stringtranslate.com

Адипоцит

Адипоциты , также известные как липоциты и жировые клетки , являются клетками , которые в первую очередь составляют жировую ткань , специализируясь на хранении энергии в виде жира . [1] Адипоциты происходят из мезенхимальных стволовых клеток , которые дают начало адипоцитам посредством адипогенеза . В клеточной культуре предшественники адипоцитов могут также образовывать остеобласты , миоциты и другие типы клеток.

Существует два типа жировой ткани: белая жировая ткань (БЖТ) и бурая жировая ткань (БЖТ), которые также известны как белый и бурый жир соответственно и состоят из двух типов жировых клеток.

Структура

Белые жировые клетки

Клетка бурого жира.
Желтая жировая ткань в парафине.

Белые жировые клетки содержат одну большую липидную каплю , окруженную слоем цитоплазмы , и известны как однокамерные. Ядро уплощено и вытеснено на периферию. Типичная жировая клетка имеет диаметр 0,1 мм [2] , некоторые из них вдвое больше, а другие вдвое меньше. Однако эти числовые оценки размера жировой клетки во многом зависят от метода измерения и расположения жировой ткани. [2] Жир хранится в полужидком состоянии и состоит в основном из триглицеридов и эфира холестерина . Белые жировые клетки секретируют множество белков, действующих как адипокины, таких как резистин , адипонектин , лептин и апелин . У среднего взрослого человека 30 миллиардов жировых клеток весом 30 фунтов или 13,5 кг. Если ребенок или подросток набирает достаточный избыточный вес, абсолютное количество жировых клеток может увеличиться до двадцати четырех лет. [3] Если взрослый человек (который никогда не страдал ожирением в детстве или подростковом возрасте) набирает лишний вес, жировые клетки, как правило, увеличиваются в размере, а не в количестве, хотя есть некоторые неубедительные доказательства того, что количество жировых клеток может также увеличиться, если существующие жировые клетки станут достаточно большими (как при особенно тяжелых степенях ожирения). [3] Количество жировых клеток трудно уменьшить с помощью диетического вмешательства, хотя некоторые доказательства предполагают, что количество жировых клеток может уменьшиться, если снижение веса поддерживается в течение достаточно длительного периода времени (>1 года; хотя людям с более крупными и многочисленными жировыми клетками чрезвычайно сложно поддерживать снижение веса в течение такого длительного времени). [3]

Крупный метаанализ показал, что размер клеток белой жировой ткани зависит от методов измерения, жировых отложений, возраста и индекса массы тела; при той же степени ожирения увеличение размера жировых клеток также было связано с нарушением регуляции метаболизма глюкозы и липидов. [2]

Бурые жировые клетки

Клетки бурого жира имеют многогранную форму. Бурый жир образуется из клеток дерматомиоцитов. В отличие от клеток белого жира , эти клетки имеют значительную цитоплазму с несколькими липидными каплями, разбросанными по всей поверхности, и известны как многокамерные клетки. Ядро круглое и, хотя и расположено эксцентрично, оно не находится на периферии клетки. Коричневый цвет обусловлен большим количеством митохондрий . Бурый жир, также известный как «детский жир», используется для выработки тепла.

Жировые клетки костного мозга

Адипоциты костного мозга являются однокамерными, как белые жировые клетки. Депо жировой ткани костного мозга плохо изучено с точки зрения его физиологической функции и значения для здоровья костей. Жировая ткань костного мозга расширяется в состояниях низкой плотности костей, но дополнительно расширяется в условиях ожирения. [4] Реакция жировой ткани костного мозга на упражнения приближается к реакции белой жировой ткани . [4] [5] [6] [7] Упражнения уменьшают как размер адипоцитов, так и объем жировой ткани костного мозга, что количественно определяется с помощью МРТ или микроКТ-визуализации кости, окрашенной липидным связующим осмием .

