Więcej niż tłuszcz

Większość z nas postrzega tkankę tłuszczową raczej negatywnie. Często pilnujemy się i ograniczamy liczbę przyjmowanych kalorii w obawie przed nadwagą i nieatrakcyjnym wyglądem. Także badacze uważali ją za bierny magazyn paliwa. Ostatnie lata przyniosły jednak prawdziwą rewolucję w sposobie jej widzenia – obecnie jej metabolizm, wpływ na organizm i patogenezę chorób stały się przedmiotem wielu analiz prowadzonych na całym świecie.

Pamiątka po przodkach

W opowieści o tkance tłuszczowej należy się cofnąć do momentu, gdy w królestwie zwierząt pojawiła się ona po raz pierwszy. Doszło do tego ok. 500 mln lat temu u prymitywnych stawonogów, będących pionierami magazynowania substancji odżywczych w komórkach tłuszczowych. Jednak największe znaczenie ewolucyjne tkanka ta zyskała dopiero u zwierząt stałocieplnych, które zaczęły przemierzać ląd w jurze (200 mln lat temu). To właśnie m.in. dzięki niej możliwe było utrzymanie stałej temperatury ciała niezależnie od warunków otoczenia. Drugą bowiem kluczową funkcją tkanki tłuszczowej w organizmie obok magazynowania lipidów jest termoizolacja. Co ciekawe, skłonność do gromadzenia tłuszczów na zapas odziedziczyliśmy po przodkach. Nasi protoplaści jedzenie zdobywali wskutek polowania, więc posiłki były nieregularne i raczej nieczęste. Co więcej, zdobycz należało spożyć jak najszybciej, bo nie znano jeszcze sposobów na długotrwałe przechowywanie mięsa. I tu z pomocą naszym przodkom przyszła tkanka tłuszczowa, która niejako zastąpiła lodówkę, magazynując substancje odżywcze w organizmie. Zgromadzona energia była uwalniana w czasie głodu, co zapewniało przetrwanie. I tak, o ironio, ewolucyjny mechanizm, ratujący ludziom pierwotnym życie, nam w dobie dobrobytu spędza sen z powiek.

Ilość i lokalizacja

Kluczowa w przypadku tkanki tłuszczowej jest równowaga. Należy pamiętać, że zarówno jej nadmiar, jak i niedobór są dla organizmu szkodliwe. Co ciekawe, to kobiety wykazują zwiększoną tendencję do jej rozrostu niż mężczyźni. Zawartość tkanki tłuszczowej u płci pięknej waha się między 20 a 25%, podczas gdy u mężczyzn za normę przyjmuje się 15–20% masy ciała. Gdy granice te zostają przekroczone, mamy do czynienia ze zjawiskiem otyłości, które stało się plagą XXI w. (wg statystyk nawet co drugi Polak cierpi na nadwagę). Istotne jest też, że u mężczyzn tłuszcz najczęściej odkłada się w okolicy brzucha, karku, twarzy i klatki piersiowej, podczas gdy u kobiet kumuluje się głównie w dolnych partiach ciała, czyli pośladkach, udach i biodrach.

W organizmie tkanka tłuszczowa występuje głównie pod skórą (tzw. tłuszcz podskórny) i wewnątrz ciała (tzw. tłuszcz trzewny). Główną rolą tej pierwszej jest termoizolacja, natomiast druga stabilizuje narządy wewnętrzne. Co ciekawe, metabolicznie te dwa rodzaje tłuszczu znacznie się różnią. Szczególnie niebezpieczne jest zbyt duże nagromadzenie tłuszczu trzewnego, który odkładając się wokół narządów, zaburza ich prawidłowe funkcjonowanie, a dodatkowo często wydziela szkodliwe białka, mogące prowadzić do rozwoju chorób metabolicznych jak insulinooporność i cukrzyca.

Jak zmierzyć tłuszcz?

Najpopularniejszym parametrem stosowanym do określenia prawidłowej masy ciała jest wskaźnik BMI (ang. body mass index). Oblicza się go, dzieląc masę ciała (w kg) przez podniesiony do kwadratu wzrost (w m). Ale BMI nie jest idealnym miernikiem, ponieważ nie uwzględnia ilości tkanki tłuszczowej, a przez to podobny wynik może uzyskać osoba wysportowana o dużej masie mięśniowej i otyła.

