Нахождение жиров в клетке: Функции липидов в клетке – список общих в таблице (биология, 9 класс)
Жиры. Нахождение в природе. Свойства и применение
1. Жиры . Нахождение в природе . Свойства и применение
Жиры — это сложные эфиры трехатомного
спирта глицерина и карбоновых кислот. Обычно
в состав молекулы жира входят несколько
кислотных остатков.
Общая формула жиров:
•Содержание жира в клетках обычно невелико:5 – 15 % от
сухого вещества, а в клетках жировойткани количество
жира возрастает до 90%.
•У растений жиры встречаются в основном в семенах и
плодах.
•А у животных и человека – в подкожном слое,между
мышечными волокнами и в брюшной полости.
• Состав жиров у разных организмов неодинаков.
Свойственные организму человека жиры, как вы уже
знаете, образуются из глицерина и жирных кислот в
эпителиальных клетках ворсинок кишечника. Оттуда жиры
попадают в лимфу, а затем в кровь, которая переносит
жировые капельки по всему телу.
5. По агрегатному состоянию:
• Жидкие –
• Твёрдые –
растительные масла
животные жиры
Функции жиров :
•Энергетическая .Накапливаются в тканях животных и
растений, запасной источник энергии. При расщеплении 1г
жира выделяется 38,9 кДж энергии.
•Пластическая.Входят в состав клеточных мембран.
•Теплоизоляторы.Обусловлена плохой
теплопроводностью.
•Защитная .Воск на плодах растений.
•Растворители гидрофобных соединений
.Протекание обменных функций в организме.
7. Липиды – жироподобные вещества
Липиды
жиры
фосфолипиды
8. Мембрана клетки состоит из двойного слоя липидов
фосфолипиды
белки
9. Жиры – резервное питательное вещество
Жиры гидролизируются на
глицерин и карбоновые
кислоты под действием
поджелудочного и кишечного
соков.
Продукты гидролиза
всасываются кишечными
ворсинками.
Кишечная ворсинка
10. Маргарин —
Маргарин • Продукт
гидрирования
растительных
масел
11. Майонез
• Эмульсия,
состоящая из:
растительного
масла, воды,
яичного порошка,
сухого молока и
приправ.
Физические свойства жиров
• Не растворяются в воде
• Растворяются в органических
растворителях
• Плотность их меньше 1г/см3
• Если при комнатной температуре они
имеют твердое агрегатное состояние, то их
называют жирами, а если жидкое, то –
маслами
Применение жиров
Пищевые продукты
Сырье в производстве маргарина
В медицине
В производстве мыла
В косметике
В технике
В лаках и красках
Жиры получают:
Вытапливанием
Экстрагированием
Прессованием
Сепаратированием
Гидрированием жиров в
технике.
Большое содержание жиров содержится в
следующих продуктах:
• Мясо;
• Масло;
• Молоко;
• Грецкие орехи;
• Семечки;
• Апельсиновая корка.
Суточная норма жира – 100 грамм
Копрограмма
Копрограмма позволяет оценить функциональную деятельность желудка, кишечника, печени и поджелудочной железы, выявить наличие воспалительных процессов и дисбактериоза. Этот анализ дает возможность изучить эффективность пищеварительных процессов организма, оценить скорость прохождения пищи по желудочно-кишечному тракту.
Химический анализ кала в рамках копрограммы включает определение содержания крови, билирубина, стеркобилина, реакции рН.
Реакция рН кала преимущественно зависит от жизнедеятельности микрофлоры кишечника. При преобладании белковой пищи и активации бактерий, расщепляющих белок, образуется много аммиака, придающего калу щелочную реакцию. При углеводной диете и активации бродильной микрофлоры усиливается образование СО2 и органических кислот, дающих кислую реакцию.
Наличие крови в кале свидетельствует о патологических процессах в желудочно-кишечном тракте, сопровождающихся изъязвлением слизистой или распадом опухоли.
