Артем Кабанов

Артем Кабанов

Содержание

  • Home
  • Pages
  • Подкожная жировая клетчатка (гиподерма)

Подкожная жировая клетчатка (гиподерма)

Кожа

Гиподерма, или подкожно-жировая клетчатка, находится под дермой. Иногда о ней говорят как о самом глубоком слое кожи, а иногда как о чем-то совершенно отдельном. Так или иначе, подкожная клетчатка относится к покровным тканям всех позвоночных, она тесно связана с дермой анатомически и функционально.

Жировая ткань – один из самых вариабельных компонентов организма в том смысле, что ее количество различается у разных людей и может сильно меняться у одного человека в течение жизни. Она может составлять от 5 до 50% всей массы тела. Но это не только подкожный жир – часть приходится на висцеральную жировую ткань, окружающую внутренние органы1.

Главное назначение гиподермы в том, что в ней хранятся жирные кислоты. При необходимости организм «сжигает» это «топливо» и получает энергию в виде молекул аденозинтрифосфата (АТФ). К другим функциям подкожной жировой ткани у взрослого человека относятся:

  • Амортизация во время ударов. Жировая ткань защищает от травм опорно-двигательную систему и внутренние органы.
  • Сохранение тепла. В этом отношении гиподерму можно сравнить с утеплителями из базальтовой ваты, которыми обшивают стены зданий.
  • При разрушении жиров выделяется много воды. Таким образом, жировая ткань косвенно играет роль депо жидкости в организме.
  • Жировые клетки (адипоциты) синтезируют биологически активные вещества – адипокины. Среди них есть гормоны, цитокины (воспалительные молекулы), факторы роста2. В норме они влияют на многие процессы в организме, а в определенных случаях могут способствовать развитию заболеваний.
  • В жировой ткани есть иммунные клетки, и они участвуют в защите от инфекций. Из-за этого многие ученые рассматривают жировую ткань еще и как иммунный резервуар организма.
  • Жировая прослойка соединяет кожу с тканями, расположенными глубже.
  • А еще именно подкожный жир создает характерные округлости женского тела, приводя тем самым в восторг мужчин и активируя либидо, что важно для размножения3 4 5 6.

Разноцветный жир

Традиционно (но сейчас ситуация немного изменилась – об этом ниже) в организме человека и других позвоночных различают белую и бурую жировую ткань. Это деление во многом условно, оно основано на цвете ткани под микроскопом. В остальном это практически одни и те же жировые клетки. Однако они устроены немного по-разному и выполняют разные функции.

В организме человека в основном содержится белая жировая ткань. Ее основное назначение – хранить энергию в виде жирных кислот и работать как эндокринный орган. Бурая жировая ткань встречается у новорожденных и у животных, впадающих в зимнюю спячку. Она вырабатывает «тепло без дрожи» и защищает организм от переохлаждения.

Адипоциты, относящиеся к белой жировой ткани, обычно имеют сферическую форму (иногда бывают овальными и многогранными) и могут вырастать до 100 микрометров в диаметре. Каждая такая клетка заполнена единственной каплей жира – такой огромной, что она оттесняет ядро и другие органеллы на периферию. Бурые адипоциты имеют более вытянутую, эллипсовидную форму и размеры в диапазоне 15–50 микрометров. В их цитоплазме много маленьких жировых капелек, рассеянных по всей клетке. А еще в бурых адипоцитах много митохондрий, содержащих железо. Они и придают бурому жиру характерный цвет (рис. 1)7 8 1.

Рисунок 1. Клетки белой и бурой жировой ткани. Это одни и те же адипоциты, но хорошо заметно, что их строение различается, что обуславливает различие в функциях7

Самые большие скопления белой жировой ткани у взрослых находятся в области живота, особенно нижней его части, на ягодицах, бедрах. Это так называемый париетальный, или подкожный жир, и именно ему в первую очередь посвящена эта глава. Еще существует висцеральный жир. Он окружает внутренние органы, и его больше всего в брюшной полости, забрюшинном пространстве3.

Белый жир

Белый жир, как и любой другой – разновидность соединительной ткани со специфической функцией. Под микроскопом видно, что она имеет дольчатое строение. Внутри долек находятся клетки-адипоциты, а перегородки между ними состоят из рыхлой волокнистой соединительной ткани. В этих перегородках проходят все необходимые компоненты «инфраструктуры»: кровеносные и лимфатические сосуды, нервные волокна. Помимо собственно адипоцитов, в жировой ткани есть и другие типы клеток (табл. 1). Межклеточное вещество состоит из коллагена III типа (он удерживает клетки на месте), эластина, гликозаминогликанов, протеогликанов. Эти вещества синтезируются как адипоцитами, так и другими типами клеток1 9 10.

Таблица 1. Клетки, которые присутствуют в жировой ткани, помимо адипоцитов

Название

Описание и функции

Преадипоциты

Клетки-предшественники адипоцитов. Их основная функция – превращаться в зрелые клетки жировой ткани. Но преадипоциты играют важную роль и сами по себе. Они производят многие биологически активные вещества, участвуют в иммунных реакциях, развитии воспалительных процессов, гемостазе. По активности различных генов преадипоциты очень похожи на макрофаги и, вероятно, сами могут превращаться в макрофагоподобные клетки.11

Фибробласты

Клетки соединительной ткани. Синтезируют компоненты межклеточного вещества.

Макрофаги

«Клетки-пожиратели». Поглощают и обезвреживают чужеродные частицы. Кроме того, играют важную роль в регуляции энергетического обмена адипоцитов и работы их митохондрий. Участвуют в развитии воспаления, связанного с ожирением.2

Лейкоциты

Клетки, обеспечивающие защиту от патогенов. Участвуют в процессе воспаления, обеспечивают протекание иммунных реакций.