Na rynku mamy kilka narzędzi umożliwiających pomiar tkanki tłuszczowej. Jedną z metod jest DXA (absorpcjometria promieniowania X o dwóch energiach, z ang. dual-energy X-ray absorptiometry), wykorzystująca do skanowania ciała promieniowanie rentgenowskie. Jest najdokładniejsza – dzięki DXA można określić poziom tłuszczu trzewnego i podskórnego – ale nie wolna od wad. Choć wykorzystuje promieniowanie o niskiej intensywności, lepiej nie wykonywać takiego badania zbyt często. Alternatywną metodą są wagi, w których wykorzystano zjawisko bioelektrycznej impedancji. Na podstawie tempa przepływu przechodzących przez ciało impulsów elektrycznych wylicza się procentową zawartość tkanki tłuszczowej. Tradycyjne i mniej inwazyjne metody opierają się na pomiarze linii talii i bioder oraz ustaleniu grubości fałdów tłuszczowych (wykorzystuje się do tego tzw. fałdomierz – urządzenie w formie zacisku z miarką).

Adipogeneza

Tkankę tłuszczową budują komórki tłuszczowe (adipocyty) zawieszone w tzw. macierzy zewnątrzkomórkowej (usieciowana struktura, w której skład wchodzą m.in. włókna kolagenowe, nerwowe i naczynia krwionośne) oraz komórki układu immunologicznego. Pierwsze komórki tłuszczowe pojawiają się u 14-tygodniowego płodu.

Wielkość adipocytów wynosi od 20 do 200 µm, a ich liczba to 109–1010. Przez wiele lat obowiązywało twierdzenie, że człowiek rodzi się ze stałą liczbą komórek tłuszczowych. Te z kolei mogą zwiększać swój rozmiar niemal dwudziestokrotnie, wypełniając się tłuszczami w postaci tzw. trójglicerydów. Najnowsze badania wykazały jednak, że m.in. pod wpływem nadmiernej podaży tłuszczów w diecie uruchamiany jest proces aktywacji komórek macierzystych, z których powstają nowe adipocyty (adipogeneza). Choć komórki tłuszczowe, napełniając się tłuszczami, mogą puchnąć jak baloniki, po osiągnięciu wartości krytycznej – ok. 0,8 µg – pękają, ulegając programowanej śmierci komórkowej (apoptozie). Dochodzi wówczas do mobilizacji komórek macierzystych, które w procesie różnicowania zastępują zużyte komórki.

Kolorowy tłuszcz

Tkanka tłuszczowa, której głównymi funkcjami są termoizolacja i magazynowanie tłuszczów, nazywana jest tkanką żółtą. Cechą charakterystyczną budujących ją adipocytów jest obecność dużej pojedynczej kropli tłuszczu. Za żółtawy kolor komórek w największej mierze odpowiada rozpuszczony w tłuszczu beta-karoten. Wyróżnia się także tkankę tłuszczową różową, która powstaje z podskórnej tkanki tłuszczowej u kobiet w okresie ciąży i laktacji i bierze udział w produkcji mleka.

Szczególnie interesująca jest tkanka tłuszczowa brunatna, która przez wiele lat pozostawała poza zainteresowaniem badaczy, gdyż w ciele dorosłych ludzi występuje jedynie w śladowych ilościach (najwięcej jest jej w okolicy karku, między łopatkami, wzdłuż rdzenia kręgowego). Znajduje się w niej dużo mitochondriów (komórkowe centra energetyczne), a obecne w nich cytochromy (białka) nadają adipocytom brunatną barwę. Co ciekawe, lipidy magazynowane są w postaci nie jednej, lecz wielu drobnych kropelek tłuszczu. Główną funkcją tkanki tłuszczowej jest wytwarzanie ciepła w procesie termogenezy, a więc utrzymanie stałej temperatury ciała. Wszystko za sprawą obecnego w mitochondriach białka UCP- 1 (termogeniny), które rozprasza energię w postaci ciepła.

Ilość tkanki brunatnej maleje nie tylko wraz z wiekiem, ale i wzrostem masy ciała. Ulega ona aktywacji w niskich temperaturach, a długotrwałe głodówki prowadzą do zmniejszenia jej ilości w organizmie. Ustalono także, że adipocyty tkanki żółtej mogą nabrać cech adipocytów brunatnych. Proces ten zostaje uruchomiony w warunkach obniżonej temperatury otoczenia. Badacze mają nadzieję, że odkrycie możliwości przemiany tłuszczu żółtego w brunatny przyczyni się do opracowania nowych strategii leczenia cukrzycy i otyłości.

