Жир білий, бурий, бежевий, наука і життя

Жир білий, бурий, бежевий

Як правило, з ожирінням пов'язаний цілий комплекс розладів: від серцево-судинних до обміну речовин. Однак, жир жиру ворожнечу.

У лікарів є всі підстави вважати, що надмірна вага до добра не доводить. Як правило, з підвищеною масою тіла пов'язаний цілий комплекс розладів: від серцево-судинних до обміну речовин. А число людей з тією чи іншою формою ожиріння постійно зростає.

Коли людина відчуває холод, мозок дає сигнал білим адипоцитам розщепити жири-тригліцериди, і отримані в результаті жирні кислоти з кров'ю приходять в бурий жир, де і «згорають».

Як можна утримати вагу в межах норми? Відповідь, здавалося б, простіше нікуди - менше їжте, більше рухайтеся. У дієвості цих коштів ніхто не сумнівається, однак допомагають вони далеко не всім. У деяких людей особливості обміну речовин такі, що жир накопичується при будь-якій дієті. Часом ми просто не можемо противитися почуттю голоду: мозок вимагає калорій без оглядки на надлишкову вагу. Виконувати приписи щодо фізичного навантаження теж не завжди вдається, особливо жителям міст.

Тому ожиріння стало однією з найбільш досліджуваних тем в сучасній медицині, і зусилля багатьох дослідників спрямовані на пошук кошти, яке допомогло б запобігти накопиченню жиру. Можна, наприклад, спробувати змінити харчову поведінку через мозок і нейроендокринну систему. Інший шлях перешкодити накопиченню жиру - вплив на кишкову мікрофлору, оскільки саме від неї багато в чому залежить, що з їжі буде всмоктуватися в кров, а що ні. Нарешті, надлишок ліпідів можна просто спалити, тобто розщепити їх в якихось обмінних процесах.

Тим часом жир жиру ворожнечу. Те, що відкладається на сідницях і на талії, це біла жирова тканина, що складається переважно з білих адипоцитів (жирових клітин). Їх функція - запасати різноманітні ліпіди, і виглядають вони як величезна жирова крапля. Цитоплазма, ядро ​​і інші компоненти клітини в них є, але вони туляться десь між ліпідної масою і мембраною. Інакше виглядають клітини бурого жиру: у них жирових крапель кілька, і в цитоплазмі дуже багато мітохондрій, які завдяки железосодержащим білкам надають клітинам темніший, бурий колір.

З біохімічної точки зору клітини бурого жиру влаштовані на перший погляд безглуздо. В їх мітохондріях розірваний зв'язок між окисленням органічних молекул (тобто ліпідів) і синтезом енергетичних молекул АТФ. Як відомо, в ході окислення молекул в мітохондріях на їх внутрішніх мембранах створюється градієнт протонів: по одну сторону мембрани протонів більше, ніж за іншу. Цей градієнт потрібен для того, щоб працював вбудований в мембрану фермент для синтезу АТФ: енергія, запасена в хімічних зв'язках АТФ, легко вивільняється і використовується в переважній більшості молекулярних процесів в клітині. А ось в буром жирі енергія від окислюється продуктів в АТФ майже не запасається. Але і даремно вона не витрачається, а йде в тепло.

Всі клітини в тій чи іншій мірі дозволяють якийсь частці одержуваної енергії витікати в тепло, проте клітини бурого жиру спеціалізовані саме на цій функції - створювати тепло з запасених ліпідів. Легко здогадатися, що бурі адипоцити служать важливим елементом системи терморегуляції у теплокровних тварин. Насправді зоологи давно помітили, що бурий жир особливо розвинений у звірів, що впадають в зимову сплячку. Підтримувати температуру тіла за допомогою інших механізмів, наприклад тремтінням, «сплячі» звірі не можуть, і бурий жир доводиться вельми до речі.

Бурий жир захищає від переохолодження та немовлят, - у них він становить до 5% від маси тіла. У дорослих людей, як вважали до недавнього часу, бурі адипоцити перестають виконувати свою функцію, втрачають мітохондрії і перетворюються на подобу звичайних білих жирових клітин.

Однак кілька років тому бурий жир знайшли і у дорослих. Виявилося, якась його частина залишається в районі шиї, плечей і верхньої частини грудної клітки. Більш того, з'ясувалося, що кількість бурого жиру у дорослих збільшується на холоді, що зрозуміло, адже бурий жир потрібен саме для обігріву.

