Начну с цитаты учебника биохимии под редакцией Северина : “Молекулы жиров в адипоцитах объединяются в крупные жировые капли, не содержащие воды, и поэтому являются наиболее компактной формой хранения топливных молекул. Подсчитано, что, если бы энергия, запасаемая в жирах, хранилась в форме сильно гидратированных молекул гликогена, то масса тела человека увеличилась бы на 14-15 кг.”
Еще одна вводная цитата: «Механизм переключения режима хранения энергии на режим траты может быть терапевтической целью в борьбе с ожирением» .
Термогенез и термогенин
Жир – эффективный способ запасать энергию. Чтобы от жира избавиться, нам нужен способ тратить/рассеивать эту лишнюю энергию. Млекопитающим везет в том, что гомойотермия (постоянная температура тела) дает нам механизм, необходимый для выживания в холодных условиях , благодаря которому наши митохондрии могут рассеивать энергию преимущественно из жиров в виде тепла. Так называемый «холодный термогенез» или non-shivering thermogenesis.
Рассеивать энергию может uncoupling protein 1 (UCP1), он же термогенин.
Термогенез бурого жира связывают с термогенином (UCP1), белком внутренней мембраны митохондрий.
UCP1 улучшает проводимость внутренней мембраны для Н+, что рассеивает митохондриальный Н+ градиент. Это означает, что даже при избытке АТФ жиры продолжат «гореть» в митохондриях, при этом полученная энергия будет рассеиваться в виде тепла.
Путь получается примерно таким:
Стресс холода
Норадреналин
Адренергическая стимуляция жировых капель в клетках бурой жировой ткани
Длинноцепочные кислоты из жировой капли клетки стимулируют термогенин
Термогенин (UCP1) рассеивает Н+- градиент
Жиры перерабатываются (даже при избытке АТФ) в тепло.
UCP1 впоследствии ингибируется цитозольными пуриновыми нуклеотидами. Механизм, благодаря которому жирные кислоты это преодолевают, остается неизвестным.
Механизм активации термогенина, естественно, более комплексный. Другие факторы рассмотрим немного позже. Роль свободных жирных кислот в прямой активации (присоединяются) UCP1 показал Андрий Федоренко с коллегами .
Рисунок 1. Свободная жирная кислота из жировой капли активирует термогенин (UCP1) , который приводит рассеиванию энергии в виде тепла.
Возникновение бурого жира в процессе эволюции и его роль
Эндогенная выработка тепла дает млекопитающим ряд эволюционных преимуществ, но значительная часть энергии вынуждена расходоваться на поддержание температуры тела в более холодной среде. Большинство термо-сенсоров в нашем организме реагируют на холод.
Существуют 2 основных механизма реагирования на холод – shivering и non-shivering. Через дрожь, когда холодный стимул заставляет мышцы быстро сокращаться, преобразуя механическую энергию в тепло. И термогенез без сокращений мышц, обусловленной сжиганием жира ради тепла. Этот механизм является более энергоэффективным. В нем участвуют бурый жир и термогенин.
Самые древние следы термогенина относятся к 400 млн лет до н.э. Около 170 млн лет назад однопроходные отделились от ветви развития млекопитающих. В них есть следы UCP1, но UCP1-положительный адипоцитов в них по сей день не обнаружили. У южноамериканского сумчатого обнаружили начальную стадию развития UCP1 мРНК. У астралийской жирнохвостной сумчатой мыши обнаружили подобие бурой жировой ткани, но в ней не было адаптивной функции холод-норадреналировный_стресс-активация_UCP1. У афротерий обнаруживают термогенный бурый жир при низких температурах окружающей среды. У готтентотского златокрота термогенез бурого жира считается основным адаптивным механизмом к холоду. Схематически путь эволюции термогенного бурого жира отражен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Появление термогенного бурого жира, активирующегося на холоде, в процессе эволюции млекопитающих.
Типы жировой ткани
Рисунок 3. Типы жировой ткани и ее пластичность в ответе на температурные изменения. A) Основные морфологические и функциональные различия между бурыми, бежевыми и белыми адипоцитами. В) Анатомической расположение основных отложений жировой ткани. Бурый: iBAT – межлопаточный бурый; sBAT – подлопаточный бурый; cBAT – шейный; Подкожный белый: asWAT – передний подкожный белый; ingWAT – паховый; висцеральный жир: mWAT – брыжеечный; rWAT – забрюшинный; pgWAT — perigonadal. Пунктир – брюшина. С) Модель бурого/белого жира в C57 BL6 мышах-самцах возраста 13 недель. В термонейтральной зоне (30 градусов, 4 недели) бурые адипоциты стали напоминать белый. С 22 градусов бурый жир стал активным. При прогрессивном понижении температуры с 22 до 6 градусов подкожный белый жир изменяется и начинает напоминать бурый. Висцеральный жир в целом устойчив к температурным воздействиям.
Бурая жировая ткань (BAT )
Бурую жировую ткань отличает большое количество митохондрий, большое количество небольших жировых капель и большая выраженность разобщающего белка 1 (UCP1). Без внешней стимуляции бурый жир менее активен из-за пуриновых нуклеотидов. Холодный стресс приводит как к активации UCP1, так и к липолизу, предоставляющему топливо для нужд термогенеза. Активный бурый жир импортирует глюкозу и жирные кислоты, чтобы предоставить дополнительное топливо для поддержания термогенеза.