Разработка

Признаки липобластов при гистологическом исследовании , окраска гематоксилином и эозином .

Преадипоциты — это недифференцированные фибробласты , которые можно стимулировать для формирования адипоцитов. Исследования пролили свет на потенциальные молекулярные механизмы определения судьбы преадипоцитов, хотя точная линия адипоцитов до сих пор неясна. [8] [9] Изменение распределения жира в организме в результате нормального роста зависит от пищевого и гормонального статуса, зависящего от внутренних различий в клетках, обнаруженных в каждом жировом депо. [10]

Мезенхимальные стволовые клетки могут дифференцироваться в адипоциты, соединительную ткань , мышцы или кости . [1]

Предшественник взрослой клетки называется липобластом , а опухоль этого типа клеток известна как липобластома . [ 11]

Функция

Оборот клеток

Было показано, что количество жировых клеток у некоторых мышей снижается из-за голодания, а также наблюдаются другие свойства при воздействии холода. [12]

Если адипоциты в организме достигают своего максимального запаса жира, они могут размножаться, обеспечивая дополнительное накопление жира.

Взрослые крысы разных линий стали тучными, когда их кормили очень вкусной пищей в течение нескольких месяцев. Анализ морфологии их жировой ткани выявил увеличение как размера, так и количества адипоцитов в большинстве депо. Повторное введение обычной диеты [13] таким животным ускорило период потери веса, в течение которого только средний размер адипоцитов вернулся к норме. Количество адипоцитов оставалось на повышенном уровне, достигнутом в период набора веса. [14]

Согласно некоторым отчетам и учебникам, количество адипоцитов может увеличиваться в детстве и подростковом возрасте, хотя у взрослых людей это количество обычно постоянно. У людей, которые становятся тучными во взрослом возрасте, а не в подростковом возрасте, адипоцитов не становится больше, чем было раньше. [15]

Люди, которые были толстыми с детства, как правило, имеют завышенное количество жировых клеток. Люди, которые становятся толстыми во взрослом возрасте, могут иметь не больше жировых клеток, чем их худые сверстники, но их жировые клетки больше. В целом, людям с избытком жировых клеток сложнее сбросить вес и поддерживать его, чем тучным людям, у которых просто увеличены жировые клетки. [3]

Жировые клетки тела имеют региональные реакции на переедание, которые изучались у взрослых субъектов. В верхней части тела увеличение размера адипоцитов коррелировало с увеличением жира в верхней части тела; однако количество жировых клеток существенно не изменилось. В отличие от реакции жировых клеток верхней части тела, количество адипоцитов нижней части тела значительно увеличилось в ходе эксперимента. Примечательно, что не было никаких изменений в размере адипоцитов нижней части тела. [16]

Примерно 10% жировых клеток обновляются ежегодно во взрослом возрасте и на всех уровнях индекса массы тела без значительного увеличения общего числа адипоцитов во взрослом возрасте. [15]

Приспособление

Ожирение характеризуется увеличением жировой массы за счет увеличения размера адипоцитов ( гипертрофия ) и, в меньшей степени, пролиферации клеток ( гиперплазия ). [17] [2] В жировой ткани людей с ожирением наблюдается повышенная продукция модуляторов метаболизма, таких как глицерин , гормоны , макрофаг -стимулирующие хемокины и провоспалительные цитокины , что приводит к развитию инсулинорезистентности . [18] Продукция этих модуляторов и возникающий в результате патогенез инсулинорезистентности, вероятно, вызваны адипоцитами, а также макрофагами иммунной системы , которые инфильтрируют ткань. [19]

Производство жира в адипоцитах сильно стимулируется инсулином . Контролируя активность ферментов пируватдегидрогеназы и ацетил-КоА-карбоксилазы , инсулин способствует синтезу ненасыщенных жирных кислот . Он также способствует усвоению глюкозы и индуцирует SREBF1 , который активирует транскрипцию генов, стимулирующих липогенез . [20]