І оскільки «топка» бурого жиру працює на ліпідах, сама собою виникла ідея: чи не можна використовувати його для позбавлення від зайвої ваги? Але тоді потрібен якийсь «рубильник», який активував б буру жирову тканину, коли це потрібно. Щоб реалізувати цю ідею, потрібно, по-перше, зрозуміти молекулярні і клітинні механізми, які забезпечують появу бурого жиру в організмі, а по-друге, переконатися, що він дійсно допомагає від ожиріння і супутніх проблем з обміном речовин.

Хоча клітини бурого жиру знаходили не тільки в спеціальних «депо», а й в товщі білої жиру, вважалося, що у них все одно існують свої особливі попередники, які потім розвиваються в бурі адипоцити. Однак дослідники з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха з'ясували, що білий жир і бурий жир можуть безпосередньо перетворюватися один в одного. Експерименти ставили на мишах, у яких стежили за окремими клітинами білого жиру: при зниженні температури ці клітини «бурелом», а при підвищенні «біліли». Виходить, що бурий жир може утворюватися безпосередньо з жиру білого.

Бура жирова тканина густо пронизана кровоносними судинами; вони не тільки приносять їй паливо, але і забирають з собою тепло. Вдалося навіть знайти нервові клітини, які дають сигнал до розщеплення жирів, - ними виявилися деякі нейрони гіпоталамуса. Вони контролювали саме метаболічну активність клітин бурого жиру. Тобто апетит і споживання їжі залишалися колишніми, але зате в бурожіровой «топці» спалювалося більшу кількість калорій.

Мозок може управляти бурим жиром не тільки за допомогою власне нейронних сигналів, але і за допомогою гормонів-нейропептидів, званих орексина. Ці нейропептиди синтезуються знову ж в гіпоталамусі, беруть участь в регуляції циклів сну - неспання і впливають на енергетичний обмін і апетит. Виявилося, що орексина безпосередньо діють на клітини білого жиру, сприяючи їх перетворенню в бурі адипоцити. (Можливо, що одним лише прямим впливом справа не обмежується, оскільки орексина включені в складну систему кількох нейропептидів, контролюючих метаболізм, і можуть діяти на бурий жир через своїх «агентів впливу».) Якщо у мишей гени орексина відключали, тварини набирали вагу навіть при помірному харчуванні.

Не варто, однак, думати, що бурий жир знаходиться під опікою всього лише два-три нейропептидів і групи нервових клітин. Діяльну участь у перетворенні однієї жирової тканини в іншу приймає імунна система. Кілька років тому дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско (США) виявили, що макрофаги, присутні в білому жирі, примушують жирові клітини при зниженні температури стати бурими. Зазвичай про макрофагах говорять як про клітинах «прибиральників», які ліквідують наслідки «імунних воєн», і їх активна роль в метаболізмі з'ясувалася лише недавно. Під дією особливих сигнальних білків макрофаги примушують жирову тканину до спалювання своїх запасів. А буквально нещодавно вдалося зв'язати імунні сигнали, що управляють макрофагами, з роботою м'язів. При фізичних вправах і знову-таки при зниженні навколишньої температури з м'язів вивільняється особливий гормон (званий метеорін-подібним гормоном), який через імунні сигнальні білки інтерлейкіни діє на макрофаги, що знаходяться в жировій тканині, а далі все розгортається за вищеописаного сценарію.

Дослідники з Онкологічного інституту Дани - Фарбера (США) відповіли на це питання ствердно. Вони знайшли білок, що зв'язує теплове спалювання калорій з запальними процесами, які починаються в надмірно розрослася жирової тканини. Саме запалення, як вважається, провокує стійкість тканин і органів до інсуліну, що є пряма дорога до діабету другого типу. Виявилося ж, що білок TRPV4, що міститься в білих адипоцитах, заважає спалюванню жиру і сприяє запальним процесам в жировій тканині. Якщо синтез TRPV4 придушували, то ні ожиріння, ні запалення у піддослідних тварин не було, хоча харчувалися вони висококалорійної жирної їжею. Насправді в інших роботах теж відзначалася зв'язок між активацією бурого жиру і зникненням ознак діабету, однак потрібно було знайти саме конкретне молекулярне сполучна ланка. Ним виявився TRPV4. Правда, треба враховувати, що дослідження такого роду лише однією ланкою не обмежуються і зазвичай молекулярні біологи дістають за спіймана ланка цілу сигнальну ланцюжок, кожен член якої може стати мішенню для ліків.