У людей и мышей бурые адипоциты концентрируются в местах большого притока крови. Самые большие отложения в межлопаточной, подлопаточной и шейной зонах. Небольшие запасы в районе почечного рубчика, аорты. Посмертный анализ людей показал, что отложения бурого жира есть вокруг сонной артерии. До 2007 года наука отрицала наличие бурого жира у взрослого человека. Есть обратная корреляция между количеством/активностью бурого жира и индексом массы тела (BMI).
BAT (brown adipose tissue) можем расширяться за счет числа клеток (гиперплазия) и за счет размера клеток (гипертрофия). Гипертрофия во многом зависит от среды. Без температурного стресса бурый жир менее метаболически активен и собирает жиры в одной жировой капле. Но даже при небольшом понижении температуры имеет более привычную многокамерную морфологию жировых капель. Холод уменьшает размер BAT за счет липолиза и бета-оксидации, но продолжительное воздействие холода может увеличить массу бурого жира за счет активации механизмов пролиферации и дифференциации прекурсоров адипоцитов, то есть увеличивая число адипоцитов.
Рисунок 4. Распределение бурой жировой ткани у взрослых (слева) и младенцев (справа)
Белая жировая ткань (WAT )
Белый жир – самый распространенный тип адипоцитов, содержащий одну большую жировую каплю. Основная функция белых адипоцитов – запасать «топливо» и высвобождать адипокины (такие как лептин, адипонектин) для регуляции энергетического гомеостаза. Расширение белого жира (в том числе при ожирении) предохраняет органы и мышцы от липотоксичности. WAT обычно делят на подкожный и висцеральный. Переизбыток последнего связывают связывают с метаболическими болезнями, в том время как избыток подкожного считают защитным. Белый жир может расширяться как в размере клеток, так и в количестве. Основные места отложения подкожного и висцерального белого жира отмечены на рисунке 3.
Бежевый жир (brite, brown-in-white)
Есть некая дискуссия о происхождении бежевого жира. Является ли это формой белого жира или это совершенного другая форма жира, активирующаяся при внешнем стимуле – это важно с фармацевтической точки зрения, но не с практической.
«Коричневение» происходит во время энергетического стресса. Наш самый очевидный пример – закаливание, когда энергии от сокращения мышц (дрожи) не хватает для поддержки температуры тела. Но коричневение происходит также и при других внешних стрессах: раковая кахексия, серьезные ожоги, физические упражнения и так далее.
По указанной выше цепочке активируется термогенин (UCP1). Клетки начинают запасать жир и сжигать его для производства тепла. Появляется больше митохондрий и становится больше жировых капель. Висцеральный жир гораздо хуже подвергается «коричневению», чем подкожный белый.
Круговорот жиров
Важно понимать, что именно при воздействии стресса (допустим, холода) бурый жир становится термогенным, белый жир превращается в бежевый (брайт). В отсутствии стимула бурый и бежевый жир начинают напоминать белый.
Рисунки 5. Конверсии видов жира друг в друга при наличии/отсутствии внешнего стимула (в частности холода).
Факторы, влияющие на активацию бурого и бежевого жира
Эндогенные факторы, связанные непосредственного с холодом
Рисунок 6. Эндогенные факторы, влияющие на активацию бурого/бежевого жира. Нейроны и макрофаги выделяют ноадреналин; сердце выделяют натрийуретические пептиды; печень и буржый жир выделяют FGF21; мышцы выделяют ирисин; щитовидка Т4, который конвертируется в Т3; бурый жир выделяет bmp8 b и vegf, который усиливает термогенную функцию в автокринной манере. Орексин и Bmp7 способствуют образованию бурого жира, хотя их клеточный источник неизвестен;
Эти и другие факторы важны скорее для исследователей, ищущих способы фармацевтической активации бурого жира. Испытания β3-AR агонистов пока не принесли ожидаемого результата на людях. Для нас важнейшим активатором остается холод, который кроме всего прочего способствует росту кровяных сосудов в жировой ткани, что способствует доставке кислорода и термообмену.
Для дальнейшей работы с литературой неплохо запомнить транскрипторный коактиватор PCG-1α, который напрямую связан с биогенезом митохондрий и является центральным транскрипторным эффектором адренергической (стрессовой) активации термогенных адипоцитов.
PPAR-γ рецепторы, которые играют роль в адипогенном механизме.
FGF21 фактор будет встречаться в литературе по метаболическому здоровью (в частности по диабету), этот фактор влияет на улучшение чувствительности инсулину, поглощение глюкозы периферийными клетками, снижает вес.
Найтрийуретические пептиды снижают объем крови, давление, способствуют выделению натрия почками, способствуют липолизу. Логично предположить, что между кардиомиоцитами и жировой тканью должен быть диалог для защиты сердечной мышцы во время холода.
Сильно озабоченным стоит погуглить факторы KLF11, PRDM16, EBF2, ось EWS/YBX1/BMP7, IRF4, ZFP516 или почитать о них по ссылке ниже .
Все вышеописанные факторы модулируются холодом, а также фармакологическим вмешательством. Поэтому с практической точки зрения на них не стоит тратить слишком много времени.
