stringtranslate.com

Липотоксичность

Две белые лабораторные мыши; мышь слева страдает патологическим ожирением, а мышь справа выглядит здоровой.
Две мыши: у мыши слева больше жировых запасов, чем у мыши справа.

Липотоксичность — это метаболический синдром , который возникает в результате накопления липидных промежуточных продуктов в нежировой ткани , что приводит к клеточной дисфункции и смерти . Обычно поражаются почки , печень , сердце и скелетные мышцы . Считается, что липотоксичность играет роль в сердечной недостаточности , ожирении и диабете и, по оценкам, затрагивает приблизительно 25% взрослого населения Америки. [1]

Причина

В нормальных клеточных операциях существует баланс между производством липидов и их окислением или транспортировкой. В липотоксичных клетках существует дисбаланс между количеством произведенных липидов и количеством использованных. При входе в клетку жирные кислоты могут быть преобразованы в различные типы липидов для хранения. Триацилглицерол состоит из трех жирных кислот, связанных с молекулой глицерина , и считается наиболее нейтральным и безвредным типом внутриклеточного хранения липидов. Альтернативно, жирные кислоты могут быть преобразованы в липидные промежуточные продукты, такие как диацилглицерол , церамиды и жирные ацил-КоА. Эти липидные промежуточные продукты могут нарушать клеточную функцию, что называется липотоксичностью. [2]

Адипоциты , клетки, которые обычно функционируют как липидные хранилища организма, хорошо оснащены для обработки избыточных липидов. Тем не менее, слишком большой избыток перегрузит эти клетки и вызовет перелив в нежировые клетки, которые не имеют необходимого места для хранения. Когда емкость хранения нежировых клеток превышена, возникает клеточная дисфункция и/или смерть. Механизм, посредством которого липотоксичность вызывает смерть и дисфункцию, не совсем понятен. Причина апоптоза и степень клеточной дисфункции связаны с типом пораженной клетки, а также с типом и количеством избыточных липидов. [3] Исследователи из Кембриджа выдвинули теорию, связывающую развитие липотоксичности с нарушением гомеостаза глицерофосфолипидов/сфинголипидов мембран и связанных с ними сигнальных событий. [4]

В настоящее время не существует общепринятой теории, объясняющей, почему некоторые люди страдают липотоксичностью. Продолжаются исследования генетической причины, но ни один отдельный ген не был назван в качестве причинного агента. Причинная роль ожирения в липотоксичности является спорной. Некоторые исследователи утверждают, что ожирение оказывает защитное действие против липотоксичности, поскольку оно приводит к образованию дополнительной жировой ткани, в которой могут храниться избытки липидов. Другие утверждают, что ожирение является фактором риска липотоксичности. Обе стороны признают, что диеты с высоким содержанием жиров повышают риск развития липотоксичных клеток у пациентов. Люди с большим количеством липотоксичных клеток обычно испытывают как лептиновую , так и инсулиновую резистентность . Однако причинный механизм для этой корреляции не был найден. [5]

Эффекты в различных органах

Почки

Почечная липотоксичность возникает, когда избыточные длинноцепочечные неэстерифицированные жирные кислоты хранятся в почках и клетках проксимальных канальцев . Считается, что эти жирные кислоты доставляются в почки через сывороточный альбумин . Это состояние приводит к тубулоинтерстициальному воспалению и фиброзу в легких случаях, а также к почечной недостаточности и смерти в тяжелых случаях. В настоящее время принятыми методами лечения липотоксичности в почечных клетках являются терапия фибратами и интенсивная инсулинотерапия . [6]

Печень

Избыток свободных жирных кислот в клетках печени играет роль в неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП). В печени именно тип жирной кислоты, а не ее количество, определяет степень липотоксического эффекта. В гепатоцитах соотношение мононенасыщенных жирных кислот и насыщенных жирных кислот приводит к апоптозу и повреждению печени. Существует несколько потенциальных механизмов, посредством которых избыток жирных кислот может вызывать гибель и повреждение клеток. Они могут активировать рецепторы смерти , стимулировать апоптотические пути или инициировать реакцию клеточного стресса в эндоплазматическом ретикулуме . Было показано, что эти липотоксические эффекты предотвращаются наличием избытка триглицеридов в гепатоцитах. [7]

Сердце

Липотоксичность в сердечной ткани объясняется избытком насыщенных жирных кислот. Предполагается, что последующий апоптоз вызван развернутым ответом белка в эндоплазматическом ретикулуме. Исследователи работают над методами лечения, которые увеличат окисление этих жирных кислот в сердце, чтобы предотвратить липотоксические эффекты. [8]

Поджелудочная железа

Липотоксичность влияет на поджелудочную железу, когда избыток свободных жирных кислот обнаруживается в бета-клетках , вызывая их дисфункцию и смерть. Эффекты липотоксичности лечатся лептиновой терапией и инсулиновыми сенсибилизаторами. [9]

Скелетные мышцы

Скелетные мышцы отвечают более чем за 80 процентов постпрандиального поглощения глюкозы во всем организме и, следовательно, играют важную роль в гомеостазе глюкозы. Уровни липидов скелетных мышц — интрамиоцеллюлярные липиды (IMCL) — отрицательно коррелируют с чувствительностью к инсулину у малоподвижной популяции и, следовательно, считаются предикторами резистентности к инсулину и причиной резистентности к инсулину, связанной с ожирением. Однако у выносливых спортсменов также высокие уровни IMCL, несмотря на высокую чувствительность к инсулину, что указывает на то, что не уровень накопления IMCL как таковой, а скорее характеристики этого интрамиоцеллюлярного жира определяют, оказывает ли он отрицательное влияние на сигнализацию инсулина. [2] Интрамиоцеллюлярные липиды в основном хранятся в липидных каплях , органеллах для хранения жира. Недавние исследования показывают, что создание внутримиоцеллюлярной емкости хранения нейтральных липидов, например, путем увеличения обилия белков оболочки липидных капель [2] [10], защищает от резистентности к инсулину, связанной с ожирением, в скелетных мышцах.