Największy organ

Postrzeganie tkanki tłuszczowej jako biernego magazynu tłuszczów odeszło już dawno do lamusa. Okazuje się, że jest ona niezmiernie aktywna metabolicznie i wydziela liczne substancje (do tej pory opisano ich ponad 600), za których pośrednictwem reguluje funkcjonowanie w zasadzie całego organizmu. Substancje te to m.in. cytokiny i hormony (nazywane adipokinami). Dzięki nim tkanka tłuszczowa komunikuje się m.in. z układami rozrodczym, krwionośnym, nerwowym i immunologicznym. Z tego powodu jest postrzegana jako jeden olbrzymi organ wydzielania wewnętrznego. Co ważne, na rodzaj wydzielanych przez nią związków (prozdrowotne lub szkodliwe) duży wpływ mają dieta oraz poziom aktywności fizycznej. Pamiętajmy więc o tym, że zadbana tkanka tłuszczowa jest niezwykle istotna dla zachowania zdrowia.

Jednym z ważniejszych hormonów wydzielanych przez tkankę tłuszczową jest leptyna, która trafia do mózgu, wywołując poczucie sytości. Im więcej tkanki tłuszczowej, tym więcej krążącej we krwi leptyny. Dlaczego więc osoby otyłe często odczuwają głód? Otóż na skutek nadmiernej produkcji leptyny komórki stają się na nią oporne (podobnie jak w przypadku cukrzycy, gdzie komórki nie reagują na insulinę). Oszacowano, że wzrost masy ciała o 10% skutkuje zwiększeniem produkcji leptyny aż o 300%. Odwrotne efekty wykazuje natomiast adiponektyna, hormon zwiększający wrażliwość komórek na insulinę, a także chroniący przed rozwojem zmian miażdżycowych. Obfita ilość tkanki tłuszczowej nie oznacza wcale zwiększonej produkcji tego hormonu. To prawdziwy paradoks, bo osoby otyłe wytwarzają mniej adiponektyny, co zwiększa ryzyko rozwoju cukrzycy. Przeprowadzone badania wykazały jednak, że zbawiennie na jej poziom działa zdrowy tryb życia – odpowiednia dieta i wysiłek fizyczny.

Hormon przeciwcukrzycowy

Tkanka tłuszczowa jest bezpośrednio zaangażowana w rozwój takich chorób jak cukrzyca i otyłość. Dlatego według wielu badaczy to właśnie w niej zawarte są cele nowej klasy substancji terapeutycznych. Całkiem niedawno naukowcy z Baylor College of Medicine w Houston (USA) zidentyfikowali jeden z nich. Badaniom poddano próbki DNA osób cierpiących na rzadką chorobę (do tej pory zdiagnozowano ją u 30 osób) – zespół Wiedemanna-Rautenstraucha, objawiający się m.in. niską masą urodzeniową i zanikiem tkanki tłuszczowej. Okazało się, że nie występuje w nich produkowany przez adipocyty hormon asprozyna. Jedną z funkcji asprozyny jest zwiększanie stężenia glukozy we krwi. Naukowcy mają więc nadzieję, że zablokowanie działania tego hormonu okaże się użyteczne w cukrzycy, z którą wiąże się patologicznie wysokie stężenie glukozy. Co ciekawe, w toku badań okazało się że poziom asprozyny we krwi osób otyłych jest dwukrotnie wyższy niż u osób z prawidłową masą ciała.

***

Syndrom TOFI

Inaczej otyłość ukryta (z ang. TOFI – thin outside – fat inside, czyli „szczupły na zewnątrz, otyły w środku”). Polega na gromadzeniu tłuszczu nie pod skórą, ale w okolicy narządów. Syndrom ten jest trudny do zdiagnozowania, ponieważ cierpią na niego osoby na pozór szczupłe. Za główną przyczynę rozwoju TOFI uważa się nieprawidłową dietę. Otyłość ukryta sprzyja rozwojowi takich chorób jak zespół metaboliczny, insulinooporność, nadciśnienie tętnicze i cukrzyca typu 2.

***

Magazyn energii

Adipocyty magazynują tłuszcze dostarczane organizmowi wraz z pożywieniem (roślinnym i zwierzęcym) w postaci trójglicerydów. Zdolność do syntezy trójglicerydów ma także wątroba (wykorzystuje do tego cukry i kwasy tłuszczowe). Rezerwa energetyczna zakumulowana w adipocytach uruchamiana jest w trakcie intensywnego wysiłku fizycznego lub głodu. W efekcie rozpadu zmagazynowanych tłuszczów (lipoliza) do krwi uwalniane są glicerol i kwasy tłuszczowe, służące m.in. do syntezy energii w postaci ATP, wielu hormonów, białek i cholesterolu.