Экзогенные факторы, хорошо дополняющие холод
Симпатическая стимуляция β3-адренергических рецепторов больше важна для преобразования белого жира в бежевый (или активации бежевого), чем для бурого.
Острый перец и нагрузки – это дополнительный стресс, с этим на уровне формальной логики все ясно.
Ким и коллеги пишут, что рыбий жир активирует симпатическую нервную систему, увеличивает потребление кислорода (читайте оксидацию жиров) и ректальную температуру с активацией β3-AR и термогенина (UCP1). Как любитель мяса хочу заметить, что жиры говядины травяного (читайте ДГК, омега-3) откорма и зернового (омега-6, ненасыщенные жирные кислоты) очень сильно отличаются не только на вкус, но и цвет. При травяном откорме жир бурый, при этом от текстурно хоть и не такой нежный, как его менее здоровый собрат, но значительно вкуснее. Жир же зернового откорма белый.
Фармакологические экзогенные средства я не хочу рассматривать по двум причинам: научная сторона пока не пришла к гарантированно рабочим решениям и есть проверенные и действенные средства, не требующие фарм-поддержки.
Кетогенная диета и бурый жир
Что такое бурый жир? Какие функции он выполняет? На эти и другие вопросы мы ответим в статье. В теле человека имеется два вида жировой субстанции: бурая (ВАТ - за счёт обеспечивает термогенез и создаёт тепло) и белая (WAT - предназначена для запаса энергии). У людей, страдающих ожирением, как правило, бурого сала меньше, а белого - больше.
Бурый жир позволяет телу поддерживать постоянную температуру. Этот механизм называют термогенезом. Выделяют два типа термогенеза: сократительный (знобит), при котором образование тепла происходит за счёт сокращения скелетных мышц (частное явление - мышечная холодовая дрожь), и несократительный (деятельность бурого сала).
Для эффективной борьбы с некоторыми недугами тело человека самостоятельно повышает температуру. Если кто-либо страдает лихорадкой, его система терморегуляции быстро реорганизовывается, активируется и начинает действовать на более высоком уровне. Именно поэтому температуру тела до 38,5 градуса сбивать не стоит.
Раньше всего бурый жир нашли у зверей. У тех животных, которые впадают зимой в спячку, эта субстанция развита лучше всего, так как в данный период обмен веществ замедляется. Ввиду этого невозможно температуру тела поддерживать сокращениями мышц.
Также бурый жир важен и при пробуждении животных весной: с помощью генерируемого им тепла температура тела значительно увеличивается, из-за чего зверь просыпается.
Совершенно недавно стало известно, что бурое сало имеется лишь у ребятишек. Оно помогает им привыкнуть к новой среде после их появления на свет. У новорождённых это вещество размещается в районе почек, шеи, вдоль верхней части спины, на плечах, и составляет около 5 % от массы тела.
Также в организме младенцев иногда бурый жир смешан с белым. Для малышей коричневая субстанция имеет огромное значение, так как она защищает их от гипотермии, из-за которой недоношенные часто умирают. Благодаря этому компоненту новорожденные менее чувствительны к холоду, чем люди постарше.
Клетки бурых обладают уникальным качеством - в них находится огромное количество митохондрий (органелл, способствующих накоплению энергии). Благодаря им они, в сущности, и имеют свой цвет. Митохондрии содержат специфический белок UCP1, который, минуя ступень моментально трансформирует жирные кислоты в тепло.
Триглицериды (липиды), имеющиеся в составе жира, являются материалом, из которого может быть произведено тепло (АТФ). Когда младенцу необходимо много энергии (к примеру, чтобы согреться), жиры претерпевают липолиз. В итоге появляются жирные кислоты, которые UCP1 в клетках бурого сала трансформирует в тепло. В результате наблюдается уменьшение запаса жировых отложений. Сначала расходуются триглицериды в бурой субстанции, а когда запасы липидов начинают таять, то и в постылой белой.
В итоге организм снижает свой вес. Впрочем, для эффективности процесса малыш, появившийся на свет, должен хорошо питаться (для активации липолиза нужна энергия) и нормально дышать (для трансформации жирных кислот требуется кислород).
К сожалению, у взрослого этот механизм постепенно ослабевает. Уже через пару недель после рождения дрожь (реакция на переохлаждение) замещает действие бурой субстанции, особенно если малышей тепло одевают и держат их в жарком помещении.
Сегодня обнаружилось, что бурый жир у человека взрослого имеется. Долгое время считалось, что это вещество утрачивает свою значимость к концу первого года жизни людей. Однако в 2008 году специалисты определили, что бурая не просто пребывает в теле взрослых (это стало известно ещё в 1908 году), но и активируется холодом.
Это открытие сделали с помощью новой технологии визуализации активного обмена веществ в ткани. Были использованы эмиссионно-позитронная и компьютерная томографии, которые показали, что в теле взрослого индивидуума находится около 20-30 граммов (так немного) бурого функционального жира, в основном в надключичной зоне.
Известно, что PET-CT фиксирует метаболическую деятельность ткани. Физиолог Ваутер ван Маркен Лихтенбелт сообщил, что группе молодых людей (24 человека) выдали точную дозу радиоактивной глюкозы. Это было сделано для того, чтобы далее иметь возможность обнаружить активный бурый жир с помощью специфического устройства.
