Molekularna, komórkowa i genetyczna charakterystyka ludzkiej tkanki tłuszczowej i jej rola w metabolizmie

Bardziej niż kiedykolwiek wcześniej ludzie spożywają więcej kalorii z pożywienia niż spalają podczas ćwiczeń i innych czynności, a ta nierównowaga powoduje rosnące wskaźniki otyłości i cukrzycy w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie. Różne rodzaje tkanki tłuszczowej odgrywają główną rolę w tym procesie. Biały tłuszcz przechowuje nadmiar kalorii pochodzących z pożywienia, podczas gdy brązowy tłuszcz – znany również jako brunatna tkanka tłuszczowa lub BAT – zużywa energię z pożywienia do wytwarzania ciepła. Ten ważny proces w BAT jest osiągany dzięki działaniu specjalnego białka występującego tylko w BAT, zwanego białkiem rozprzęgającym 1 (UCP1). Naukowcy wierzyli, że BAT są ważne tylko u małych zwierząt i niemowląt, ale niedawno odkryliśmy, że w odpowiedzi na łagodne zimno BAT (hBAT) dorosłego człowieka zużywa więcej glukozy niż jakakolwiek inna tkanka. Ponadto ludzkie BAT mogą również zwalczać przyrost masy ciała poprzez większą aktywność w warunkach zwiększonego spożycia żywności. Zjawisko to zostało już wykazane na myszach i szczurach, a jego obecność sugeruje, że aktywacja ludzkich BAT może być stosowana jako bezpieczne leczenie otyłości i chorób metabolicznych. Wreszcie pojawiające się dowody wskazują, że ludzki BAT może być narządem wydzielania wewnętrznego, co oznacza, że ​​uwalnia hormony do krwi i reguluje również inne narządy ciała, w tym mięśnie szkieletowe, wątrobę i uwalniające insulinę komórki beta trzustki. Jeśli chcemy zrozumieć, jak hBAT funkcjonuje w fizjologii organizmu i wykorzystać jego zdolność do spalania kalorii w leczeniu chorób metabolicznych, takich jak cukrzyca, będziemy musieli podejść do tego wyzwania na kilka różnych sposobów. Jednym z głównych powodów jest to, że BAT nie jest łatwo znaleźć w organizmie, a komórki, które ją tworzą, różnią się w zależności od tego, gdzie się znajdują i czego potrzebuje organizm. Tłuszcz brunatny składa się z co najmniej dwóch znanych typów odrębnych komórek, określanych jako „konstytutywne” / brązowe i „indukowalne” / beżowe; są też białe komórki tłuszczowe w różnych proporcjach. Biorąc pod uwagę, że obecnie nie ma znanego sposobu oszacowania ilości brunatnej tkanki tłuszczowej w organizmie na podstawie prostego badania krwi, nasza grupa laboratoryjna z powodzeniem polegała na pobraniu niewielkich ilości tłuszczu z miejsca operacji u pacjentów, którzy są już poddawani zabiegom ze wskazań klinicznych . Informacje uzyskane z tych tkanek tłuszczowych dotyczyły kwestii związanych z (a) rozwojem brunatnych komórek tłuszczowych z niedojrzałych komórek macierzystych; (b) jakie geny są aktywne; oraz (c) ile kalorii może spalić brunatny tłuszcz. Te wcześniejsze badania dostarczyły również wstępnych komórek niezbędnych do ustanowienia długotrwałych ludzkich brunatnych i białych krwinek, które można hodować w laboratorium w nieskończoność. Pomimo tego postępu, wiele pozostaje nieznanych na temat funkcjonalnych różnic między brązowymi i beżowymi komórkami tłuszczowymi oraz tego, jak mogą one wpływać na metabolizm u ludzi w różnym wieku, płci i o różnym podłożu genetycznym, a także zmian obserwowanych w brunatnych komórkach tłuszczowych w różnych chorobach. Celem tego badania jest odpowiedź na te i pokrewne pytania.