Получены данные о присутствии в организме термочувствительных жировых клеток, обеспечивающих комфорт и поддержание жизненных функций в низкотемпературной среде.
Жиры являются важнейшей составляющей рациона питания человека, среди особо важных функций жиров — терморегуляция. После расщепления жиров, проступивших с пищей, в организме образуется несколько их видов: белый, классический бурый жир и адаптивный бурый (желтый) жир. Каковы же их функции?
Классический бурый жир при сгорании обеспечивает организму тепло и энергию, поскольку его молекулы небольшого размера и легко расщепляются («сгорают»). Белый жир кумулирует энергию для последующего высвобождения, его молекулы достаточно крупные и трудно поддаются расщеплению. Адаптивный бурый (желтый) жир обладает свойствами как белого, так и бурого жира, в зависимости от потребностей организма, но чаще его функции аналогичны функциям коричневого жира.
Цель нового исследования — определить тип жировых клеток, реагирующих на снижение температуры окружающей среды и поддерживающих необходимую для выживания организма температуру тела. Выявлено, что желтые и белые жировые адипоциты реагируют на снижение температуры с образованием необходимого количества тепла, в то время как клетки классического бурого жира подобных свойств не проявляют.
Расщепление данного типа жировых клеток для поддержания комфортной температуры тела в низкотемпературной среде является важным моментом для регуляции массы тела, поскольку расщепление жира с целью высвобождения энергии предотвращает формирование жировых депозитов в организме. Излишки жира приводят к ожирению и другим обменным заболеваниям, в результате чего организм утрачивает способность расщеплять жиры, продолжая их накапливать.
Понимание механизмов расщепления данного типа жиров является в высшей степени важным. При ощущении холода соответствующая информация поступает в мозг. В мозгу высвобождаются активные химические соединения, которые являются сигналом для жировых клеток к расщеплению и утилизации высвобождающейся энергии в виде тепла для согревания организма. Для исследователей первоочередной интерес представляло выявление типа жировых клеток, способных к самоактивации без участия мозга.
Исходя из предположения, что температура окружающей среды изменяет интенсивность расщепления жиров в организме, жировые клетки мышей подвергли температурной экспозиции в пределах 27–33 ◦С. Указанный температурный режим способствовал экспрессии жировыми клетками генов и белков, необходимых для процессов высвобождения энергии. Любопытно, что при температуре 33 ◦С клетки продуцировали наибольшее количество энерговысвобождающих молекул с повышением интенсивности данного процесса на 20%. Генная экспрессия белков, расщепляющих жировые клетки, продолжалась в течение 8 ч температурной экспозиции. Однако при экспозиции к более теплому температурному режиму через 10 дней уровень генной экспрессии белков, расщепляющих жиры, снизился. Самоуправляемый процесс расщепления жировых клеток оказался динамичным и зависимым от условий окружающей среды. Оставалось выяснить тип жировых клеток, способных к автономному саморасщеплению.
Белые и желтые адипоциты локализованы в подкожной жировой клетчатке, непосредственно под кожей и чувствительны к температурным колебаниям. Клетки бурого жира, напротив, локализованы значительно глубже — в полостях организма, в которых изменения температуры маловероятны. Выявлено, что клетки бурого жира реагируют на температурные изменения только при выделении мозгового рилизинг фактора — химически активного соединения, являющегося сигналом к расщеплению жировых клеток данного типа. В то же время гены и экспрессируемые белки белых и желтых жировых клеток продемонстрировали абсолютную независимость от центральной регуляции ответа организма на понижение температуры.
Классический бурый жир и адаптивный желтый жир утилизируют химическую энергию в виде тепла путем митохондриального расщепления протеина 1. Данный механизм термогенеза является жизненно важным для всех млекопитающих в качестве защиты от холода, а также от ожирения, и, соответственно, от риска развития сахарного диабета 2-го типа. Известно, что холодовой фактор воздействует на организм опосредованно через активацию симпатической нервной системы и бета-адренергическую стимуляцию, однако, в исследовании продемонстрирована прямая активация программы генетического регулирования термогенеза в адипоцитах под воздействием холодового фактора в клеточно-автономном режиме — выявлено прямое реагирование на понижение температуры белых и желтых жировых клеток. Клетки бурой жировой ткани данные свойства не проявили.
Важным является то, что выявленная самоактивация адипоцитов не зависит от классического пути транскрибирования генов — «циклический аденозинмонофосфат (цАМФ)/протеинкиназа А/цАМФ-реактивный элемент».
Полученные данные значительно углубляют понимание роли жировой ткани в процессах терморегуляции, а также альтернативных путей активации термогенеза и их возможного применения в терапии при ожирении и метаболических расстройствах.
В ходе исследования, проведенного на жировых клетках, изолированных от мозга, выявлена способность белых и желтых жировых клеток автономно реагировать на внешние температурные колебания и отсутствие данной способности у клеток классического бурого жира.
Открытие метаболической автономности реагирования белых и желтых жировых клеток на изменения температуры окружающей среды является ключевым моментом в понимании механизма формирования жировых отложений в организме.
Депонирование жиров является жизненно важным физиологическим процессом для нормального функционирования организма в условиях понижения температуры внешней среды. Полученные результаты, а также дальнейшие исследования в данном направлении могут предоставить новые возможности в лечении пациентов с ожирением — практически неизлечимого состояния, обусловленного патологическим накоплением жиров в организме с отсутствием их адекватной утилизации.
Singh А. (2013) Study of temperature-sensitive fat cells may provide new insights on obesity. Medical Daily, July 01 (www.medicaldaily.com/articles/17013/20130701/fat-calls-temperature-sensing-fat-burning-obesity-overweight.htm).
Ye L., Wu.J, Cohen P. et al. (2013) Fat cells directly sense temperature to activate thermogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, July 1 [Epub ahead of print].
Ольга Федорова