Тучные клетки

“Родственники” лейкоцитов, которые присутствуют в тканях и защищают их от острых инфекций. Тучные клетки участвуют в аллергических реакциях, а при определенных условиях поддерживают вялотекущее воспаление за счет того, что выделяют медиаторы воспаления («воспалительные молекулы») и привлекают в ткань иммунные клетки. За счет этого развиваются заболевания, связанные с нарушением обмена веществ, сердечно-сосудистые патологии. Велика роль тучных клеток в развитии ожирения. У людей с лишним весом в жировой ткани появляется много этих клеток.9 12

Стволовые клетки

Мезенхимальные клетки, служащие для обновления тканей. Созревая, они способны превращаться в адипоциты, клетки мышц (миоциты), хрящей (хондроциты), костей (остеобласты), нейроны. В настоящее время ученые проводят клинические испытания, в которых проверяют возможность применения стволовых клеток жировой ткани в лечебных целях при сахарном диабете, заболеваниях печени, роговицы, кожи, суставов.13

Хотя вся жировая ткань в организме на первый взгляд и кажется какой-то единой однообразной массой, на самом деле она довольно неоднородна. Даже ее функции в разных местах тела различаются. В 2010 году были опубликованы результаты интересного исследования итальянских ученых. Авторы этой работы предложили разделить подкожный жир на три основных типа:

  1. Депонирующая белая жировая ткань в основном сосредоточена в области живота, особенно вокруг пупка. Адипоциты тут крупные, их средний диаметр составляет 95 мкм. Внеклеточное пространство представлено тонкими щелями, а клетки плотно прилегают друг к другу, слипаются и практически сливаются в единое целое. Кровеносных сосудов в депонирующем жире мало. Основное назначение такого жира – хранить энергию.
  2. Структурная белая жировая ткань не только хранит жирные кислоты, но и придает форму определенным частям тела, «маскирует» костные выступы. Такой жир, например, находится в области тазобедренных суставов, лобка, на внутренней поверхности бедер и рук, в молочных железах. В такой жировой ткани средний размер адипоцитов составляет 81 мкм.
  3. Фиброзная белая жировая ткань наиболее прочная. Она находится в местах, где наиболее высоки механические нагрузки, например, в жировых подушках пяток. Адипоциты тут маленькие, а перегородки из соединительной ткани и коллагеновые волокна выражены очень сильно14.


Современные исследования показывают, что различия в строении и физиологии подкожно-жирового слоя можно обнаружить не только «вширь», на разных участках тела, но и «вглубь». Под кожей человека выделяют два депо жировой ткани: кожную (или дермальную) белую жировую ткань (dermal white adipose tissue, dWAT) и подкожную белую жировую ткань (subcutaneous white adipose tissue, sWAT). У мышей и некоторых других млекопитающих эти слои четко разграничены хорошо развитым слоем поперечнополосатых мышц под названием panniculus carnosus. Например, копытные животные умеют подергивать этой мышцей, чтобы не давать садиться на спину птицам и насекомым. У ехидны panniculus carnosus покрывает практически всё тело, и она может сворачиваться в клубок. У человека этот мышечный слой стал рудиментарным. У нас panniculus carnosus выражена только в некоторых местах в виде поверхностной мышцы шеи (платизмы), короткой ладонной мышцы, мясистой оболочки мошонки. Поэтому у людей сложно разграничить dWAT и sWAT. Но, тем не менее, эти слои присутствуют, и между ними есть различия (рис. 2)15 6.

Рисунок 2. Слои dWAT и sWAT в коже мыши и человека. Как видно на картинке, в коже человека нет выраженного слоя panniculus carnosus, тем не менее между dWAT и sWAT есть как структурные, так и функциональные различия6

В настоящее время внимание ученых особенно сильно привлекает dWAT. Этот слой тонкий: его средняя толщина у женщин составляет 1 мм, а общий вес — 1,6 кг — 7% от всей жировой ткани в организме. Несмотря на такие скромные размеры, dWAT выполняет в организме некоторые важные функции:

  • Терморегуляция. Эксперименты показывают, что dWAT у мышей утолщается при комнатной температуре (21–24° C) и становится тоньше, когда животных помещают в более теплые условия (29–33° С). Когда температура окружающей среды сильно падает, быстрее всего, менее чем за час, активируется бурая жировая ткань. Она поглощает жирные кислоты, мобилизированные из белого жира, сжигает их в митохондриях и нагревает капилляры. Реакция dWAT развивается дольше, это более «хронический» процесс.
  • Защита от бактериальных инфекций. До недавнего времени ученые считали, что вещества, обладающие антимикробной активностью, вырабатываются только клетками эпителия и лейкоцитами. Но исследования показали, что dWAT тоже участвует в защитных реакциях. При инфицировании поврежденной кожи золотистым стафилококком у мышей в подкожной жировой клетчатке активируются преадипоциты и адипоциты. Они гипертрофируются (увеличиваются), и слой dWAT утолщается. А еще жировые клетки начинают продуцировать пептид Camp, обладающий антимикробными свойствами15. Мало того, реакция жировой ткани на инфекции важна для нормального функционирования врожденного иммунитета. Генетически модифицированные мыши с нарушением формирования жировой ткани намного хуже противостоят инфекциям15.
  • Участие в росте волос. Во время регенерации волосяных фолликулов dWAT утолщается за счет того, что увеличиваются как размеры жировых клеток, так и их общее количество. Исследования показывают, что дермальная белая жировая ткань и корни волос связаны функционально и взаимно влияют друг на друга. Например, подавление адипогенеза влечет за собой нарушение регенерации волосяных фолликулов. В свою очередь, активация сигнального пути Wnt в коже стимулирует созревание адипоцитов. В норме этот сигнальный путь регулирует развитие эмбриона и дифференцировку клеток, но у взрослого человека при генетических нарушениях способствует развитию злокачественных опухолей. Этот механизм очень древний и высоко консервативный – в процессе эволюции он практически в неизменном виде сохранился у разных живых существ. У животных, впадающих в сезонные спячки, одновременно утолщается слой подкожного жира и становится гуще шерсть – есть веские основания полагать, что эти процессы взаимосвязаны16 17 18.
  • Участие в заживлении ран. После того, как проходит фаза воспаления и начинается фаза регенерации, активируются клетки эпидермиса и дермы, клетки-предшественницы адипоцитов, а клетки, синтезирующие гормон адипокин, мигрируют в рану. Тут они, вероятно, выполняют важные функции. Эксперименты показывают, что при нарушении адипогенеза фибробласты в фазе регенерации не могут заселять раневое ложе, и из-за этого нарушается процесс заживления дермы. Молекулярные механизмы этих процессов пока изучены недостаточно15.