Профилактика и лечение

Методы профилактики и лечения липотоксичности делятся на три основные группы.

Первая стратегия фокусируется на снижении содержания липидов в нежировых тканях. Это может быть достигнуто либо путем увеличения окисления липидов, либо путем увеличения их секреции и транспорта. Текущие методы лечения включают в себя экстремальную потерю веса и лечение лептином. [11]

Другая стратегия фокусируется на отводе избыточных липидов от нежировых тканей к жировым тканям. Это достигается с помощью тиазолидиндионов , группы лекарств, которые активируют ядерные рецепторные белки, ответственные за липидный метаболизм. [12]

Последняя стратегия фокусируется на ингибировании апоптотических путей и сигнальных каскадов. Это достигается с помощью препаратов, которые ингибируют выработку определенных химических веществ, необходимых для функционирования путей. Хотя это может оказаться наиболее эффективной защитой от гибели клеток, это также потребует наибольших исследований и разработок из-за специфичности, требуемой от лекарств. [3]

Липоэкспедиция

Липоцелуйность относится к полезным эффектам липидов в клетке или ткани, в первую очередь к липидно-опосредованным событиям передачи сигнала , которые могут происходить даже в условиях избытка жирных кислот . Термин был придуман как антоним липотоксичности. [13]

Ссылки

  1. ^ Гарбарино, Джин; Стивен Л. Стерли (2009). «Насыщенные жиром: новые перспективы липотоксичности». Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care . 12 (2): 110–116. doi :10.1097/mco.0b013e32832182ee. PMID  19202381. S2CID  7169311.
  2. ^ abc Bosma M, Kersten S, Hesselink MKC и Schrauwen P. Переоценка липотоксических триггеров в скелетных мышцах: связь внутримиоцеллюлярного липидного метаболизма с чувствительностью к инсулину. Prog Lipid Res 2012; 51: 36-49|doi=10.1016/j.plipres.2011.11.003
  3. ^ ab Schaffer, Jean (июнь 2003 г.). «Липотоксичность: когда ткани переедают». Current Opinion in Lipidology . 14 (3): 281–287. doi :10.1097/00041433-200306000-00008. PMID  12840659. S2CID  23895380.
  4. ^ Родригес-Куэнка, С.; Пеллегринелли, В.; Кэмпбелл, М.; Оресич, М.; Видал-Пуиг, А. (2017). «Сфинголипиды и глицерофосфолипиды — «инь и ян» липотоксичности при метаболических заболеваниях». Прогресс в исследовании липидов . 66 : 14–29. doi : 10.1016/j.plipres.2017.01.002. ISSN  1873-2194. PMID  28104532.
  5. ^ Унгер, Роджер (июнь 2010 г.). «Обжорство, лень и метаболический синдром: дорожная карта к липотоксичности». Тенденции в эндокринологии и метаболизме . 21 (6): 345–352. doi :10.1016/j.tem.2010.01.009. PMC 2880185. PMID  20223680 . 
  6. ^ Weinberg, JM (2006). «Липотоксичность». Kidney International . 70 (9): 1560–1566. doi : 10.1038/sj.ki.5001834 . PMID  16955100.
  7. ^ Alkhouri, Naim; Dixon и Feldstein (август 2009 г.). «Липотоксичность при неалкогольной жировой болезни печени: не все липиды созданы равными». Expert Review of Gastroenterology & Hepatology . 3 (4): 445–451. doi :10.1586/egh.09.32. PMC 2775708. PMID  19673631 . 
  8. ^ Венде, Адам (март 2010 г.). «Липотоксичность в сердце». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Молекулярная и клеточная биология липидов . 1801 (3): 311–319. doi :10.1016/j.bbalip.2009.09.023. PMC 2823976. PMID  19818871 . 
  9. ^ Лейтао, Кристиан (март 2010 г.). «Липотоксичность и снижение выживаемости трансплантата островка». Diabetes Care . 33 (3): 658–660. doi :10.2337/dc09-1387. PMC 2827526. PMID  20009097 . 
  10. ^ Bosma, M.; Sparks, LM; Hooiveld, G.; Jorgensen, J.; Houten, SM; Schrauwen, P.; Hesselink, MKC (2013). «Повышенная экспрессия PLIN5 в скелетных мышцах способствует окислительной экспрессии генов и содержанию внутримиоцеллюлярных липидов без ущерба для чувствительности к инсулину» (PDF) . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1831 (4): 844–52. doi :10.1016/j.bbalip.2013.01.007. PMID  23353597.
  11. ^ Унгер, Роджер (январь 2005 г.). «Долголетие, липотоксичность и лептин: защита адипоцитов от пиршества и голода». Biochimie . 87 (1): 57–64. doi :10.1016/j.biochi.2004.11.014. PMID  15733738.
  12. ^ Смит, У.; Хаммарштедт (март 2010 г.). «Антагонистические эффекты тиазолидиндионов и цитокинов при липотоксичности». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Молекулярная и клеточная биология липидов . 1801 (3): 377–380. doi :10.1016/j.bbalip.2009.11.006. PMID  19941972.
  13. ^ Lodhi IJ, Wei X, Semenkovich CF (январь 2011 г.). «Lipoexpediency: de novo lipogenesis as a metabolic signal transmission». Trends Endocrinol. Metab . 22 (1): 1–8. doi :10.1016/j.tem.2010.09.002. PMC 3011046. PMID  20889351 .