Велика частина таких пошуків націлена на молекули-мішені, залучені в управління бурим жиром. Різні підходи відрізняються тут по ефективності і ймовірності побічних ефектів. Наприклад, співробітники біотехнологічної компанії «Genetech» стверджують, що можуть активувати бурі адипоцити і нормалізувати обмін речовин всього однією ін'єкцією антитіл, що активують клітинні рецептори до гормону FGF21 (фактору росту фібробластів 21). У мишей з діабетом, які отримали ін'єкцію, рівень глюкози цілий місяць тримався в нормі, а самі миші схудли на 10%. Однак антитіла ці випробувані поки що тільки на тварин. З іншого боку, дослідники з Кембриджа (Великобританія) вважають, що перевагу потрібно віддати «їх» білку під назвою BMP8B, який не просто активує бурий жир, але робить це дуже специфічно - тобто, подіяв якимось препаратом на BMP8B, ми майже чи не ризикуємо зачепити інший молекулярно-клітинний процес. Варто також згадати недавно відкритий гормон ірісін, - він рятує від ожиріння і діабету, перетворюючи білий жир в бурий, і при цьому сприяє наростанню м'язової тканини. Тобто дія цього гормону схоже з походом в тренажерний зал: мінус жир, плюс м'язи.

Ну а чи може людина сама посприяти збільшенню в організмі частки бурого жиру, не чекаючи появи лікарських препаратів? Такий спосіб є, і це - спорт і фізкультура. Вище ми вже згадували про метеорін-подібний гормон, що вивільняється з м'язів при фізичному навантаженні. Також м'язові навантаження збільшують синтез в м'язах транскрипційного фактора PGC-1 # 945 ;, який включає в клітинах білого жиру гени, здатні перетворювати їх в бурі адипоцити. (Білковий фактор PGC-1 # 945; працює в сигнальної ланцюжку, пов'язаної з білком TRPV4, за допомогою якого вдалося «пов'язати» бурий жир з діабетом.)

Нарешті, ще один спосіб активації бурого жиру, який сам собою напрошується, це холод. Дійсно, якщо активність бурих жирових клітин збільшується від холоду, то чому б тим, хто страждає від надмірної ваги, не померзнути в терапевтичних цілях? Оцінити ефективність такого способу спробували співробітники університету Маастрихта (Нідерланди). Протягом 10 днів вони змушували добровольців по шість годин щодня сидіти в приміщенні з температурою повітря 15 о C. Бурий жир у учасників експерименту дійсно активізувався, вони переставали мерзнути, а їх енергетичні витрати зростали на 30%. Правда, поки все одно незрозуміло, чи достатньо такої активації для дійсно значущого схуднення.

Але якщо не вистачить одного бурого жиру, допоможе білий, - він, як виявилося, теж може розщеплювати жир з виділенням тепла, якщо навколо холоднішає. Дослідники з Гарварду (США) з'ясували, що білі адипоцити самі, без втручання нервової системи і незалежно від бурого жиру, можуть відчувати холод і брати участь в терморегуляції.

Справедливості заради треба сказати, що з бурим жиром пов'язані деякі дані, які можуть охолодити ентузіазм щодо нього. Наприклад, він, як не дивно, збільшував в окремих експериментах ризик атеросклерозу, провокуючи збільшення частки «поганих» жирів - ліпопротеїнів низької щільності - в крові. Втім, ці результати потрібно ще підтвердити в клінічних дослідженнях.

Не виключено, що різноманітність ліпідних тканин не обмежується білим і бурим жиром. Два роки тому співробітники Онкологічного інституту Дани - Фарбера (США) виявили, що в організмі людини є ще і бежевий жир. Його клітини схожі на клітини бурого жиру і також спалюють надлишок ліпідів з утворенням тепла, але відрізняються за деякими істотним біохімічним і генетичними характеристиками. Можливо, що ті адипоцити, які у людини вважаються бурими, насправді бежеві. Втім, навіть якщо дорослий бурий жир дійсно несправжній, дослідникам просто потрібно переключитися на бежевий », який теж можна використовувати для регуляції метаболізму і запобігання ожиріння.