Всё, что перечислено выше, было открыто в экспериментах над животными. dWAT у человека изучена намного слабее. Пока остается еще много вопросов. Например, как зависят толщина, структура и функции dWAT от пола, массы тела, температуры окружающей среды, возраста? Что происходит в этой жировой ткани во время заживления ран? Определяется ли толщина dWAT у людей по большей части генами, или она активно реагирует на изменяющиеся внешние условия? Все это — темы для будущих исследований15.

Бурый жир

Бурая жировая ткань появляется в организме плода на пятом месяце внутриутробного развития. Много такого жира в организме новорожденных детей – в этом возрасте на него приходится около 5% от массы тела. То, что бурый жир есть у взрослых, было обнаружено совсем недавно – только в 2009–2010 гг., и для этого пришлось задействовать компьютерную, позитронно-эмиссионную томографию, иммуногистохимические анализы9 19. Неудивительно, что это открытие стоило ученым такого труда: бурого жира у взрослых остается совсем немного, на каждые 100–200 белых адипоцитов приходится всего один бурый (рис. 3).

Рисунок 3. Распределение бурой жировой ткани в организме новорожденных, взрослых людей и, для сравнения, грызунов. У младенцев бурый жир в основном локализуется в межлопаточной, шейной, подмышечных областях и возле почек. Депо поменьше есть за грудиной и вдоль позвоночника. У взрослых бурый жир в основном находится в шейной, надключичных и подмышечных областях, в меньшей степени – возле аорты, почек и позвоночника20

Раньше ученые считали, что больше всего бурого жира в организме новорожденного ребенка, а с возрастом его объем уменьшается. Но, оказывается, в детстве, по мере роста, он только увеличивается. А вот у взрослых бурый жир постепенно становится всё менее активным. Отчасти это можно объяснить снижением уровня половых гормонов. Есть и половые различия: некоторые исследования показывают, что у женщин число бурых жировых клеток и количество митохондрий в них примерно в 5 раз выше, чем у мужчин9 19.

Под микроскопом в бурой жировой ткани видны адипоциты, плотно окутанные сетью кровеносных капилляров. Как мы отметили выше, адипоциты тут специфические: в них много жировых капель и митохондрий. Бурый цвет обусловлен цитохромом – пигментом, содержащим железо. За счет такого строения бурые адипоциты обладают запредельной окислительной активностью: в 20 раз выше, чем в белых адипоцитах и вдвое выше, чем в сердечной мышце3. Это и обуславливает их основное назначение: «сжигать топливо», причем в качестве цистерн с «нефтью» бурые адипоциты используют клетки белой жировой ткани.

Для человека и животных бурая жировая ткань важна в трех случаях:

В период новорожденности. Бурый жир помогает маленькому ребенку не замерзнуть. Ведь мышцы у него развиты плохо и не могут эффективно согревать. К тому же мышечная дрожь – процесс весьма ресурсозатратный. Для этого организм должен «разогнать» обмен веществ и потреблять много кислорода. А для термогенеза с помощью бурого много ресурсов не нужно9.

При адаптации к холоду. Когда температура воздуха снижается, в коже активируются холодовые рецепторы. Они передают сигнал в область головного мозга, которая называется гипоталамусом, а тот активирует симпатическую нервную систему. Симпатические нервы несут «приказы» мозга на периферию и активируют три процесса:

  • сужение сосудов в коже, чтобы уменьшить потери тепла;
  • дрожание мышц;
  • термогенез в бурой жировой ткани.


В бурые жировые клетки сигнал передается с помощью медиатора норадреналина, и они приступают к работе (рис. 4). В белой жировой ткани разрушаются триглицериды, из них образуются жирные кислоты, их-то бурые адипоциты и перерабатывают в своих митохондриях. В процессе такого специфического митохондриального дыхания не вырабатываются носители энергии, молекулы АТФ. Вместо этого жирные кислоты преобразуются сразу в тепло. В этом играет важную роль белок UCP1 – он в том числе помог открыть бурую жировую ткань у взрослых — его обнаружили с помощью иммуногистохимии. Одновременно бурая жировая ткань начинает активно поглощать из кровотока триглицериды и глюкозу, и этот материал тоже сразу поступает в работу19 21 22 23.