SREBF1 ( стерол -регуляторный элемент-связывающий фактор транскрипции 1) является фактором транскрипции, синтезируемым как неактивный белок-предшественник, вставленный в мембрану эндоплазматического ретикулума (ЭР) двумя мембранными спиралями . Также в мембране ЭР закреплен SCAP (белок, активирующий расщепление SREBF), который связывает SREBF1. Комплекс SREBF1-SCAP удерживается в мембране ЭР INSIG1 (белок гена 1, индуцируемого инсулином). Когда уровни стеролов истощаются, INSIG1 высвобождает SCAP, и комплекс SREBF1-SCAP может быть отсортирован в транспортные везикулы , покрытые коатомером COPII , которые экспортируются в аппарат Гольджи . В аппарате Гольджи SREBF1 расщепляется и высвобождается как транскрипционно активный зрелый белок. Затем он может свободно транслоцироваться в ядро ​​и активировать экспрессию своих целевых генов. [21]

Протеолитическая активация биосинтеза липидов, контролируемого SREBF.

Клинические исследования неоднократно показывали, что, хотя резистентность к инсулину обычно связана с ожирением, мембранные фосфолипиды адипоцитов пациентов с ожирением, как правило, по-прежнему демонстрируют повышенную степень ненасыщенности жирных кислот. [22] Это, по-видимому, указывает на адаптивный механизм, который позволяет адипоцитам сохранять свою функциональность, несмотря на повышенные требования к хранению, связанные с ожирением и резистентностью к инсулину.

Исследование, проведенное в 2013 году [22], показало, что, хотя экспрессия мРНК INSIG1 и SREBF1 была снижена в жировой ткани мышей и людей с ожирением, количество активного SREBF1 было увеличено по сравнению с нормальными мышами и пациентами без ожирения. Это снижение экспрессии INSIG1 в сочетании с увеличением зрелого SREBF1 также коррелировало с поддержанием экспрессии гена-мишени SREBF1. Следовательно, по-видимому, при снижении регуляции INSIG1 происходит сброс петли INSIG1/SREBF1, что позволяет поддерживать активные уровни SREBF1. Это, по-видимому, помогает компенсировать антилипогенные эффекты резистентности к инсулину и, таким образом, сохранить способность адипоцитов накапливать жир и доступность соответствующих уровней ненасыщенности жирных кислот перед лицом пищевых давлений ожирения.