После этого участников исследования привели в помещение, температура в котором не превышала 16 градусов. СТ-сканирование показало, что под кожей груди, шеи и живота 23 человек расположена жировая «полезная» ткань, которая работает, согревая людей в холодной комнате.
Физиолог сказал, что специалисты очень удивились, увидев, что её так много и у такого большого числа людей. Когда же при комнатной температуре обследовали трёх участников, бурую субстанцию не обнаружили. Эксперты считают, что ткань не исчезла, а просто прекратила свою работу.
Итак, вы знаете, где у человека находится бурый жир. Он равен не более 1-2 % от веса тела. И всё же, когда стимулирует эту ткань у переохлаждённых млекопитающих, привыкших к холоду, она повышает её теплопродукцию. Выработанная таким образом энергия может достичь одной трети всей дополнительно созданной теплоты в организме. Когда бурый жир активирован, он тратит до 300 Ватт (некоторые называют 400 Ватт) на килограмм массы взрослого индивидуума.
Известно, что человек среднего веса в состоянии покоя сжигает примерно 1 кВт энергии. Активировав бурый жир, можно лежать на кровати и расходовать в двадцать раз больше сил, чем ранее.
Какие функции выполняет бурый жир? Он помогает ликвидировать сало. Если он активирован, жирные кислоты из белой жировой ткани перекачиваются в бурую. Белая субстанция откладывается в капсулах и сальниках внутренних органов, под кожей. Бурая, вместо накопления энергии, сжигает её в огромных количествах. В итоге выделяется тепло. Этот процесс называют термогенезом, который начинает свою работу из-за избыточного потребления еды.
Белый и бурый жир - это две разные субстанции. Окислительная способность бурого вещества в 20 раз больше, чем у белого. В коричневой ткани при термогенезе действует белок термогенин, который способствует разобщению дыхания и окислительного фосфорилирования.
Итак, мы выяснили, что такое бурый жир. Как увеличить его количество в человеческом организме, чтобы эффективно бороться с ожирением? Для решения этой проблемы учёные применяют не только лекарственные, но и хирургические средства: с помощью липосакции они обычный белый жир извлекают, трансформируют его в бурый, и снова имплантируют человеку.
Теоретически для того, чтобы похудеть, нужно либо повысить активность коричневой субстанции при обычной температуре, либо увеличить её количество, либо выполнить и первое, и второе.
Специалисты Диабетической Ассоциации США считают, что в коричневом жире содержатся весьма важные резервы для пациентов, страдающих диабетом и ожирением. Известно также, что у полного человека активность бурого жира подавлена, а его количество снижено. Поэтому в ближайшем будущем возможно возникновение новых медикаментозных и иных методов накопления и активации этого «полезного» вещества у взрослых людей.
Бурый жир – жировая ткань, присутствующая в организме млекопитающих наряду с белым жиром. Функция терморегуляции – переводит калории в тепло. Содержит много капилляров, так как потребность в насыщении кислородом выше, чем у жировой прослойки белого цвета. Бурую (коричневую) окраску дает железо, находящееся в митохондриях. Коричневый жир – природный жиросжигатель , так как превращает в энергию липиды белого жира.
В организме новорожденного бурый жир составляет 5 %. Из-за маленьких размеров тела младенцы интенсивно расходуют тепло, организм регулирует температуру недостаточно (дети не умеют дрожать, когда чувствуют холод). С переохлаждением справляются островки бурого жира, которые сосредоточенные в вокруг шеи, на спине и плечах.
По мере взросления жировые отложения этого типа уменьшаются, худеть труднее. Поэтому проблемы с лишним весом возникают у людей среднего и старшего возраста чаще, чем у молодежи. На количество бурого жира влияет генетическая предрасположенность, половая принадлежность (у мужчин меньше, чем у дам), баланс глюкозы и чувствительность к инсулину (чем ниже уровень сахара, тем толще «полезная» жировая ткань), прием бета-блокаторов, содержание , выработка иризина за счет физических нагрузок (увеличивают).
Снижение температуры тела заставляет бурый жир активизироваться, интенсивнее замещать белый жир и вырабатывать тепло для восстановления равновесия. Это свойство применяется для наращивания подкожного коричневого жира, что помогает бороться с чрезмерным весом. Обмен веществ из-за холода ускоряется, лишние запасы сжигаются.
Процедуры по охлаждению организма выполняйте постепенно, иначе вместо похудения простудитесь. Рецепторы, сообщающие мозгу о понижении температуры окружающей среды, функционируют на поверхности кожи. Переохлаждение ядра тела опасно.
Мелатонин
– гормон, отвечающий за регулирование суточных ритмов. Замедляет старение, влияет на иммунитет, эндокринные процессы, пищеварение, давление крови. Увеличение этого вещества в организме благотворно влияет на формирование отложений бурого жира. Недостаток гормона компенсируют БАД. Ожирение (интересный факт, с ожирением 2 степени и выше в армию не берут) — прямое следствие недостаточной выработки мелатонина. Естественный способ справится с нехваткой мелатонина – нормализация сна. . Это поможет похудеть и справиться с другими проблемами, к которым ведет бессонница. Значение мелатонина в борьбе с лишним весом важно для людей старше сорока, так как количество жира коричневого цвета убывает и нуждается в восполнении.