Рисунок 4. Несократительный термогенез в бурой жировой ткани. Холод активирует симпатический отдел нервной системы, а тот, в свою очередь, активирует бурые адипоциты через β-адренорецепторы. За счет этого происходят: 1 – внутриклеточный липолиз; 2 – поглощение жирных кислот; 3 – поглощение глюкозы. При длительном воздействии холода включается еще одна приспособительная реакция – в бурых адипоцитах вырабатывается больше белка UCP119

Для животных, впадающих в спячку. Бурая жировая ткань не только запасает достаточно энергии, чтобы животное могло проспать всю зиму, но и помогает быстро проснуться и согреться. Эксперименты показывают, что тут тоже большую роль играет белок UCP1. Из-за этих эффектов ученые даже называли бурую жировую ткань «гибернирующей железой» (от слова «гибернация» – «зимняя спячка»)24.

В последнее время были опубликованы научные работы, которые показали, что белая и бурая жировая ткань взаимодействуют не только между собой, но и с мышечной тканью. Так, мышечная ткань вырабатывает белок под названием ирисин, который превращает белую жировую ткань в бурую25 26. Это способствует более активному расходу энергии и профилактике ожирения.

Открытие ирисина – само по себе интересная история, и на нем стоит остановиться поподробнее. Известно, что расходование организмом энергии во время интенсивной физической работы – не самый эффективный процесс. Калорий тратится намного больше, чем нужно. Ученые уже давно знают, что во время работы в мышцах вырабатывается особый белок – фактор транскрипции PGC-1α. Он влияет на обмен веществ. В 2013 году в мышечной ткани был обнаружен еще один похожий белок – PGC-1α-4. Он ускоряет рост мышечной ткани и повышает выносливость, снижает риск развития ожирения и сахарного диабета II типа у стареющих людей.

Затем, чтобы лучше изучить функцию открытого белка, ученые вывели генетически модифицированных мышей с высоким уровнем PGC-1α-4 и заставили их три недели активно бегать. В итоге у животных резко вырос объем бурой жировой ткани. Попытки разобраться в этом эффекте показали, что в мышечной ткани (и, как потом оказалось, в головном мозге) вырабатывается еще один белок – FNDC5. Из-за него белые жировые клетки начинают активнее утилизировать кислород, перестают вырабатывать АТФ и выделяют больше свободной энергии. Еще один эксперимент, во время которого крыс заставляли каждый день пробегать по пять километров, показал, что FNDC5 играет не последнюю роль в процессе запоминания. Это стало еще одним подтверждением того, что развивать мозг помогает не только умственная работа, но и спорт.

Наконец, ученые обнаружили, что при расщеплении белка FNDC5 образуется полипептид длиной в 112 аминокислот. Его и назвали ирисином. Он работает как посредник между мышцами и жировой тканью, а свое название получил от имени древнегреческой богини Ириды. Она была вестницей главных богов – Зевса и Геры25 26.

Новые цвета

Раньше считалось, что адипоциты бывают только двух цветов. Но относительно недавно ученым удалось обнаружить еще два типа – бежевые и розовые (рис. 5).

Рисунок 5. Строение бежевого и розового адипоцита7

О том, что существуют бежевые жировые клетки, ученые впервые сообщили в 2013 году27. Эти адипоциты одновременно обладают признаками белых и бурых, но в целом работают как бурые: сжигают жирные кислоты и производят тепло. Первое время у ученых были сомнения: а стоит ли вообще говорить о двух разных типах клеток, если они выполняют одни и те же функции? Дальнейший анализ экспрессии генов показал, что бежевые адипоциты – всё же самостоятельная разновидность клеток. Например, они выделяют специфические соединения, влияющие на белую жировую ткань, обмен веществ в целом. Функции этих клеток еще предстоит изучить более детально.

Бежевые адипоциты находятся в подкожном слое жировой ткани (sWAT). Они могут активироваться и начать вырабатывать тепло не только когда холодно, но и под действием некоторых химических веществ и других факторов. Было обнаружено, что холод, особенности диеты, физические нагрузки, пребиотики, лекарственные препараты, вещества растительного происхождения и даже адипокины могут способствовать превращению белых жировых клеток в бежевые. Ученые активно изучают этот процесс, возможно, это поможет разработать новые способы борьбы с ожирением7 28 29 30 31 32 33.

Розовые адипоциты впервые были описаны в 2014 году. Ученые обнаружили их в подкожном жире молочных желез у самок мышей на 17–18 день беременности, и эти клетки сохранялись до самого конца грудного вскармливания. Считается, что розовые адипоциты – это видоизмененные клетки белой жировой ткани. Они становятся похожими на эпителиальные, образуют альвеолы (железистые мешочки) и вырабатывают молоко (рис. 6). Уникальность розовых адипоцитов в том, что это временные клетки. Они образуются в процессе так называемой трансдифференцировки, когда самкам мышей нужно вскармливать потомство, а потом исчезают. Пока не совсем понятно, происходит ли то же самое у людей7 34 35.

Рисунок 6. Образование розовых адипоцитов в подкожном жире молочной железы

Больше, чем просто кладовая организма

Если бы жировая ткань просто запасала и хранила энергию, наверное, изучать ее было бы не так интересно. Но параллельно это самый большой эндокринный орган человека. И один из самых плодотворных: подкожный и висцеральный жир (причем не только адипоциты, но и другие клетки – тучные, макрофаги) выделяют много разных биологически активных веществ, и они вызывают многочисленные эффекты во всем организме. Ученые считают, что современные знания об эндокринной функции жировой ткани до сих пор находятся в зачаточном состоянии. В норме эти вещества обеспечивают важные процессы в организме, а при нарушениях способствуют развитию заболеваний. В частности, ожирение приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям, метаболическому синдрому, сахарному диабету II типа, а еще это фактор риска развития рака. Лучше всего изучены эффекты трех гормонов жировой ткани: лептина, адипонектина и резистина (табл. 2, 3).

