Накапливающийся белый
В человеческом организме существует два основных типа адипоцитов, или жировых клеток: белые и бурые (коричневые). Первые содержат одну большую липидную каплю и, как правило, группируются в соединительных тканях чаще всего под кожей (подкожный жир) и в брюшной полости (висцеральный жир). Главная задача белых жировых клеток – накопление энергии. Именно они преобразуют глюкозу, получаемую с пищей, в липидные капли, обычно в виде молекул, называемых триглицеридами.
Во время голодания или при увеличении потребности в энергии эти липидные капли могут превращаться в жирные кислоты. Они являются строительными блоками жиров, которые всасываются в кровь. Кроме того, белые жировые клетки производят сигнальные молекулы, которые регулируют аппетит и энергетический баланс. Однако чрезмерное накопление липидов в белой жировой ткани приводит к гипертрофии адипоцитов и хроническому слабому воспалению, которое является основной причиной инсулинорезистентности, связанной с ожирением, и, как следствие, метаболических заболеваний.
Теплотворный бурый
Бурые жировые клетки меньше белых, и каждая из них имеет множество маленьких липидных капель. Они также содержат много генерирующих энергию органелл, называемых митохондриями, и богаты железом, которое при воздействии кислорода и придает им коричневый цвет.
Долгое время считалось, что бурые жировые клетки встречаются только у новорожденных и исчезают в младенчестве. Однако в 2009 году ученые установили, что они есть в организме на протяжении всей жизни, но в очень небольших количествах. У взрослых людей всего 50–100 г бурого жира, который располагается между лопатками, на шее, вдоль спинного мозга и над ключицами, но он может появляться в других частях тела, например вокруг жизненно важных органов.
Главная задача коричневых жировых клеток – превращать пищу в тепло. Они являются основным звеном так называемого не дрожащего термогенеза. При низких температурах эти клетки активируются и используют сахар и жир из крови для выработки тепла в организме. Способность бурого жира производить тепло в 300 раз (на единицу массы) больше, чем у любой другой ткани. Всего 50 г активного коричневого жира может составлять 20% ежедневных энергетических затрат.
Еще одна полезная функция бурого жира – способность фильтровать и удалять аминокислоты с разветвленной цепью из крови. Такие аминокислоты (лейцин, изолейцин и валин) содержатся в яйцах, мясе, рыбе, курице и молоке. В нормальных концентрациях они необходимы для хорошего здоровья, но в чрезмерных количествах связаны с диабетом и ожирением. Исследователи обнаружили, что чем меньше в организме человека бурого жира, тем более он склонен к развитию этих заболеваний.
Хирургическим путем
Возможность менять цвет, а следовательно, и тип жировых отложений настолько привлекательна, что к решению этой задачи подключились не только фармацевты, но и хирурги. Так, специалисты Школы инженерии и прикладных наук Колумбийского университета (США) работают над инновационным методом, позволяющим преобразовывать белый жир в коричневый вне тела, а затем повторно имплантировать его пациенту, используя процедуры липосакции и трансплантации, обычно выполняемые в пластической хирургии.
Третий тип
Недавно был обнаружен третий тип жировых клеток, которые назвали бежевыми. Они занимают промежуточное место между белыми и коричневыми. Бежевые клетки происходят из белых в результате процесса, называемого «потемнением», и, соответственно, находятся в тех же анатомических областях. При этом они функционируют, как коричневые жировые клетки, т.е. не накапливают, а сжигают энергию для производства тепла.
Исследования показывают, что бежевые жировые клетки, также как и бурые, связаны с улучшением здоровья. Они способствуют потере веса, которая может предотвратить ожирение и другие сопутствующие заболевания, например диабет II типа и неалкогольную жировую болезнь печени (НАЖБП). Бежевый жир также повышает чувствительность к инсулину, препятствует накоплению «плохого» холестерина и образованию атеросклеротических бляшек в сосудах.
Другими словами, если бы вместо белой жировой ткани мы бы имели бежевый и бурый жир, то были бы надежно защищены от многих метаболических заболеваний и не беспокоились бы о лишних килограммах. Мечта, скажете вы? Да, но она может
стать реальностью, ответят ученые, которые активно исследуют процесс «потемнения» белых жировых клеток и ищут способы его ускорить.
«Перекрашивание» клеток
С точки зрения клеточной биологии жировая клетка может менять цвет только одним из двух способов: переключить свои соответствующие гены в процессе, известном как трансдифференцировка, или вернуть зрелые жировые клетки в их общую родительскую форму (дедифференцировка), а затем перепрограммировать их гены (редифференциация). Эти изменения могут происходить как в лабораторных, так и в естественных условиях. Более того, известно, что некоторые факторы могут запустить и даже ускорить процесс естественных изменений. Так, превращение белого жирав бежевый обычно происходит под воздействием низкой температуры чуть выше точки дрожания, которая в среднем составляет около 11 °C для женщин и 9 °C для мужчин. Однако, чтобы увидеть какие-либо реальные изменения, мерзнуть нужно регулярно не менее двух часов за «сеанс».
Исследования показали, что потемнению белых жировых клеток также способствуют физические упражнения и здоровый сон. Ученые установили, что в процесс активации бурых жировых клеток и потемнения белых вовлечены гормоны иризин, выделяющийся мышцами в ответ на физические упражнения, и мелатонин, концентрация которого в сыворотке крови ночью в 30 раз больше, чем днем. Легкий
психологический стресс, который повышает уровень кортизола, также стимулирует активность и выработку тепла бурыми и бежевыми жировыми клетками. Исследователям известно, что в этом процессе большое значение имеют нервная и иммунная системы, однако пока еще не до конца ясно, в чем именно заключаются их роли.
В поисках волшебной таблетки
Поскольку потемнение белых жировых клеток дает огромный потенциал для улучшения здоровья и профилактики метаболических заболеваний, ученые ищут способы фармакологической активации этого процесса. Другими словами, они мечтают создать «волшебную таблетку», которая бы вызывала потемнение белого жира, заставляла организм активнее преобразовывать энергию в тепло и защищала бы человека от ожирения и сахарного диабета. И хотя их работа еще далека от завершения, некоторые успехи все-таки есть.
В одном исследовании, например, нестероидный противовоспалительный препарат индометацин продемонстрировал способность вызывать дифференцировку бурых жировых клеток и увеличивать их количество, а также снижать уровень глюкозы в крови натощак у мышей, которым давали пищу с высоким содержанием жиров. Полезные метаболические эффекты продемонстрировал также препарат мира-бегрон – агонист β3-адренергических рецепторов, применяемый для лечения гиперактивного мочевого пузыря.
В экспериментах на мышах он значительно усиливал активность бежевого и бурого жира, способствовал потемнению белых жировых клеток, повышал толерантность к глюкозе и чувствительность к инсулину.
В качестве активаторов процесса потемнения ученые также исследуют некоторые диетические добавки и растительные вещества. Так, отдельные работы демонстрируют эффективность:
- тимохинона – фитохимического соединения, содержащегося в эфирном масле тмина;
- ресвератрола – природного фитоалексина, которым богаты красное вино, кожура винограда, какао, орехи;
- кверцетина – флавоноида из растений преимущественно красного и багрового цвета;
- кордицепина – производного аденозина, которое изначально было обнаружено в грибах рода кордицепс.
Потемнению белой жировой ткани также способствуют полиненасыщенные жирные кислоты омега-3.