Меры по естественному восстановлению сна
Иризин преобразует белые жировые отложения в бурые. Это гормон, выделяющийся во время физических упражнений и препятствующий ожирению. Во время спортивных занятий или других силовых нагрузок энергия расходуется интенсивнее, чем надо для достижения результата.
Попытки создания чудо-препарата для людей на основе иризина пока не дали ощутимых результатов. У человеческого бурого жира другой состав, чем у мышиного, под воздействием гормона происходит замещение отдельных клеток «вредного» жира «полезным». Насильственное ускорение обмена веществ – грубое вмешательство в работу организма, побочные эффекты перекрывают пользу. Инъекции иризина и трансплантация бурого жира как способы борьбы с ожирением — тема дальнейших исследований и экспериментов.
Бурый жир – природный помощник в борьбе с ожирением. Увеличение и активизация этого вида подкожной ткани с помощью термодиеты, физических упражнений, нормализации сна – естественные способ держать вес в норме. Правильное питание и здоровый образ жизни усилит и закрепит результаты.
No tags for this post.Кирилл Стасевич
У врачей есть все основания считать, что избыточный вес до добра не доводит. Как правило, с повышенной массой тела связан целый комплекс расстройств: от сердечно-сосудистых до обмена веществ. А число людей с той или иной формой ожирения постоянно растёт.
Как можно удержать вес в пределах нормы? Ответ, казалось бы, проще некуда - меньше ешьте, больше двигайтесь. В действенности этих средств никто не сомневается, однако помогают они далеко не всем. У некоторых людей особенности обмена веществ таковы, что жир накапливается при любой диете. Порой мы просто не можем противиться чувству голода: мозг требует калорий без оглядки на избыточный вес. Выполнять предписания насчёт физической нагрузки тоже не всегда удаётся, особенно жителям городов.
Поэтому ожирение стало одной из самых изучаемых тем в современной медицине, и усилия многих исследователей направлены на поиск средства, которое помогло бы предотвратить накопление жира. Можно, например, попытаться изменить пищевое поведение через мозг и нейроэндокринную систему. Другой путь помешать накоплению жира - воздействие на кишечную микрофлору, поскольку именно от неё во многом зависит, что из пищи будет всасываться в кровь, а что нет. Наконец, избыток липидов можно просто сжечь, то есть расщепить их в каких-нибудь обменных процессах.
Между тем жир жиру рознь. То, что откладывается на ягодицах и на талии, это белая жировая ткань, состоящая преимущественно из белых адипоцитов (жировых клеток). Их функция - запасать разнообразные липиды, и выглядят они как огромная жировая капля. Цитоплазма, ядро и другие компоненты клетки в них есть, но они ютятся где-то между липидной массой и мембраной. Иначе выглядят клетки бурого жира: в них жировых капель несколько, и в цитоплазме очень много митохондрий, которые благодаря железосодержащим белкам придают клеткам более тёмный, бурый цвет.
С биохимической точки зрения клетки бурого жира устроены на первый взгляд бессмысленно. В их митохондриях разорвана связь между окислением органических молекул (то есть липидов) и синтезом энергетических молекул АТФ. Как известно, в ходе окисления молекул в митохондриях на их внутренних мембранах создаётся градиент протонов: по одну сторону мембраны протонов больше, чем по другую. Этот градиент нужен для того, чтобы работал встроенный в мембрану фермент для синтеза АТФ: энергия, запасённая в химических связях АТФ, легко высвобождается и используется в подавляющем большинстве молекулярных процессов в клетке. А вот в буром жире энергия от окисляемых продуктов в АТФ почти не запасается. Но и впустую она не тратится, а уходит в тепло.
Все клетки в той или иной степени позволяют какой-то доле получаемой энергии утекать в тепло, однако клетки бурого жира специализированы именно на этой функции - создавать тепло из запасённых липидов. Легко догадаться, что бурые адипоциты служат важным элементом системы терморегуляции у теплокровных животных. На самом деле зоологи давно заметили, что бурый жир особенно развит у зверей, впадающих в зимнюю спячку. Поддерживать температуру тела с помощью других механизмов, например дрожанием, «спящие» звери не могут, и бурый жир приходится весьма кстати.
Бурый жир защищает от переохлаждения и младенцев, - у них он составляет до 5% от массы тела. У взрослых людей, как полагали до недавнего времени, бурые адипоциты перестают выполнять свою функцию, теряют митохондрии и превращаются в подобие обычных белых жировых клеток.
Однако несколько лет назад бурый жир нашли и у взрослых. Оказалось, какая-то его часть остаётся в районе шеи, плеч и верхней части грудной клетки. Более того, выяснилось, что количество бурого жира у взрослых увеличивается на холоде, что понятно, ведь бурый жир нужен именно для обогрева.
И поскольку «топка» бурого жира работает на липидах, сама собой возникла идея: нельзя ли использовать его для избавления от избыточного веса? Но тогда нужен некий «рубильник», который активировал бы бурую жировую ткань, когда это нужно. Чтобы реализовать эту идею, требуется, во-первых, понять молекулярные и клеточные механизмы, которые обеспечивают появление бурого жира в организме, а во-вторых, убедиться, что он действительно помогает от ожирения и сопутствующих проблем с обменом веществ.