Таблица 2. Три гормона жировой ткани, изученные лучше остальных, и их эффекты7

Название соединения

Лептин

Адипонектин

Резистин

Ткани-мишени

Центральная нервная система

Печень и бета-клетки поджелудочной железы

Печень, скелетные мышцы, кости, хрящи, сердце, жировая ткань

Жировая ткань, печень, эндотелий (внутренняя выстилка стенок кровеносных сосудов), сердце

Рецепторы на поверхности клеток, на которые действует гормон

Различные изоформы рецептора лептина

T-кадгерин, рецепторы адипонектина 1 и 2

Toll-подобный рецептор, белок 1, ассоциированный с аденилатциклазой

Основные эффекты

  • снижение аппетита;
  • повышение расхода энергии.

Участие в регуляции обмена жиров и глюкозы

  • подавление глюконеогенеза (образования глюкозы из неуглеводных соединений), вывода глюкозы, синтеза липидов и накопления триглицеридов в печени;
  • повышение чувствительности тканей к инсулину;
  • усиление окисления жирных кислот и расхода энергии в мышцах.
  • повышение инсулинорезистентности (снижение чувствительности клеток к инсулину);
  • подавление адипогенеза;
  • усиление воспаления в жировой ткани;
  • уменьшение поглощения глюкозы клетками;
  • усиление глюконеогенеза в печени.

Другие эффекты

  • репродуктивная функция;
  • ангиогенез (рост новых кровеносных сосудов);
  • гомеостаз в костной ткани;
  • заживление ран;
  • иммунный ответ;
  • развитие рака.
  • защита от воспаления и фиброза печени;
  • защита клеток;
  • защита сердечной мышцы;
  • репродуктивная функция. 
  • повышение риска сосудистой дисфункции;
  • усиление клеточной адгезии («прилипания» клеток друг к другу);
  • снижение сократимости;
  • повышение риска сердечной недостаточности.

Изменение уровня гормона при ожирении

Повышение

Снижение

Повышение

Таблица 3. Эффекты некоторых других соединений, которые синтезируются в жировой ткани36

Название соединения

Эффекты

Фактор некроза опухолей α (ФНО-α)

Влияет на передачу сигналов рецептора инсулина. Повышение его количества рассматривается как возможная причина инсулинорезистентности при ожирении.

Интерлейкин-6 (ИЛ-6)

Относится к воспалительным молекулам. Участвует в регуляции обмена глюкозы и липидов, массы тела.

Ингибитор активатора плазминогена 1

Замедляет процесс растворения тромбов.

Ангиотензиноген

Предшественник ангиотензина II – гормона, который приводит к спазму сосудов и повышению артериального давления. Участвует в регуляции артериального давления и уровней электролитов.

Свободные жирные кислоты

Помимо того, что эти соединения служат для производства энергии или синтеза триглицеридов, они участвуют в развитии инсулинорезистентности.

Белок, стимулирующий ацилирование

Влияет на скорость синтеза триглицеридов в жировой ткани

VEGF

Сосудистый эндотелиальный фактор роста. Стимулирует рост новых кровеносных сосудов.

Адипсин

Считается, что это соединение может быть посредником между защитными белками системы компонентов комплемента и обменом веществ в жировой ткани.

Инсулин-подобный фактор роста 1

Способствует пролиферации (разрастанию) разных клеток, выполняет другие функции гормонов роста.

Половые гормоны

Жировая ткань вносит существенный вклад в метаболизм стероидных гормонов в организме. Она обеспечивает до 100% циркулирующих в крови эстрогенов в постменопаузе и 50% тестостерона в пременопаузе у женщин.37

Круговорот жиров в организме

Будет ли жировая ткань в организме накапливаться или «таять» – это зависит от баланса между двумя процессами: синтезом жиров (липогенез) и их разрушением (липолиз).
Адипоциты накапливают жиры одним из двух способов:

  • Жировые клетки выделяют в кровоток фермент липопротеинлипазу. Он разрушает триглицериды в крови в составе хиломикронов (формируются в кишечнике после еды) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП, синтезируются в печени), из них высвобождаются жирные кислоты и поглощаются адипоцитами. Также жировые клетки поглощают глюкозу: она превращается в глицерин, после чего тот соединяется с жирными кислотами. Получаются новые триглицериды, и они запасаются в жировой ткани.
  • Возможен также липогенез de novo. При этом жирные кислоты синтезируются из соединения под названием ацетил-КоА. Это может происходить в состоянии натощак или после приема пищи, особенно богатой углеводами7.


В первую очередь на интенсивность липогенеза влияют особенности рациона. Синтез жиров ускоряется, если человек часто ест пищу, богатую углеводами. Причем глюкоза влияет на жировые клетки разными путями:

  • Она сама — субстрат для липогенеза, так как превращается в глицерин.
  • Глюкоза может превращаться в ацетил-КоА, и из него синтезируются жирные кислоты de novo.
  • Она с помощью разных механизмов влияет на гены, ответственные за липогенез.
  • Когда в крови повышается уровень глюкозы, в поджелудочной железе активируется выработка инсулина и уменьшается выработка глюкагона. Это тоже приводит к накоплению жира.


Полиненасыщенные жирные кислоты, напротив, подавляют липогенез, так как инактивируют соответствующие гены в печени. Важный регулирующий фактор, это, конечно же, голодание: во время него синтез жиров становится менее активным, а их разрушение, напротив, активируется.

