Ендокринна функция на мастната тъкан

›Въведение

›Адипогенеза и видове мастна тъкан

›Липогенеза и липолиза

›Лептин

›Адипонектин

›Тумор некротизиращ фактор алфа (TNF-a)

›Други физиологично активни вещества, секретирани от мастната тъкан

Въведение

Мастната тъкан има ключово участие в метаболизма на глюкозата и липидите. Последните научни проучвания показват, че мастната тъкан секретира редица ендокринни фактори, които участват в регулацията на различни процеси като контрол на апетита, глюкозна хомеостаза, поддържане на инсулиновата чувствителност. Мастната тъкан е два вида: бяла и кафява. Основната функция на бялата мастна тъкан е съхраняване на енергия в адипоцитите, а на кафявата е термогенезата. И двата вида мастна тъкан отделят хормони, които могат да бъдат разделени на три групи адипокини (пептидни хормони), липокини (липидни хормони) и екзозомни микроРНК. Тези хормони имат локално (паракринно) и системно (ендокринно) действие върху мозъка, бета-клетките на панкреаса, черния дроб, скелетните мускули и сърдечно-съдовата система. Производството и секрецията им зависи от ендокринния статус на мастната тъкан. Чрез ендокринното си действие тези фактори допринасят за системния енергиен метаболизъм чрез регулиране на апетита, термогенезата, метаболизма на глюкозата и липидния метаболизъм. Много от хормоните, произвеждани от мастната тъкан се секретират и от други органи. В здраво състояние бялата и кафявата мастна тъкан произвеждат ендокринни фактори, които поддържат функциите на органите и метаболитната хомеостаза. При затлъстяване хипертрофичните адипоцити и имунни клетки, пребиваващи в мастната тъкан придобиват хроничен възпалителен профил с променена секреция на адипокини и липокини, като по този начин обострят метаболитния синдром.  

Изображение: Coelho M, Oliveira T, Fernandes R. Biochemistry of adipose tissue: an endocrine organ

Първоначално мастната тъкан е считана просто за орган за съхранение на триацилглицерол. През последните години се наблюдава значително натрупване на данните за биологията и биохимията на мастната тъкан. Тя вече не се смята за инертен орган, който просто съхранява мазнини. Мастната тъкан е метаболитно активен орган, който е основно място и за съхранение на излишната енергия, но служи и като ендокринен орган способен да синтезира редица биологично активни съединения, които регулират метаболитната хомеостаза. Тази динамична тъкан се състои не само от адипоцити, но и от други клетъчни типове, наречени общо строма-съдова фракция, включващи кръвни клетки, ендотелни клетки и имунни клетки. Вече е прието, че мастната тъкан е важен орган, който участва в регулирането на множество доста разнообразни биологични функции.

Адипогенеза и видове мастна тъкан

Адипогенезата представлява процесът на диференциация на преадипоцитите в зрели мастни клетки или с други думи процесът на развитие на мастната тъкан, който варира в зависимост от пола и възрастта. Адипоцитите се развиват от звездни или вретеновдини клетки предшественици. Преадипоцитите в мастната тъкан могат да се диференцират в зрели адипоцити през целия живот, като по този начин позволяват хиперпластично разширяване на мастната тъкан, когато са необходими повишени изисквания за съхранение. Зрелите адипоците могат да се увеличат своите размери, за да отговорят на увеличените нужди от съхранение и в ситуация на преяждане да станат хипертрофични. Така броят и морфологията адипоцитите могат да се променят в отговор на енергийния баланс, чрез биохимични процеси, свързани с усвояването на липидите, естерификацията, липолизата.

Основните видове мастна тъкан при бозайниците и в човешкия организъм са два - бяла и кафява мастна тъкан. Кафявата мастна тъкан е специализирана в производството на топлина (термогенеза). Тя е най-добре представена в ранната детска възраст. Количеството и намалява с възрастта и почти липсва при възрастни хора. Адипоцитите на кафявата мастна тъкан са с малки размери. Те притежават редица цитоплазмени липидни капчици, сферично ядро, многобройни митохондрии, които отделят топлина чрез окисляване на мастните клетки. Кафявата мастна тъкан също има способността да съхранява енергия в липидна форма, но тази нейна функция не е толкова силно изразена колкото термогенезата. Цветът на кафявата мастна тъкан се дължи на обширната васкуларизация и наличието на множество митохондрии в клетките.

Функционалният капацитет на бялата мастна тъкан е много по-широк и всеобхватен. Тя има широко разпространение в тялото, като се открива в подкожието около някои мускулни групи, както и около някои вътрешни органи. Бялата мастна тъкан е отличен топлоизолатор и по тази причина играе важна роля за поддържане на телесната температура. Чрез тази способност да акумулира и осигурява енергия, когато е необходимо, тя придобива статуса на най-важната буферна система за липидния енергиен баланс, особено мастни киселини, които са изключително ефикасен вид за съхранение на гориво.