Эндокринная роль

Адипоциты могут синтезировать эстрогены из андрогенов , [23] что потенциально является причиной того, что недостаточный или избыточный вес являются факторами риска бесплодия . [24] Кроме того, адипоциты отвечают за выработку гормона лептина . Лептин важен для регуляции аппетита и действует как фактор сытости. [25]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Birbrair A, Zhang T, Wang ZM, Messi ML, Enikolopov GN, Mintz A, Delbono O (август 2013 г.). «Роль перицитов в регенерации скелетных мышц и накоплении жира». Stem Cells and Development . 22 (16): 2298–2314. doi :10.1089/scd.2012.0647. PMC  3730538. PMID  23517218 .
  2. ^ abcd Ye RZ, Richard G, Gévry N, Tchernof A, Carpentier AC (январь 2022 г.). «Размер жировой клетки: методы измерения, патофизиологические истоки и связь с метаболическими нарушениями регуляции». Endocrine Reviews . 43 (1): 35–60. doi :10.1210/endrev/bnab018. PMC 8755996 . PMID  34100954. 
  3. ^ abcd Pool R (2001). Жир: борьба с эпидемией ожирения . Оксфорд [Оксфордшир]: Oxford University Press. С. 68. ISBN 978-0-19-511853-7.
  4. ^ ab Styner M, Pagnotti GM, McGrath C, Wu X, Sen B, Uzer G, et al. (август 2017 г.). «Упражнения уменьшают жировую ткань костного мозга посредством ß-окисления у тучных бегущих мышей». Journal of Bone and Mineral Research . 32 (8): 1692–1702. doi :10.1002/jbmr.3159. PMC 5550355 . PMID  28436105. 
  5. ^ Pagnotti GM, Styner M (2016). "Регуляция жировой ткани костного мозга физическими упражнениями". Frontiers in Endocrinology . 7 : 94. doi : 10.3389/fendo.2016.00094 . PMC 4943947. PMID  27471493 . 
  6. ^ Стайнер М., Пагнотти ГМ., Галиор К., Ву Х., Томпсон ВР., Узер Г. и др. (август 2015 г.). «Регулирование костномозгового жира при физических нагрузках в условиях лечения агонистом PPARγ у мышей женского пола C57BL/6». Эндокринология . 156 (8): 2753–2761. doi :10.1210/en.2015-1213. PMC 4511140. PMID 26052898  . 
  7. ^ Стайнер М., Томпсон В. Р., Галиор К., Узер Г., Ву Х., Кадари С. и др. (Июль 2014 г.). «Накопление жира в костном мозге, ускоренное диетой с высоким содержанием жиров, подавляется физическими упражнениями». Bone . 64 : 39–46. doi :10.1016/j.bone.2014.03.044. PMC 4041821 . PMID  24709686. 
  8. ^ Coskun H, Summerfield TL, Kniss DA, Friedman A (июль 2010 г.). «Математическое моделирование определения судьбы преадипоцитов». Журнал теоретической биологии . 265 (1): 87–94. Bibcode : 2010JThBi.265...87C. doi : 10.1016/j.jtbi.2010.03.047. PMID  20385145.
    • Краткое содержание: «Ученые приблизились к обнаружению причины рождения жировой клетки». ScienceDaily . 18 августа 2010 г.
  9. ^ Coskun H, Summerfield TL, Kniss DA, Friedman A (июль 2010 г.). «Математическое моделирование определения судьбы преадипоцитов». Журнал теоретической биологии . 265 (1): 87–94. Bibcode : 2010JThBi.265...87C. doi : 10.1016/j.jtbi.2010.03.047. PMID  20385145.
  10. ^ Fried SK, Lee MJ, Karastergiou K (июль 2015 г.). «Формирование распределения жира: новые взгляды на молекулярные детерминанты жировой биологии, зависящей от депо и пола». Ожирение (обзор). 23 (7): 1345–1352. doi :10.1002/oby.21133. PMC 4687449 . PMID  26054752. 
  11. ^ Hong R, Choi DY, Do NY, Lim SC (июль 2008 г.). «Тонкоигольная аспирационная цитология липобластомы: отчет о случае». Diagnostic Cytopathology . 36 (7): 508–511. doi :10.1002/dc.20826. PMID  18528880. S2CID  22668394.
  12. ^ Ding H, Zheng S, Garcia-Ruiz D, Hou D, Wei Z, Liao Z и др. (май 2016 г.). «Голодание вызывает переключение подкожного жира на висцеральный, опосредованное микроРНК-149-3p и подавление PRDM16». Nature Communications . 7 : 11533. Bibcode :2016NatCo...711533D. doi :10.1038/ncomms11533. PMC 4895052 . PMID  27240637. 
  13. ^ Warden CH, Fisler JS (апрель 2008 г.). "Сравнение диет, используемых в моделях животных с высоким содержанием жиров". Cell Metabolism . 7 (4): 277. doi :10.1016/j.cmet.2008.03.014. PMC 2394560 . PMID  18396128. Обычный корм состоит из сельскохозяйственных побочных продуктов, таких как молотая пшеница, кукуруза или овес, люцерна и соевые бобы, источника белка, такого как рыба, и растительного масла, и дополнен минералами и витаминами. Таким образом, корм - это диета с высоким содержанием клетчатки, содержащая сложные углеводы, с жирами из различных растительных источников. Корм ​​недорогой в производстве и приятен на вкус грызунам. 
  14. ^ Faust IM, Johnson PR, Stern JS, Hirsch J (сентябрь 1978 г.). «Увеличение числа адипоцитов у взрослых крыс, вызванное диетой: новая модель ожирения». The American Journal of Physiology . 235 (3): E279–E286. doi :10.1152/ajpendo.1978.235.3.E279. PMID  696822. S2CID  7744250.
  15. ^ ab Spalding KL, Arner E, Westermark PO, Bernard S, Buchholz BA, Bergmann O и др. (июнь 2008 г.). «Динамика оборота жировых клеток у людей». Nature . 453 (7196): 783–787. Bibcode :2008Natur.453..783S. doi :10.1038/nature06902. PMID  18454136. S2CID  4431237.
  16. ^ Чукалова Ю.Д., Вотруба С.Б., Чкония Т., Гиоргадзе Н., Киркланд Дж.Л., Дженсен М.Д. (октябрь 2010 г.). «Региональные различия в клеточных механизмах набора жировой ткани при переедании». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (42): 18226–18231. doi : 10.1073/pnas.1005259107 . PMC 2964201. PMID  20921416 . 
  17. ^ Blüher M (июнь 2009). «Дисфункция жировой ткани при ожирении». Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes . 117 (6): 241–250. doi :10.1055/s-0029-1192044. PMID  19358089.
  18. ^ Kahn SE , Hull RL, Utzschneider KM (декабрь 2006 г.). «Механизмы, связывающие ожирение с резистентностью к инсулину и диабетом 2 типа». Nature . 444 (7121): 840–846. Bibcode : 2006Natur.444..840K. doi : 10.1038/nature05482. PMID  17167471. S2CID  120626.
  19. ^ Bastard JP, Maachi M, Lagathu C, Kim MJ, Caron M, Vidal H и др. (март 2006 г.). «Последние достижения в изучении взаимосвязи между ожирением, воспалением и резистентностью к инсулину». European Cytokine Network . 17 (1): 4–12. PMID  16613757. Несколько факторов, происходящих не только от адипоцитов, но и от инфильтрированных макрофагов, вероятно, способствуют патогенезу резистентности к инсулину.
  20. ^ Kahn BB, Flier JS (август 2000 г.). «Ожирение и резистентность к инсулину». Журнал клинических исследований . 106 (4): 473–481. doi :10.1172/JCI10842. PMC 380258. PMID  10953022 . 
  21. ^ Rawson RB (август 2003 г.). «Путь SREBP — взгляд со стороны ученых и насекомых». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 4 (8): 631–640. doi :10.1038/nrm1174. PMID  12923525. S2CID  20818196.
  22. ^ ab Carobbio S, Hagen RM, Lelliott CJ, Slawik M, Medina-Gomez G, Tan CY и др. (ноябрь 2013 г.). «Адаптивные изменения заданного значения Insig1/SREBP1/SCD1 помогают жировой ткани справляться с повышенными требованиями к хранению при ожирении». Диабет . 62 (11): 3697–3708. doi :10.2337/db12-1748. PMC 3806615 . PMID  23919961. 
  23. ^ Nelson LR, Bulun SE (сентябрь 2001 г.). «Производство и действие эстрогена». Журнал Американской академии дерматологии . 45 (3 Suppl): S116–S124. doi :10.1067/mjd.2001.117432. PMID  11511861.
  24. ^ "FERTILITY FACT: Female Risks". Американское общество репродуктивной медицины (ASRM). Архивировано из оригинала 22 сентября 2007 г.
  25. ^ Klok MD, Jakobsdottir S, Drent ML (январь 2007 г.). «Роль лептина и грелина в регуляции потребления пищи и веса тела у людей: обзор». Obesity Reviews . 8 (1): 21–34. doi : 10.1111/j.1467-789X.2006.00270.x . PMID  17212793. S2CID  24266123.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Адипоциты .