На интенсивность запасания жиров влияют и гормоны. Самым мощным эффектом в этом отношении обладает инсулин. Он заставляет жировые клетки усваивать больше глюкозы, активирует ферменты, ответственные за липогенез, в долгосрочной перспективе влияет на активность липогенных генов. Синергист инсулина – белок, стимулирующий ацилирование (ASP). Он усиливает синтез триглицеридов и подавляет разрушение жиров.
А вот гормон роста (GH), вопреки своему названию, работает против липогенеза, одновременно увеличивая мышечную массу. Он снижает чувствительность клеток к инсулину и подавляет факторы транскрипции (белки, контролирующие процесс синтеза РНК) Stat5a и 5b. Эксперименты показывают, что инактивация этих белков препятствует накоплению жировой ткани. Липогенез также подавляет «гормон сытости» – лептин. Он уменьшает аппетит и влияет на обмен веществ в жировой ткани38 39.

Липолиз активируется во время голодания и интенсивных физических нагрузок. Триглицериды, запасенные в адипоцитах, разрушаются, из них высвобождаются жирные кислоты, и они используются как источники энергии другими тканями. На самом деле липолиз может происходить в разных тканях, но организм расходует ресурсы бережно и четко расставляет приоритеты. Например, мышечная ткань начинает разрушаться только в крайних случаях, когда жировые резервы уже исчерпаны.

Липолиз активирует симпатическая нервная система и гормоны стресса, в первую очередь норадреналин. К другим соединениям, запускающим липолиз, но не так сильно, относятся уже упомянутый гормон роста, а также глюкокортикоиды (гормоны надпочечников), натрийуретические пептиды, фактор некроза опухоли альфа7 36 40. Что касается глюкокортикоидов, то их эффекты двойственны, так как жировые клетки в разных частях тела реагируют на них по-разному. Эти гормоны стимулируют липолиз слабо, но намного сильнее способствуют развитию и гипертрофии (увеличению адипоцитов). В итоге при избытке глюкокортикоидов в организме у человека наблюдается характерный внешний вид: жировые отложения на лице и теле увеличиваются, а в области рук и ног, наоборот, истончаются14 41 42.

Должно ли хорошего человека быть много?

Как мы отметили выше, количества жира в организме – показатель весьма вариабельный. Как же определить норму? Врачи уже давно используют для этого показатель под названием «индекс массы тела», сокращенно – ИМТ. Рассчитывается он очень просто: нужно поделить вес тела в килограммах на квадрат роста в метрах43:

ИМТ=m/h²

Но, как мы также уже разобрались, жировая ткань в организме неоднородна. Наиболее опасны отложения подкожной жировой клетчатки в области живота (так называемое центральное ожирение)44. Поэтому, чтобы оценить риск для здоровья, в дополнение к ИМТ нужно измерить объем талии. С учетом этих двух показателей получается такая таблица

Таблица 4. Классификация избыточной массы тела, в зависимости от ИМТ, окружности талии и риска развития заболеваний45

 

ИМТ

Степень ожирения

Риск сахарного диабета II типа и сердечно-сосудистых заболеваний, в зависимости от окружности талии (по сравнению с нормальным весом и окружностью талии)

  • Мужчины – 102 см и менее
  • Женщины – 88 см и менее
  • Мужчины – более 102 см
  • Женщины – более 88 см

Дефицит массы тела

<18,5

 

–

–

Нормальный вес

18,5–24,9

 

–

–

Избыточный вес

25–29,9

 

Повышенный

Высокий

Ожирение

30–34,9

I

Высокий

Очень высокий

35–39,9

II

Очень высокий

Очень высокий

Экстремальное ожирение

40 и более

III

Экстремально высокий

Экстремально высокий

Оценивать ИМТ – насколько это надежно?

В 2016 году психологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе заявили, что индекс массы тела – не такой надежный показатель, как считалось раньше. По словам исследователей, на основе оценки индекса массы тела можно признать «нездоровыми» около 54 миллиона здоровых американцев. Вкратце выводы получились такие: 34,4 миллиона американцев с избыточной массой тела и 19,8 миллиона с ожирением разной степени здоровы. Более 2 миллионов человек с ИМТ более 35 также не испытывают проблем со здоровьем. Более 20,7 миллиона людей с нормальным ИМТ страдают различными заболеваниями.
Авторы исследования не советуют сильно заморачиваться на ИМТ. Вместо этого они предлагают вести здоровый образ жизни – в первую очередь правильно питаться и регулярно заниматься спортом46.

Помимо простых формул, существуют специальные методики для подсчета количества жировой ткани в организме:
  • Методы визуализации. В западных странах популярна DEXA – денситометрия (определение плотности) всего организма. Процедура напоминает рентгенографию. Ту же задачу можно решить с помощью КТ и МРТ. Для применения в клинической практике эти методики непрактичны и обходятся слишком дорого, поэтому их используют в основном в научных исследованиях.
  • Методы косвенной оценки объема жира: подводное (гидростатическое) взвешивание, плетизмография с вытеснением воздуха (BODPOD), оценка биоимпеданса (электрического сопротивления участков тела). Эти исследования уже попроще и подешевле, поэтому их предлагают пройти даже в фитнес-центрах. Однако, эксперты не рекомендуют использовать их для диагностики и лечения ожирения45.

Насколько сильно лишняя жировая ткань влияет на здоровье, и от каких дополнительных факторов зависят ее эффекты – об этом можно рассуждать долго. В целом есть убедительные доказательства, что лишние килограммы повышают риск проблем со здоровьем. И метаболический синдром, диабет, гипертония, инсульты, инфаркты, – это лишь малая часть списка43. Чтобы защитить здоровье, не нужны жесткие диеты, изнурительные тренировки в спортзале и модные БАДы. Для большинства людей достаточно обычного здорового питания и регулярной физической активности. К более радикальным мерам в виде лекарственных препаратов и бариатрической хирургии приходится прибегать не так часто. Обычно это нужно, если речь идет о серьезных нарушениях в эндокринной системе и обмене веществ, ожирении крайней степени.
Артем Кабанов

Артем Кабанов

Читайте также

SKIN REASSEMBLING

Восстановление структурной организации кожи

Подробнее

Напишите нам

  1. Adipose tissue[↩][↩][↩]
  2. Li, Y., Yun, K., & Mu, R. (2020). A review on the biology and properties of adipose tissue macrophages involved in adipose tissue physiological and pathophysiological processes. Lipids in health and disease, 19(1), 164. https://doi.org/10.1186/s12944-020-01342-3[↩][↩]
  3. Афанасьев, Ю. И., Кузнецова, С. Л., & Юрина, Н. А. (2004). Гистология, цитология и эмбриология: 6-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина.[↩][↩][↩]
  4. Scheja, L., & Heeren, J. (2019). The endocrine function of adipose tissues in health and cardiometabolic disease. Nature reviews. Endocrinology, 15(9), 507–524. https://doi.org/10.1038/s41574-019-0230-6[↩]
  5. Trim, W. V., & Lynch, L. (2022). Immune and non-immune functions of adipose tissue leukocytes. Nature reviews. Immunology, 22(6), 371–386. https://doi.org/10.1038/s41577-021-00635-7[↩]
  6. Driskell, R. R., Jahoda, C. A., Chuong, C. M., Watt, F. M., & Horsley, V. (2014). Defining dermal adipose tissue. Experimental dermatology, 23(9), 629–631. https://doi.org/10.1111/exd.12450[↩][↩][↩]
  7. Richard, A. J., White, U., Elks, C. M., & Stephens, J. M. (2020). Adipose Tissue: Physiology to Metabolic Dysfunction. In K. R. Feingold (Eds.) et. al., Endotext. MDText.com, Inc.[↩][↩][↩][↩][↩][↩][↩][↩]
  8. Подкожная жировая клетчатка – гиподерма[↩]
  9. Мяделец, О. Д., Мяделец, В. О., Соболевская, И. С., & Кичигина, Т. Н. (2014). Белая и бурая жировые ткани: взаимодействие со скелетной мышечной тканью. Вестник Витебского государственного медицинского университета, 13(5), 32-44.[↩][↩][↩][↩][↩]
  10. Гунин, А. Г. (2017). Гистология в схемах и таблицах. Москва: Практическая медицина.[↩]
  11. Florido, R., Tchkonia, T., & Kirkland, J. L. (2011). Aging and adipose tissue. In Handbook of the Biology of Aging (pp. 119-139). Academic Press.[↩]
  12. Divoux, A., Moutel, S., Poitou, C., Lacasa, D., Veyrie, N., Aissat, A., Arock, M., Guerre-Millo, M., & Clément, K. (2012). Mast cells in human adipose tissue: link with morbid obesity, inflammatory status, and diabetes. The Journal of clinical endocrinology and metabolism, 97(9), E1677–E1685. https://doi.org/10.1210/jc.2012-1532[↩]
  13. Miana, V. V., & González, E. (2018). Adipose tissue stem cells in regenerative medicine. Ecancermedicalscience, 12, 822. https://doi.org/10.3332/ecancer.2018.822[↩]
  14. Sbarbati, A., Accorsi, D., Benati, D., Marchetti, L., Orsini, G., Rigotti, G., & Panettiere, P. (2010). Subcutaneous adipose tissue classification. European journal of histochemistry : EJH, 54(4), e48. https://doi.org/10.4081/ejh.2010.e48[↩][↩]
  15. Alexander, C. M., Kasza, I., Yen, C. L., Reeder, S. B., Hernando, D., Gallo, R. L., Jahoda, C. A., Horsley, V., & MacDougald, O. A. (2015). Dermal white adipose tissue: a new component of the thermogenic response. Journal of lipid research, 56(11), 2061–2069. https://doi.org/10.1194/jlr.R062893[↩][↩][↩][↩][↩]
  16. Komiya, Y., & Habas, R. (2008). Wnt signal transduction pathways. Organogenesis, 4(2), 68–75. https://doi.org/10.4161/org.4.2.5851[↩]
  17. Patel, S., Alam, A., Pant, R., & Chattopadhyay, S. (2019). Wnt Signaling and Its Significance Within the Tumor Microenvironment: Novel Therapeutic Insights. Frontiers in immunology, 10, 2872. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02872[↩]
  18. Zhang, Z., Shao, M., Hepler, C., Zi, Z., Zhao, S., An, Y. A., Zhu, Y., Ghaben, A. L., Wang, M. Y., Li, N., Onodera, T., Joffin, N., Crewe, C., Zhu, Q., Vishvanath, L., Kumar, A., Xing, C., Wang, Q. A., Gautron, L., Deng, Y., … Scherer, P. E. (2019). Dermal adipose tissue has high plasticity and undergoes reversible dedifferentiation in mice. The Journal of clinical investigation, 129(12), 5327–5342. https://doi.org/10.1172/JCI130239[↩]
  19. Kaikaew, K., Grefhorst, A., & Visser, J. A. (2021). Sex Differences in Brown Adipose Tissue Function: Sex Hormones, Glucocorticoids, and Their Crosstalk. Frontiers in endocrinology, 12, 652444. https://doi.org/10.3389/fendo.2021.652444[↩][↩][↩][↩]
  20. Suchacki, K. J., & Stimson, R. H. (2021). Nutritional Regulation of Human Brown Adipose Tissue. Nutrients, 13(6), 1748. https://doi.org/10.3390/nu13061748[↩]