Хотя клетки бурого жира находили не только в специальных «депо», но и в толще белого жира, считалось, что у них всё равно существуют свои особые предшественники, которые потом развиваются в бурые адипоциты. Однако исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выяснили, что белый жир и бурый жир могут непосредственно превращаться друг в друга. Эксперименты ставили на мышах, у которых следили за отдельными клетками белого жира: при понижении температуры эти клетки «бурели», а при повышении «белели». Получается, что бурый жир может образовываться непосредственно из жира белого.
Бурая жировая ткань густо пронизана кровеносными сосудами; они не только приносят ей топливо, но и забирают с собой тепло. Удалось даже найти нервные клетки, которые дают сигнал к расщеплению жиров, - ими оказались некоторые нейроны гипоталамуса. Они контролировали именно метаболическую активность клеток бурого жира. То есть аппетит и потребление пищи оставались прежними, но зато в бурожировой «топке» сжигалось большее количество калорий.
Мозг может управлять бурым жиром не только с помощью собственно нейронных сигналов, но и с помощью гормонов-нейропептидов, называемых орексинами. Эти нейропептиды синтезируются опять же в гипоталамусе, участвуют в регуляции циклов сна - бодрствования и влияют на энергетический обмен и аппетит. Оказалось, что орексины напрямую действуют на клетки белого жира, способствуя их превращению в бурые адипоциты. (Возможно, что одним лишь прямым влиянием дело не ограничивается, поскольку орексины включены в сложную систему нескольких нейропептидов, контролирующих метаболизм, и могут действовать на бурый жир через своих «агентов влияния».) Если у мышей гены орексинов отключали, животные набирали вес даже при умеренном питании.
Не стоит, однако, думать, что бурый жир находится под опекой всего лишь пары-тройки нейропептидов и группы нервных клеток. Самое деятельное участие в превращении одной жировой ткани в другую принимает иммунная система. Несколько лет назад исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) обнаружили, что макрофаги, присутствующие в белом жире, понуждают жировые клетки при понижении температуры стать бурыми. Обычно о макрофагах говорят как о клетках-«уборщиках», которые ликвидируют последствия «иммунных войн», и их активная роль в метаболизме выяснилась лишь недавно. Под действием особых сигнальных белков макрофаги понуждают жировую ткань к сжиганию своих запасов. А буквально недавно удалось связать иммунные сигналы, управляющие макрофагами, с работой мышц. При физических упражнениях и опять-таки при понижении окружающей температуры из мышц высвобождается особый гормон (называемый метеорин-подобным гормоном), который через иммунные сигнальные белки интерлейкины действует на макрофаги, находящиеся в жировой ткани, а дальше всё разворачивается по вышеописанному сценарию.
Расшифровка механизмов управления бурым жиром обычно сопряжена с поиском молекулярных «волшебных кнопок» - регуляторных белков, с помощью которых можно активировать появление новых бурых клеток или усилить их активность. Так, недавно исследователи из университета Содружества Виргинии (США) опубликовали статью, в которой предлагали на роль включателя бурого жира фермент киназу Tyk2. До сих пор этот фермент изучали как один из перспективных противораковых белков. (Здесь можно вспомнить о том, что ожирение часто развивается вместе с онкологическими заболеваниями.) Таких примеров много, сообщения о белках-активаторах бурого жира появляются регулярно. Естественно, в каждой подобной работе проверяется их влияние на избыточный вес. Пока что всё, что активирует бурый жир, помогает от лишнего веса избавиться. Но помогает ли бурый жир избавиться от метаболических проблем, сопровождающих ожирение?
Исследователи из Онкологического института Даны - Фарбера (США) ответили на этот вопрос утвердительно. Они нашли белок, связывающий тепловое сжигание калорий с воспалительными процессами, которые начинаются в чрезмерно разросшейся жировой ткани. Именно воспаление, как считается, провоцирует устойчивость тканей и органов к инсулину, что есть прямая дорога к диабету второго типа. Оказалось же, что белок TRPV4, содержащийся в белых адипоцитах, мешает сжиганию жира и способствует воспалительным процессам в жировой ткани. Если синтез TRPV4 подавляли, то ни ожирения, ни воспаления у подопытных животных не было, хотя питались они высококалорийной жирной пищей. На самом деле в других работах тоже отмечалась связь между активацией бурого жира и исчезновением признаков диабета, однако нужно было найти именно конкретное молекулярное связующее звено. Им оказался TRPV4. Правда, надо учитывать, что исследования такого рода лишь одним звеном не ограничиваются и обычно молекулярные биологи достают за пойманное звено целую сигнальную цепочку, каждый член которой может стать мишенью для лекарств.
В основном подобные эксперименты ставятся на мышах, так что резонно было бы задать вопрос, насколько полученные результаты можно экстраполировать на человека. Но буквально в июле этого года в журнале «Diabetes» вышла статья, в которой сотрудники медицинского отделения Техасского университета в Галвестоне (США) пишут об однозначной связи между количеством бурого жира у человека, уровнем глюкозы в крови и реакцией клеток на инсулин. Чем активней был бурый жир, чем больше его было, тем больше калорий сгорало и тем активней глюкоза всасывалась из крови в клетки тканей. Так что бурый жир действительно мог бы стать хорошим медицинским инструментом в борьбе с ожирением и диабетом, и учёные не зря ищут средство, с помощью которого можно было бы быстро и эффективно активировать бурую жировую ткань.
