: bez tuku a svalov.

Medzi rôznymi tipmi, ako aktivovať hnedý tuk, pôvodný návrh je používať Viagra. Skutočnosť, že táto legendárna droga tiež pomáha pri obezite, uviedli výskumníci z univerzity v Bonne (Nemecko), ktorý v minulom roku publikoval článok Americký vestník experimentálnej biológie, Viagra alebo sildenafil zvýšili množstvo hnedého tuku u myší a okrem toho potláčali zápalové procesy v bielom tukovom tkanive.

No, môže človek sám prispieť k zvýšeniu podielu tela hnedého tuku bez toho, aby čakal na príchod liekov? Existuje taká cesta, a to je šport a telesná výchova. Hore sme už spomenuli meteorický hormón uvoľnený zo svalov počas fyzickej námahy. Svalové zaťaženie tiež zvyšuje syntézu transkripčného faktora PGC-1α vo svaloch, ktorá zahŕňa v bielych tukových bunkách gény, ktoré ich premenia na hnedé adipocyty. (Proteinový faktor PGC-1a pôsobí v signálnom reťazci asociovanom s proteínom TRPV4, s ktorým bolo možné "viazať" hnedý tuk na diabetes.)

Ak nechcete tráviť čas na cvičenie, priatelia vám pomôžu schudnúť. V roku 2011 výskumníci z University of Ohio (USA) zistili, že zvýšená sociálna aktivita pomáha tukovým myšiam schudnúť a tenké chráni pred obezitou, aj keď sú kŕmené tukovými jedlami. Komunikácia s inými myšími zvýšila podiel hnedého tuku v tele zvierat a spojovací článok bol pomerne dobre známym proteínom nazývaným neurotrofický mozgový faktor (BDNF), ktorého hladina sa zvýšila v nervových bunkách počas intenzívneho spoločenského života.

Napokon, iný spôsob aktivácie hnedého tuku, ktorý sa naznačuje, je zima. V skutočnosti, ak sa aktivita hnedých tukových buniek zvyšuje pred chladom, tak prečo by tí, ktorí trpia nadváhou, nemali byť zmrazení na terapeutické účely? Zamestnanci Maastrichtskej univerzity (Holandsko) sa pokúsili zhodnotiť účinnosť tejto metódy. Počas 10 dní nútili dobrovoľníkov sedieť v miestnostiach s teplotou vzduchu 15 ° C počas šiestich hodín denne. Hnedý tuk účastníkov experimentu bol skutočne aktivovaný, zastavil zmrazenie a náklady na energiu sa zvýšili o 30%. Nie je však stále jasné, či je takáto aktivácia dostatočná na skutočne zmysluplnú strata hmotnosti.

Ale ak jeden hnedý tuk nestačí, biely pomôže, – ako sa ukázalo, môže tiež rozložiť tuk s uvoľnením tepla, ak sa ochladí okolo. Výskumníci z Harvardu (USA) zistili, že samotné biele adipocyty, bez zásahu nervového systému a nezávisle od hnedého tuku, môžu cítiť chladu a podieľať sa na termoregulácii.

V záujme spravodlivosti treba povedať, že niektoré údaje súvisia s hnedým tukom, čo ho môže nadchlať nadšením.Napríklad, v niektorých experimentoch sa zvýšil riziko aterosklerózy, čo vyvolalo zvýšenie podielu "zlých" tukov – lipoproteínov s nízkou hustotou – v krvi. Tieto výsledky však musia byť potvrdené v klinických štúdiách.

Je možné, že množstvo lipidových tkanív nie je obmedzené na biely a hnedý tuk. Pred dvoma rokmi objavili zamestnanci inštitútu Dana-Farber Cancer Institute (USA), že v ľudskom tele je aj béžový tuk. Jeho bunky sú podobné hnedým tukovým bunkám a tiež vyhorejú nadbytočné lipidy na produkciu tepla, ale líšia sa niektorými základnými biochemickými a genetickými vlastnosťami. Je možné, že tie adipocyty, ktoré sú u ľudí považované za hnedé, sú skutočne béžové. Avšak aj keď dospelý hnedý tuk skutočne nie je skutočný, výskumníci jednoducho potrebujú prejsť na béžovú farbu, ktorá môže byť tiež použitá na reguláciu metabolizmu a prevenciu obezity.


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: