Бура жирова тканина у людини, лікар андрей беловешкін про ресурсах здоров’я

Бура жирова тканина у людини. Частина 1: бурий жир у дітей і у дорослих. Близько 65 мільйонів років тому в районі півострова Юкатан впав величезний метеорит. Його падіння підняло в повітря безліч пилу, що не осідала роками ( "ядерна зима"). Це призвело до вимирання динозаврів і швидкої еволюції наших предків ссавців. Одним з механізмів, який дозволив нашим предкам домінувати був розвинений термогенез (теплоутворення) - здатність тіла підтримувати постійну температуру. Одним з механізмів термогенеза є робота бурої жирової тканини.

Бура жирова тканина у людини.

Так, термогенез буває різний. Виділяють два способи теплоутворення: скоротливий термогенез (морозить, тремтить, «зуб на зуб не попадає»), при якому теплоутворення обумовлено скороченнями скелетних м'язів (окремий випадок - холодова м'язове тремтіння), і несократітельного термогенез (робота бурої жирової тканини). При захворюванні організм сам підвищує температуру, щоб ефективніше боротися з хворобою. При розвитку лихоманки система терморегуляції організму не засмучується. Вона динамічно перебудовується, активується і працює на більш високому функціональному рівні.

Що таке бура жирова тканина?

У людському організмі існує два типи жирової тканини: білий жир (white adipose tissue; WAT). Це його всі ненавидять і відчайдушно з ним борютсяі бурий жир (brown adipose tissue; BAT). Про нього відомо набагато менше.

Безсумнівно, в організмі немає нічого зайвого, і поділ на «корисну» і «некорисно» в даному випадку вельми умовно. І все ж жирова тканина ділиться на два види: білу і буру. Перша складова лише запасає і зберігає невитрачені організмом жири. Друга (яка здається бурою через наповнюють її мітохондрій) активно спалює накопичився жир в разі потреби.

Анатомія білого і бурого жиру.

У кого є бурий жир?

Перш за все буру жирову тканину знайшли у тварин. Серед тварин бура жирова тканина найкраще розвинена у тих, які взимку впадають в сплячку. Під час сплячки обмін речовин сповільнюється, через що підтримувати температуру тіла скороченнями скелетних м'язів неможливо. Тому у тварин, що впадають в зимову сплячку, добре розвинена бура жирова тканина, яка і підтримує температуру тіла тварини. Також бура жирова тканина важлива і при пробудженні тварин від сплячки: за допомогою генерованого нею тепла підвищується температура тіла, особливо тих його ділянок, де розташована бура жирова тканина, через що тварина може вийти зі сплячки.

Бура жирова тканина у людини. Частина 1: бурий жир у дітей і у дорослих.

Раніше вважалося, що бура складова є лише у дітей. Вона дозволяє їм адаптуватися до нового світу після виходу з утроби матері. У людини бура жирова тканина добре розвинена тільки у новонароджених (приблизно 5% від маси тіла) і знаходиться в районі шиї, нирок, уздовж верхньої частини спини, на плечах. Також в організмі немовлят бура жирова тканина часто зустрічається в змішаному з білою жировою тканиною вигляді. Для новонароджених бура жирова тканина має дуже велике значення, так як допомагає уникнути гіпотермії, яка є частою причиною смерті недоношених новонароджених. Через бурої жирової тканини немовлята менш сприйнятливі до холоду, ніж дорослі (батькам корисно прочитати цю фразу двічі).

Бурий жир - це спеціальний інструмент новонароджених у живонароджених ссавців, подарований їм еволюцією. Справа в тому, що тільки що з'явилися на світ дитинчата ссавців не вміють тремтіти від холоду, як це зазвичай відбувається з дорослими. Цей механізм у них ще не дозрів.

Здавалося б, нісенітниця, але ситуація чревата для них смертю. Навіть незначне охолодження таких життєво-важливих органів, як серце і легені, для малюків вкрай небезпечно. Тому, поки вони ростуть, їх зігріває унікальний процес. По-англійськи він називається non-shivering thermogenesis, тобто продукція тепла без тремтіння.

Приблизно 2% -4% від загальної маси новонародженого становить той самий бурий жир, розташований переважно між лопатками і ключицями, тобто якраз навколо головних органів, а також навколо сонних артерій і яремних вен.

Клітини бурого жиру мають виняткову особливістю - вони містять дуже багато мітохондрій (органел, що відповідають за накопичення енергії в клітині). Через них він, власне, і «бурий». В мітохондріях клітин бурого жиру є особливий білок UCP1, який миттєво перетворює жирні кислоти в тепло, минаючи фазу синтезу АТФ.

Ліпіди (тригліцериди), що містяться в жировій тканині - це запас матеріалу, з якого може бути отримана енергія (АТФ).

Коли новонародженому потрібно багато енергії (наприклад, щоб зігрітися) - жири піддаються липолизу, в результаті якого виходять жирні кислоти.

UCP1 в клітинах бурого жиру перетворюють жирні кислоти в тепло, в результаті чого запаси жиру тануть. Спочатку витрачаються тріглеціріди в самому буром жирі, а коли вони під кінець - починають танути запаси ліпідів і в ненависному білому жирі, оточуючим клітини бурого жиру (BRITE - brown in white).

В результаті, «організм худне». Однак, для того, щоб цей процес протікав ефективно - новонароджений повинен нормально дихати (перетворення жирних кислот вимагає кисень) і є! (Для запуску ліполізу потрібна енергія).

На жаль, у дорослих цей механізм слабшає. Вже через 2 тижні після народження тремтіння, як реакція на холод (shivering), починає заміщати роботу бурого жиру (non-shivering thermogenesis), особливо якщо дітей сильно кутають і тримають в жарі.

Бура жирова тканина є і у дорослої людини.

Цим відкриттям ми зобов'язані появі нового методу візуалізації активного метаболізму в тканини - позитронно-емісійної томографії, об'єднаної з комп'ютерною томографією (fused PET-CT), яка показала, що доросла людина має близько 20-30 грамів (так мало) функціонального бурого жиру, переважно в надключичной області.

PET-CT реєструє метаболічну активність тканини, і на правому малюнку ми бачимо, як наростає активність бурого жиру у відповідь на холодової стрес у дорослої людини.

«Ми видали 24 молодим людям певну дозу радіоактивної глюкози, - розповідає фізіолог Ваутер ван Марке Ліхтенбелт. - Це було зроблено для того, щоб потім мати можливість виявити активну буру жирову тканину за допомогою спеціальної апаратури ». Потім учасників дослідження привели в кімнату, температура в якій не перевищувала 16 ° С. PET- і CT-сканування показало, що під шкірою шиї, грудей і живота 23 людина присутня «корисна» жирова тканина, яка працювала, зігріваючи людей в холодному приміщенні.

«Ми дуже здивувалися, коли виявили її так багато і у такої великої кількості людей!» - вигукує ван Марке Ліхтенбелт. Коли ж трьох учасників обстежили при кімнатній температурі, то не знайшли ніяких слідів бурого жиру. Це не означає, що тканина зникла, просто вона перестала активно працювати, вважають експерти.

Ефективність роботи бурої жирової тканини у людини.

Бурий жир становить не більше 1-2% маси тіла. Проте стимуляція цієї тканини симпатичною нервовою системою при охолодженні тварин, попередньо адаптованих до холоду, підвищує теплопродукцию бурого жиру в такій мірі, що вона може досягати однієї третини всієї додатково утвореної в організмі теплоти. В активованому стані бурий жир може витрачати до 300 Ватт (це цифра іншого дослідження, деякі кажуть про 400) на кілограм ваги дорослої людини.

Спалювання жиру.

Бурий жир дозволяє спалювати жири, при його активації відбувається перекачування жирних кислот з білої жирової тканини в буру. На відміну від більш поширеного побратима, що відкладається під шкірою, в сальниках і капсулах внутрішніх органів, бурий жир замість запасання енергії спалює її в великих кількостях, виділяючи тепло.

Це термогенез, зумовлена надмірним споживанням їжі. Н. Ротуел і М. Сток поставили наступний досвід. Дорослим щурам згодовували ресторанну дієту. т. е. різноманітну і смачну їжу. Споживання тваринами цієї їжі виявилося на 80% більшим, ніж у контрольній групі, що отримувала звичайний корм. При цьому маса тварин за три тижні збільшилася тільки на 27%. Вимірювання газообміну показало, що добре харчувалися щури споживали на 25% більше кисню, ніж в контролі. Ця надбавка зникала після введення тваринам пропанолола - антагоніста норадреналіну. Маса бурого жиру за ті ж три тижні досвіду зросла більш ніж втричі в мітохондріях збільшилася кількість термогеніна. (Виявилося також, що мутація, що викликає ожиріння, супроводжується зниженням рівня термогеніна у мишей.).

Покращує обмін речовин, захищаючи від ожиріння і діабету, покращує чутливість до інсуліну.

Фахівці Американської Діабетичної Асоціації вважають що бурий жир містить в собі дуже важливий потенціал для пацієнтів, які страждають ожирінням і діабетом. Тканина активованого бурого жиру дійсно може спалити величезна кількість глюкози і жирів і допомогти контролювати рівень цукру в крові. Примітно і те, що у людей, що мають зайву вагу, кількість бурого жиру знижено, а його активність пригнічена. Тому найближчим часом, завдяки появі нових методів візуалізації активного бурого жиру, можлива поява нових медикаментозних і інших методів накопичення та активації бурого жиру у дорослих людей.