Большая часть таких поисков нацелена на молекулы-мишени, вовлечённые в управление бурым жиром. Различные подходы отличаются тут по эффективности и вероятности побочных эффектов. Например, сотрудники биотехнологической компании «Genetech» утверждают, что могут активировать бурые адипоциты и нормализовать обмен веществ всего одной инъекцией антител, активирующих клеточные рецепторы к гормону FGF21 (фактору роста фибробластов 21). У мышей с диабетом, получивших инъекцию, уровень глюкозы целый месяц держался в норме, а сами мыши похудели на 10%. Однако антитела эти испытаны пока что только на животных. С другой стороны, исследователи из Кембриджа (Великобритания) полагают, что предпочтение нужно отдать «их» белку под названием BMP8B, который не просто активирует бурый жир, но делает это очень специфично - то есть, подействовав каким-то препаратом на BMP8B, мы почти не рискуем задеть другой молекулярно-клеточный процесс. Стоит также упомянуть недавно открытый гормон ирисин, - он спасает от ожирения и диабета, превращая белый жир в бурый, и при этом способствует нарастанию мышечной ткани. То есть действие этого гормона сходно с походом в тренажёрный зал: минус жир, плюс мышцы.
Среди разных советов, как активировать бурый жир, оригинально выглядит предложение использовать виагру. О том, что этот легендарный препарат ещё и от ожирения помогает, сообщили исследователи из Боннского университета (Германия), опубликовавшие в прошлом году статью в «The Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology». Виагра, или силденафил, увеличивала количество бурого жира у мышей, а кроме того, подавляла воспалительные процессы в белой жировой ткани.
Ну а может ли человек сам поспособствовать увеличению в организме доли бурого жира, не дожидаясь появления лекарственных препаратов? Такой способ есть, и это - спорт и физкультура. Выше мы уже упоминали про метеорин-подобный гормон, высвобождающийся из мышц при физическом напряжении. Также мышечные нагрузки увеличивают синтез в мышцах транскрипционного фактора PGC-1α, который включает в клетках белого жира гены, превращающие их в бурые адипоциты. (Белковый фактор PGC-1α работает в сигнальной цепочке, связанной с белком TRPV4, с помощью которого удалось «связать» бурый жир с диабетом.)
Если же вы не хотите тратить время на физические упражнения, похудеть вам помогут друзья. В 2011 году исследователи из университета Огайо (США) выяснили, что повышенная социальная активность помогает толстым мышам сбросить вес, а худых защищает от ожирения, даже если кормить их жирной пищей. Общение с другими мышами увеличивало в организме животных долю бурого жира, а связующим молекулярным звеном был довольно известный белок под названием «нейротрофический фактор мозга» (BDNF), уровень которого повышался в нервных клетках во время интенсивной социальной жизни.
Наконец, ещё один способ активации бурого жира, который сам собой напрашивается, это холод. Действительно, если активность бурых жировых клеток увеличивается от холода, то почему бы тем, кто страдает от избыточного веса, не помёрзнуть в терапевтических целях? Оценить эффективность такого способа попытались сотрудники университета Маастрихта (Нидерланды). В течение 10 дней они заставляли добровольцев по шесть часов каждый день сидеть в помещении с температурой воздуха 15 о C. Бурый жир у участников эксперимента действительно активировался, они переставали мёрзнуть, а их энергетические расходы возрастали на 30%. Правда, пока всё равно непонятно, достаточно ли такой активации для действительно значимого похудания.
Но если не хватит одного бурого жира, поможет белый, - он, как оказалось, тоже может расщеплять жир с выделением тепла, если вокруг холодает. Исследователи из Гарварда (США) выяснили, что белые адипоциты сами, без вмешательства нервной системы и независимо от бурого жира, могут чувствовать холод и участвовать в терморегуляции.
Справедливости ради нужно сказать, что с бурым жиром связаны некоторые данные, которые могут охладить энтузиазм по его поводу. Например, он, как ни странно, увеличивал в отдельных экспериментах риск атеросклероза, провоцируя увеличение доли «плохих» жиров - липопротеинов низкой плотности - в крови. Впрочем, эти результаты нужно ещё подтвердить в клинических исследованиях.
Не исключено, что разнообразие липидных тканей не ограничивается белым и бурым жиром. Два года назад сотрудники Онкологического института Даны - Фарбера (США) обнаружили, что в организме человека есть ещё и бежевый жир. Его клетки похожи на клетки бурого жира и также сжигают избыток липидов с образованием тепла, но отличаются по некоторым существенным биохимическим и генетическим характеристикам. Возможно, что те адипоциты, которые у человека считаются бурыми, на самом деле бежевые. Впрочем, даже если взрослый бурый жир действительно ненастоящий, исследователям просто нужно переключиться на бежевый», который тоже можно использовать для регуляции метаболизма и предотвращения ожирения.
Жир в теле человека неодинаков по своей структуре. Различив его по цвету, учёные выделяют белый, бурый и бежевый жир. Как похудеть, зная их особенности, читайте в статье.
Я уже писала о том, что в зависимости от происхождения и места расположения, существует три вида жиров в теле: висцеральный, подкожный и жир, определяемый половой принадлежностью. Но жир ещё можно классифицировать по его строению. По этому критерию он бывает трёх типов.
