Moleculaire, cellulaire en genetische karakterisering van menselijk vetweefsel en zijn rol in het metabolisme

Meer dan ooit tevoren eten mensen meer calorieën uit voedsel dan wat ze verbranden door lichaamsbeweging en andere activiteiten, en deze onevenwichtigheid veroorzaakt de stijgende percentages van zwaarlijvigheid en diabetes in de VS en de rest van de wereld. De verschillende soorten lichaamsvet staan ​​hierbij centraal. Het witte vet slaat overtollige calorieën op die uit voedsel komen, terwijl bruin vet - ook bekend als bruin vetweefsel of BAT - de energie uit voedsel verbruikt om warmte te genereren. Dit belangrijke proces in BAT wordt bereikt door de werking van een speciaal eiwit dat alleen in BAT voorkomt, ontkoppelingseiwit 1 (UCP1) genoemd. Vroeger geloofden wetenschappers dat BBT alleen belangrijk was bij kleine dieren en menselijke baby's, maar onlangs hebben wij en anderen ontdekt dat volwassen menselijke BAT (hBAT) als reactie op milde blootstelling aan kou meer glucose verbruikt dan enig ander weefsel. Daarnaast kan BBT bij de mens ook gewichtstoename tegengaan door actiever te worden bij een verhoogde voedselconsumptie. Dit fenomeen is al aangetoond bij muizen en ratten, en de aanwezigheid ervan suggereert dat activering van menselijke BAT kan worden gebruikt als een veilige behandeling voor obesitas en stofwisselingsziekten. Ten slotte wijst opkomend bewijs erop dat menselijke BAT een endocrien orgaan kan zijn, wat betekent dat het hormonen afgeeft aan het bloed en ook andere organen van het lichaam reguleert, waaronder de skeletspieren, de lever en de bètacel van de alvleesklier die insuline afgeeft. Als we willen begrijpen hoe hBAT functioneert in de lichaamsfysiologie en zijn vermogen om calorieën te verbranden gebruiken om stofwisselingsziekten zoals diabetes te behandelen, zullen we de uitdaging op verschillende manieren moeten aanpakken. Een belangrijke reden is dat BBT niet gemakkelijk in het lichaam te vinden is en dat de cellen waaruit het bestaat, verschillen, afhankelijk van waar ze zijn en wat het lichaam nodig heeft. Bruin vet is samengesteld uit ten minste twee bekende soorten afzonderlijke cellen, "constitutief"/bruin en "induceerbaar"/beige genoemd; en er zijn ook witte vetcellen in wisselende verhoudingen. Aangezien er momenteel geen bekende manier is om de hoeveelheid bruin vet in het lichaam te schatten op basis van een eenvoudige bloedtest, heeft onze laboratoriumgroep met succes vertrouwd op het verzamelen van kleine hoeveelheden vet van de plaats van de operatie bij patiënten die al klinisch geïndiceerde procedures ondergaan. . Informatie verkregen uit deze vetweefsels heeft vragen beantwoord met betrekking tot (a) hoe bruine vetcellen zich ontwikkelen uit onrijpe stamcellen; (b) welke genen actief zijn; en (c) hoeveel calorieën het bruine vet kan verbranden. Deze eerdere studies hebben ook de voorlopige cellen opgeleverd die nodig zijn voor het ontwikkelen van langdurige menselijke bruine en witte cellen die voor onbepaalde tijd in het laboratorium kunnen worden gekweekt. Ondanks deze vooruitgang is er nog veel onbekend over de functionele verschillen tussen bruine en beige vetcellen en hoe deze het metabolisme kunnen beïnvloeden bij mensen van verschillende leeftijden, geslachten en genetische achtergronden, evenals de veranderingen die worden gezien in de bruine vetcellen bij verschillende ziekten. Het doel van dit onderzoek is om deze en aanverwante vragen te beantwoorden.