***

Gruczoły snu zimowego

Brunatna tkanka tłuszczowa u ludzi pojawia się głównie w życiu płodowym i niemowlęcym, a później stopniowo zanika. U ssaków hibernujących (m.in. niedźwiedzie, jeże, świstaki) jej pokłady są znacznie większe i utrzymują się przez całe życie. U tych gatunków tkankę tę określa się mianem gruczołów snu zimowego. Hibernację inicjuje obniżenie temperatury otoczenia do wartości progowej (zależnej od gatunku zwierzęcia). W jej trakcie wszystkie procesy metaboliczne zwalniają, a temperatura ciała osiąga 5°C. Jesienią gatunki hibernujące gromadzą pokłady brunatnej tkanki tłuszczowej o wysokiej wartości energetycznej, która wykorzystywana jest do ponownego ogrzania ciała w trakcie wybudzania ze snu.

***

Tłuszcz w kościach

Od wielu lat badacze głowią się nad rolą adipocytów występujących w szpiku kostnym. Okazuje się bowiem, że rezyduje w nim jakieś 10% obecnych w ciele tłuszczów. Tym samym ponad 70% objętości szpiku stanowią komórki tłuszczowe. W przeprowadzonych niedawno badaniach wykazano, że adipocyty szpikowe znacznie różnią się pod względem właściwości od tych znajdujących się w tkance brązowej i żółtej. Charakteryzuje je m.in. zmniejszona wrażliwość na insulinę, choć znacznie szybciej spalają glukozę. Z tego powodu naukowcy uważają, że komórki te mogą odgrywać rolę w rozwoju chorób metabolicznych takich jak cukrzyca typu 2. Wykazano też, że kości, których szpik zawiera nadmiar adipocytów, są bardziej podatne na złamania.

***

Mysie modele

W badaniach nad otyłością i cukrzycą wykorzystuje się m.in. myszy, u których otyłość wywołuje się mniej więcej w ciągu 16 tyg. dietą wysokotłuszczową. Gryzonie znacznie przybierają na wadze, rozwijają się u nich insulinooporność i stan zapalny. Z wykorzystaniem tego modelu badacze zidentyfikowali m.in. gen ALK, nazywany genem szczupłości. Okazało się bowiem, że zwierzęta pozbawione ALK pomimo spożywania treściwej paszy nie stają się otyłe. Alternatywnym modelem stosowanym do badań są myszy db/db, u których na skutek modyfikacji genetycznych nie działa prawidłowo receptor leptyny. Charakteryzuje je patologiczna otyłość, prowadząca do rozwoju cukrzycy.

***

Apetyt odziedziczony po babce

Na to, czy jesteśmy łasuchami, duży wpływ mają zwyczaje żywieniowe naszych babć. Badania przeprowadzone na myszach wykazały, że u potomkiń (pierwsze i drugie pokolenie) zwierząt na diecie bogatej w tłuszcze obserwuje się zwiększoną masę ciała i podwyższone stężenie leptyny we krwi. Są więc one predysponowane do przybrania na wadze i rozwoju chorób metabolicznych. Naukowcy próbują zidentyfikować mechanizm stojący za tym zjawiskiem. Najprawdopodobniej polega on na modyfikacjach epigenetycznych DNA (dołączane do DNA specyficzne grupy chemiczne), przekazywanych z pokolenia na pokolenie.

***

Tłusta wątroba

Nadmierna akumulacja tkanki tłuszczowej w wątrobie (powodowana najczęściej patologiczną otyłością) może prowadzić do rozwoju tzw. niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby (NAFLD), która wg szacunków dotyka 16– 23% Amerykanów. NAFLD często towarzyszy insulinooporności. Komórki wątrobowe (hepatocyty) na skutek nadmiernej akumulacji lipidów zaczynają szwankować, powodując u chorych zmęczenie, osłabienie i powiększenie wątroby. Nieleczone NAFLD może prowadzić do niebezpiecznych dla zdrowia powikłań.

***

Tajemnica wiecznie szczupłych

Każdy z nas zna kogoś, kto pomimo spożywania sporej liczby kalorii cieszy się nienaganną sylwetką. Osoby takie uważa się za szczęściarzy, bo nie tylko mogą bezkarnie zajadać się słodyczami, ale nie muszą też przy tym wykazywać zwiększonej aktywności fizycznej. Okazało się, że adipocyty u takich ludzi pracują na szybkich obrotach – charakteryzuje je wysoka ekspresja genów związanych z metabolizmem kwasów tłuszczowych (lipogenezą i lipolizą). Genetyczne uwarunkowania sprawiają, że komórki te bardzo szybko spalają tłuszcz, aby pozyskać energię niezbędną do przebudowy tkanki, dlatego „brakuje im czasu”, aby nadmiar tłuszczu zmagazynować. Paliwo utylizują bowiem na bieżąco. Komórki tłuszczowe osób odpornych na tycie są o wiele mniejsze niż tych z normalnym metabolizmem.