Molekulární, buněčná a genetická charakteristika lidské tukové tkáně a její role v metabolismu

Více než kdy předtím lidé přijímají více kalorií z jídla, než kolik spálí cvičením a jinými aktivitami, a tato nerovnováha způsobuje rostoucí míru obezity a cukrovky v USA a na celém světě. Ústředními hráči v tomto procesu jsou různé typy tělesného tuku. Bílý tuk ukládá přebytečné kalorie pocházející z jídla, zatímco hnědý tuk - také známý jako hnědá tuková tkáň nebo BAT - spotřebovává energii z jídla na výrobu tepla. Tohoto důležitého procesu v BAT je dosaženo působením speciálního proteinu, který se nachází pouze v BAT, nazývaného uncoupling protein 1 (UCP1). Vědci se dříve domnívali, že BAT jsou důležité pouze u malých zvířat a lidských kojenců, ale nedávno jsme my a jiní zjistili, že v reakci na mírné vystavení chladu spotřebuje dospělý člověk BAT (hBAT) více glukózy než jakákoli jiná tkáň. Kromě toho mohou BAT pro lidi také bojovat proti přibývání na váze tím, že se stanou aktivnějšími v prostředí zvýšené spotřeby potravy. Tento fenomén již byl prokázán u myší a potkanů ​​a jeho přítomnost naznačuje, že aktivace lidské BAT by mohla být použita jako bezpečná léčba obezity a metabolických onemocnění. A konečně, objevující se důkazy naznačují, že lidská BAT může být endokrinní orgán, což znamená, že uvolňuje hormony do krve a reguluje také další orgány těla, včetně kosterního svalstva, jater a pankreatické beta-buňky uvolňující inzulín. Chceme-li porozumět tomu, jak hBAT funguje ve fyziologii těla a využít jeho schopnost spalovat kalorie k léčbě metabolických onemocnění, jako je diabetes, budeme muset přistoupit k této výzvě pomocí několika různých metod. Jedním z klíčových důvodů je, že BAT není snadné najít v těle a buňky, které ji tvoří, se liší podle toho, kde se nacházejí a co tělo potřebuje. Hnědý tuk se skládá z alespoň dvou známých typů odlišných buněk, označovaných jako „konstitutivní"/hnědé a „indukovatelné"/béžové; a tam jsou také bílé tukové buňky v různém poměru. Vzhledem k tomu, že v současné době není znám žádný způsob, jak odhadnout množství hnědého tuku v těle z jednoduchého krevního testu, naše laboratorní skupina úspěšně spoléhala na odběr malého množství tuku z místa operace u pacientů, kteří již podstupují klinicky indikované zákroky. . Informace získané z těchto tukových tkání se zabývaly otázkami souvisejícími s (a) tím, jak se hnědé tukové buňky vyvíjejí z nezralých kmenových buněk; b) jaké geny jsou aktivní; a (c) kolik kalorií může hnědý tuk spálit. Tyto dřívější studie také poskytly předběžné buňky nezbytné pro vytvoření dlouhotrvajících lidských hnědých a bílých krvinek, které lze neomezeně pěstovat v laboratoři. Navzdory tomuto pokroku zůstává mnoho neznámého o funkčních rozdílech mezi hnědými a béžovými tukovými buňkami a o tom, jak by mohly ovlivnit metabolismus u lidí různého věku, pohlaví a genetického pozadí, stejně jako změny pozorované v hnědých tukových buňkách při různých onemocněních. Cílem této studie je odpovědět na tyto a související otázky.