Липогенеза и липолиза

Липогенезата е процесът на синтеза на мазнини, а липолизата е разграждането на мазнини. Липогенезата се осъществява в черния дроб. В него се синтезират мастни киселини, които се използват като енергийни резерви. Този процес реагира на промените в диетата. Той се стимулира от високовъглехидратна диета, водеща до повишени нива на триглицериди. Липогенезата се инхибира от полиненаситеми мастни киселини (като омега 3 мастни киселини) и от гладуване.

Липолизата се осъществява в мастната тъкан. Тя представлява процес на разграждане на мазнините или с други думи енергийните резерви от триглицериди се използват за производство на енергия. По време на метаболитен стрес (продължително гладуване, интензивни тренировки и други състояния, които увеличават енергийните нужди) триацилглицероловата капчица на адипоцита се разгражда, за да освободи другите мастни киселини, които да бъдат използвани като източник на енергия от други тъкани. Един от основните ензими отговорен за липолизата е хормончувствителната липаза. Нейните функции могат да бъдат повлияни от многобройни стимули. Тя се инхибира от инсулина и се благоприятства от наличието на глюкагон и адреналин.

Изображение: mmegias.webs.uvigo.es

След откриването на ролята на мастната тъкан като секреторен орган, тя придобива огромно значение. Бялата мастна тъкан може да представлява най-голямата ендокринна тъкан в човешкото тяло. Разнообразната и природа се основава на способността на мастните клетки да секретират множество хормони, растежни фактори, ензими, цитокини. По адипоцитите се експресират рецептори за повече от факторите, които за замесени в регулирането на много процеси, включително прием на храна, разход на енергия, хомеостаза, имунитет и регулация на кръвното налягане. Мастната тъкан динамично участва в регулирането на клетъчната функция чрез сложна мрежа от ендокринни (сигналите преминават през кръвоносната система, за да достигнат до всички части на тялото), паракринни (сигнали, изпращани само до клетките в близост) и автокринни (сигнали, засигащи само клетки от същия клетъчен тип). Изследванията показват, че висцералната мастна тъкан е по-активна от подкожната мастна тъкан. Секреторната функция на мастната тъкан я прави част от патогенезата на някои заболявания, поради секрецията на потенциално вредни адипоцитокини (PAI-1 и тумор-некротизиращ фактор-алфа). Тези биологично активни вещества са потенциална част от патофизиологията на захарния диабет, хиперлипидемията, хипертонията и атеросклерозата, затлъстяване. Затлъстяването вече се разглежда като състояние на системно хронично нискостепенно възпаление. Много проучвания установиха, че затлъстяването оказва влияние върху секрецията на адипокини и инсулиновата резистентност.

Изображение: hellocoton.fr

Таблица за хормоните, произвеждани от мастната тъкан и основните им ефекти

Лептин

Лептинът е малък пептид, който се разглежда като провъзпалителен цитокин. Структурно и функционално той показва общи свойства с членовете на семейството на IL-6 цитокини. Лептинът е анорексигенен пептид, който увеличава енергийните разходи. Действията му се медиират от свързването с лептинов рецептор, който се експресира в централната нервна система, в хемопоетични и имунни клетки. Концентрациите на лептин в мастната тъкан и в плазмата зависят от количеството енергия, съхранявано като мазнина, както и от състоянието на енергийния баланс. По тази причина нивата на лептин са по-високи при хора със затлъстяване. При тях се наблюдава и така наречената лептинова резистентност, която е подобна на инсулиновата. Обратно слабите хора имат по-ниски нива на лептин и гладуването води до намаляване на циркулиращия лептин.

Изображение: galinaleb.com

Секрецията на лептин е пряко свързана и с инсулиновата секреция. Лептинът намалява при ниски нива на инсулин и се увеличава при хранене и инсулинова стимулация. Основното място за секреция на лептин е мастната тъкан, въпреки че са установени ниски нива от хормона в плацентата, скелетните мускули, стомашния епител и мозъка. Секрецията му се стимулира от глюкокортикоиди (произвеждани от надбъбречната кора) и от остър инфекциозен процес. Нивата на лептин намаляват при адренергична стимулация, повишени нива на растежен хормон, на хормоните на щитовидната жлеза, мелатонин и тютюнопушене. Лептинът е по-висок при жените, отколкото при мъжете. Това се дължи на инхибирането му от андрогени и стимулацията му от естрогени.