Клетка белого жира состоит из одной большой жировой капли. Этот жир располагается на бёдрах, ягодицах, вокруг талии, т.е. по месту локализации — это жир, определяемый половой принадлежностью. Так же белым жиром является подкожный жир. То есть это именно та жировая ткань, которую наш организм запасает на экстренный случай и которая нам так не нравится.
Чтобы избавиться от белого жира необходимо, как и в случае с подкожным жиром, и жиром, определяемым половой принадлежностью, одновременно использовать правильное питание и физические нагрузки.
Клетки бурого жира состоят из нескольких жировых капель. В них содержится много митохондрий, благодаря которым эти клетки могут потреблять значительное количество кислорода. А без кислорода жир в качестве источника энергии использоваться не может.
Основная функция бурого жира – . То есть он включается в работу, когда необходимо «обогреть» тело. Больше всего бурого жира у животных, которые впадают в спячку и, соответственно, не могут повышать температуру за счёт двигательной активности.
У человека бурый жир встречается у новорожденных и составляет до 5% от общей массы. Он помогает детям поддерживать необходимую температуру тела пока не выработаются другие механизмы. Локализация бурого жира – область шеи, лопаток, ключиц. Однако очень быстро у детей формируется более совершенный механизм поддержания температуры – дрожание, и постепенно бурый жир прекращает выполнять свою функцию.
С точки зрения людей, следящих за своей фигурой, этот жир является предпочитаемым, так как бурая жировая ткань в организме человека «добровольно» стремится быть использованной на благо нашего «тепла». Вопрос в другом:
Ответ на это наука искала достаточно долго. Продолжительный период времени считалось, что бурая жировая ткань у взрослых людей отсутствует. Потом в начале 20-го века её всё-таки обнаружили в совсем небольших количествах в области ключиц, шеи и лопаток, но как на этот жир воздействовать не придумали и, в конечном счёте, решили, что из-за малого количества его невозможно активировать. Про бурый жир забыли на достаточно долгий промежуток времени.
Но переломный момент произошёл в 2008 – ом году. Тема бурого жира стала актуальной, как это часто бывает в науке, совершенно случайно. Проводились исследования с помощью позитронно-эмиссионной томографии и обнаружили не только, как тогда думали, бурый жир в теле взрослого человека, но и увеличение количества его клеток при понижении температуры.
Ещё одной особенностью было то, что чем более «стройным» был тип телосложения человека, тем больше бурого жира было обнаружено в его теле. С точки зрения житейской логики – это не удивительно, ведь бурый жир обеспечивает в организме именно функцию поддержания температуры, а худым людям намного сложнее согреться.
Совершенно не удивительно,что эти особенности не были обнаружены раньше. Просто никому не пришло в голову проводить исследования в условиях низких температур.
После этих открытий было решено, что клетки бурой жировой ткани способны синтезироваться из белой при понижении температуры. Может быть именно тогда появились рекомендации в стиле: если хотите похудеть, нужно находиться в прохладном помещении.
Позже всё-таки выяснилось, что жир, найденный во время исследований в организме взрослых имеет структуру, отличающуюся от бурого. Этот вид соединительной ткани назвали бежевый жир . Функции бежевого жира такие же, как и бурого – образование тепла. В принципе, всё, что говорили о буром жире у взрослого человека верно, просто называют его теперь бежевым и появились некоторые уточнения относительно механизмов его работы. Именно из-за введения нового понятия началась большая путаница в источниках информации, т.к. многие до сих пор говорят только о двух видах жира – белом и буром. И конечно, полного обновления информации ждать придётся долго.
Так же развеялся миф о том, что (теперь уже) бежевая жировая ткань способна образовываться из белой. В действительности, у бежевого жира есть клетки-предшественники, которые располагаются среди клеток белого жира и просто «дремлют» до того момента, пока не появится фактор, который их активирует. После чего они быстро «просыпаются», «вырастают» и начинают выполнять свои функции.
На основании всего вышеописанного можно сделать вывод – чтобы похудеть, нужно активировать бежевые жировые клетки, которые будут выделять тепло, а значит тратить много энергии. Соответственно, нужно создавать условия с пониженной температурой. Однако мёрзнуть в целях похудения — решение не самое разумное. Но никто и не говорит о жизни в холодильной камере. Температура в +19° – уже считается не очень комфортной для организма и требует большего теплообразования. Именно поэтому начиная с осени, нам обычно хочется больше кушать – больше энергии тратится на обогрев тела. Устраивайте тренировки на улице, когда это возможно, и расход энергии увеличится.
Безусловно, с помощью только проветривания помещений сильно не похудеешь 🙂 Но у нас ещё есть возможность тренироваться, чтобы избавиться от жира !
Относительно недавно учёные открыли гормон иризин . Предполагается, что он активирует метаболизм жиров и запускает процессы термогенеза, а значит – работу клеток бежевого жира. И самое главное – иризин начинает вырабатываться в ответ на физическую нагрузку.
Нужно признать, что на сегодняшний день, основная масса исследований по вопросам бурого/бежевого жира проводились на мышах и крысах. Но раз учёные считают их результаты эквивалентными для людей, наверное, мы должны им верить 🙂