  21. Brown Fat: What You Need to Know[↩]
  22. Nowack, J., Giroud, S., Arnold, W., & Ruf, T. (2017). Muscle Non-shivering Thermogenesis and Its Role in the Evolution of Endothermy. Frontiers in physiology, 8, 889. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00889[↩]
  23. Cannon, B., & Nedergaard, J. (2011). Nonshivering thermogenesis and its adequate measurement in metabolic studies. The Journal of experimental biology, 214(Pt 2), 242–253. https://doi.org/10.1242/jeb.050989[↩]
  24. Townsend, K., & Tseng, Y. H. (2012). Brown adipose tissue: Recent insights into development, metabolic function and therapeutic potential. Adipocyte, 1(1), 13–24. https://doi.org/10.4161/adip.18951[↩]
  25. Erickson H. P. (2013). Irisin and FNDC5 in retrospect: An exercise hormone or a transmembrane receptor?. Adipocyte, 2(4), 289–293. https://doi.org/10.4161/adip.26082[↩][↩]
  26. Zhang, Y., Li, R., Meng, Y., Li, S., Donelan, W., Zhao, Y., Qi, L., Zhang, M., Wang, X., Cui, T., Yang, L. J., & Tang, D. (2014). Irisin stimulates browning of white adipocytes through mitogen-activated protein kinase p38 MAP kinase and ERK MAP kinase signaling. Diabetes, 63(2), 514–525. https://doi.org/10.2337/db13-1106[↩][↩]
  27. Wu, J., Boström, P., Sparks, L. M., Ye, L., Choi, J. H., Giang, A. H., Khandekar, M., Virtanen, K. A., Nuutila, P., Schaart, G., Huang, K., Tu, H., van Marken Lichtenbelt, W. D., Hoeks, J., Enerbäck, S., Schrauwen, P., & Spiegelman, B. M. (2012). Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and human. Cell, 150(2), 366–376. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.05.016[↩]
  28. Harms, M., & Seale, P. (2013). Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nature medicine, 19(10), 1252–1263. https://doi.org/10.1038/nm.3361[↩]
  29. Rabiee A. (2020). Beige Fat Maintenance; Toward a Sustained Metabolic Health. Frontiers in endocrinology, 11, 634. https://doi.org/10.3389/fendo.2020.00634[↩]
  30. Brown, white and beige: understanding your body’s different fat cells could help with weight loss[↩]
  31. Kiefer F. W. (2017). The significance of beige and brown fat in humans. Endocrine connections, 6(5), R70–R79. https://doi.org/10.1530/EC-17-0037[↩]
  32. Dana-Farber Cancer Institute. (2012). Newly isolated ‘beige fat’ cells could help fight obesity. ScienceDaily. Retrieved August 21, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2012/07/120712131525.htm
    [↩]
  33. Georgia State University. (2015). Activating beige fat in humans could combat obesity. ScienceDaily. Retrieved August 21, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151216105703.htm
    [↩]
  34. Gaspar, R. C., Muñoz, V. R., Azevêdo Macêdo, A. P., Lins Vieira, R., & Pauli, J. R. (2021). A Palette of Adipose Tissue: Multiple Functionality and Extraordinary Plasticity. Trends Anat Physiol, 4, 013. http://dx.doi.org/10.24966/TAP-7752/100013[↩]
  35. Cinti S. (2018). Pink Adipocytes. Trends in endocrinology and metabolism: TEM, 29(9), 651–666. https://doi.org/10.1016/j.tem.2018.05.007[↩]
  36. Coelho, M., Oliveira, T., & Fernandes, R. (2013). Biochemistry of adipose tissue: an endocrine organ. Archives of medical science : AMS, 9(2), 191–200. https://doi.org/10.5114/aoms.2013.33181[↩][↩]
  37. Kershaw, E. E., & Flier, J. S. (2004). Adipose tissue as an endocrine organ. The Journal of clinical endocrinology and metabolism, 89(6), 2548–2556. https://doi.org/10.1210/jc.2004-0395[↩]
  38. Kersten S. (2001). Mechanisms of nutritional and hormonal regulation of lipogenesis. EMBO reports, 2(4), 282–286. https://doi.org/10.1093/embo-reports/kve071[↩]
  39. Saponaro, C., Gaggini, M., Carli, F., & Gastaldelli, A. (2015). The Subtle Balance between Lipolysis and Lipogenesis: A Critical Point in Metabolic Homeostasis. Nutrients, 7(11), 9453–9474. https://doi.org/10.3390/nu7115475[↩]
  40. Duncan, R. E., Ahmadian, M., Jaworski, K., Sarkadi-Nagy, E., & Sul, H. S. (2007). Regulation of lipolysis in adipocytes. Annual review of nutrition, 27, 79–101. https://doi.org/10.1146/annurev.nutr.27.061406.093734[↩]
  41. Синдром Иценко–Кушинга[↩]
  42. Синдром Кушинга[↩]
  43. Obesity[↩][↩]
  44. The North American Menopause Society (NAMS). (2019, August 28). Waist size, not body mass index, may be more predictive of coronary artery disease: Study investigates association between obesity type and obstructive artery disease in postmenopausal women. ScienceDaily. Retrieved August 22, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190828140103.htm
    [↩]
  45. Purnell, J. Q. (2018). Definitions, Classification, and Epidemiology of Obesity. In K. R. Feingold (Eds.) et. al., Endotext. MDText.com, Inc.[↩][↩]
  46. University of California - Los Angeles. (2016, February 4). Don't use body mass index to determine whether people are healthy: BMI incorrectly categorizes millions of 'obese' people as unhealthy, according to research. ScienceDaily. Retrieved August 22, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160204042240.htm[↩]