Адипонектин

Генът за адипонектин е описан през 1995 година и е локализиран в трета хромозома. Структурно той е свързан със семейството на протеините, участващи в изграждането на системата на комплемента. Адипонектинът циркулира в три изоформи: тример с ниско молекулно тегло, хексамер и мултимерна изоформа с високо молекулно тегло. Този хормон има участие в патогенезата на диабет тип 2. Адипонектинът подобрява чувствителността на цялото тяло към инсулин. В допълнение той стимулира окисляването на мастните киселини и усвояването на глюкоза в скелетите мускули и мастната тъкан. Тези ефекти се медиират от свързването на адипонектинът с рецептори. Тези рецептори се експресират и в хипоталамуса. Чрез тях адипонектинът взема участие и в регулацията на енергийните разходи. Доказано е, че той стимулира апетита и намалява енергийните разходи. Нивата на този хормон не варират в широки граници. Това показва, че той се влияе от дългосрочни метаболитни промени. Лептинът и адионектинът имат взаимни функции, чиято основна цел е осигуряване на хомеостатичен механизъм за поддържане на нивата на мазнини и енергийните запаси чрез потискане или стимулиране на апетита и енергийните разходи.

Тумор некротизиращ фактор алфа (TNF-a)

Последните проучвания показват, че адипоцитите са способни да синтезират тумор некротизиращ фактор алфа (TNF-a). Смята се, че те са основния източник на повишените нива на TNF-a по време на затлъстяване. Освен от адипоцитите TNF-a се синтезира и от макрофагите, които представляват около 10% от клетките, разположени във висцералната мастна тъкан. По тази причина изследванията постулират, че повишените нива на този фактор при затлъстяване се дължат на секреция от адипоцити и макрофаги. Разширяването на мастната тъкан при затлъстяване води до адипоцитна хипертрофия. Освобождават се хемокини, които индуцират миграция на клетки от моноцитно-макрофагеалната система от кръвния поток в мастната тъкан, които се диференцират в макрофаги. Тези макрофаги секретират тумор некротизиращ фактор алфа и интерлевкин 6. Секретират се адипокини, които действат по паракринен и автокринен начин, което обостря възпалението в мастната тъкан. Тази променена секреция на адипокини може да доведе до намаляване на инсулиновата чувствителност. Тези ефекти водят до повишено производство на глюкоза в черния дроб (чрез глюконеогенеза и гликогенолиза). Всичко това води до повишаване на нивата на глюкоза в плазмата и прогрес на инсулиновата резистентност. TNF-a има още един ефект. Той индуцира проапоптотични сигнали или с други думи сигнали, които индуцират програмираната клетъчна смърт (апоптоза).

Други физиологично активни вещества, секретирани от мастната тъкан

• Интерлевкин 6 (IL-6) - приблизително 30% от циркулиращия IL-6 се произхожда от мастната тъкан. Концентрацията на този фактор е по-висока във висцералната мастна тъкан в сравнение с подкожните мазнини. Повишените нива на интерлевкин 6 са свързани с повишен риск на развитие на исхемична болест на сърцето.
• Aнгиотензин – той е част от ренин-ангиотенизн алдостероновата система. Част от него се синтезира в мастната тъкан. Смята се, че ангиотензинът има отношение към регулацията на диференциацията и растежа на адипоцитите.;
• Инхибитор на плазминогеновия активатор (PAI-1) – колкото по-голям е размерът на мастните клетки и масата на мастната тъкан, толкова по голям е приносът към производството на PAI-1. Този протеин участва във фибринолизата. Нивата му се увеличават при затлъстяване. PAI-1 може да промени баланса между фибринолизата и фиброгенезата, допринасяйки за ремоделирането на съдовата архитектура и атеросклеротичния процес.
• Стимулиращ ацилацията протеин (ASP) – този протеин притежава важен ефект върху увеличаването на липогенезата. Нивата му се увеличават по време на хранене. Това води до улесняване на синтеза и съхранението на триглицеридите. Стимулиращият ацилация протеин е увеличен и при затлъстяване.
• Резистин – резистинът е открит през 2001 година. Той е малък протеин, чиято структура е подобна на адипонектина. Той се секретира от голям брой клетки, включително адипоцити и имукомпетентни клетки. В изследвания с мишки и с хора със затлъстяване се наблюдават повишени нива на резистин. При приложението на някои противодиабетни медикаменти нивата на резистин намаляват. Това показва, че резистът е замесен в патогенезата на диабета и на диабетните усложнения. Освобождаването на резитин се стимулира от възпаление, IL-6, хипергликемия (повишени нива на кръвна захар).
• Висфатин – той е протеин, преобладаващ във висцералната мастна тъкан. Известен е още като фактор за стимулиране на колонията на пре-В-клетки. Висфатинът се произвежда главно от адипоцити, от макрофагите на висцералната мастна тъкан. Основната му функция е свързана с енергийния метаболизъм. В допълнение висфатинът действа като провъзпалителен фактор.

Мастната тъкан е основното място за съхранение на излишната енергия. Освен тази основна функция тя е и важен ендокринен орган. Адипоцитите са сложен клетъчен тип участващ в генерирането на редица хормони, които участват в регулацията на енергийния метаболизъм и влияят върху физиологичните и патологичните процеси.

Заглавно изображение: steelerslounge.com