Стеркобилин – основной пигмент кала, который придает ему определенную окраску. Отсутствие или резкое уменьшение количества стеркобилина в кале (ахоличный кал) чаще всего свидетельствует об обтурации общего желчного протока камнем, сдавлении его опухолью или резком снижении функции печени (например, при остром вирусном гепатите). Увеличение количества стеркобилина в кале возникает при массивном гемолизе эритроцитов (гемолитическая желтуха) или усиленном желчеотделении. Выявление в кале взрослого человека неизмененного билирубина указывает на нарушение процесса восстановления билирубина в кишечнике под действием микробной флоры. Наиболее частыми причинами этого нарушения являются: подавление жизнедеятельности бактерий кишечника под влиянием больших доз антибиотиков (дисбактериоз кишечника), резкое усиление перистальтики кишечника.
При микроскопическом исследовании в кале можно выявить детрит, остатки пищевых веществ, элементы слизистой оболочки кишечника, клеточные элементы: лейкоциты, эритроциты, макрофаги, опухолевые клетки, кристаллы, яйца гельминтов, паразитирующие в кишечнике простейшие, микроорганизмы. Данные микроскопического исследования могут дать представление о состоянии переваривающей способности кишечника, о состоянии слизистой оболочки (главным образом толстого кишечника).
Детрит составляет основной фон при микроскопии нормального кала, представляет собой остатки пищевых веществ, микроорганизмов, распавшихся клеточных элементов. Он имеет вид аморфных образований мелких размеров, преимущественно зернистой формы.
Слизь в нормальном кале может быть в виде тонкого, малозаметного блестящего налета. При воспалительных процессах обнаруживается в виде тяжей, клочков и плотных, лентовидной формы образований.
Мышечные волокна (остатки белковой пищи) – различают неизмененные и измененные (непереваренные, слабопереваренные, переваренные). Неизмененные (или непереваренные) волокна желтого цвета, цилиндрической формы с обрезанными концами, имеют поперечную, реже продольную исчерченность. По мере переваривания мышечные волокна теряют исчерченность, поверхность становится гладкой, форма округляется.
В нормальном кале немного переваренных мышечных волокон. Большое количество (креаторея) мышечных волокон, особенно непереваренных и слабопереваренных, находят при недостаточности поджелудочной железы, пониженной секреторной функции желудка, ускоренной перистальтике.
Соединительнотканные волокна имеют вид сероватых, преломляющих свет волокон, иногда похожих на тяжи слизи. В нормальном кале не обнаруживаются. Появление их указывает на недостаточность протеолитических ферментов желудка.
Растительная клетчатка и крахмал являются остатками углеводного компонента пищи. Различают два вида клетчатки: перевариваемую и неперевариваемую.
Неперевариваемая клетчатка является опорной клетчаткой (кожица овощей, фруктов, сосуды и волоски растений и т. п.), в кишечнике не расщепляется и полностью выделяется с калом. При микроскопии нативных неокрашенных препаратов она имеет разнообразные резкие очертания, правильный рисунок в виде толстых двухконтурных целлюлозных оболочек коричневой, желтой и серой окраски.
Перевариваемая клетчатка состоит из округлых больших клеток, имеющих тонкую оболочку и ячеистое строение. При микроскопии перевариваемая клетчатка отличается от неперевариваемой нежными контурами, наличием зерен крахмала или красящих пигментов. В нормальном кале не обнаруживается. Обнаруживается в кале при ускоренной эвакуации.
Крахмал при нормальном пищеварении отсутствует, так как амилолитические ферменты пищеварительного тракта и ферменты бактерий слепой кишки расщепляют крахмал полностью. Присутствие крахмала всегда указывает на недостаточность пищеварения, что бывает при заболеваниях тонкого кишечника и связанной с ними ускоренной эвакуации, при недостаточности поджелудочной железы.
Жир и продукты его расщепления, поступившие с пищей в умеренном количестве, в норме усваиваются почти полностью. Обнаружение значительного количества нейтрального жира и продуктов его расщепления свидетельствует о нарушении переваривания и всасывании жира. Нейтральный жир в нативных препаратах кала имеет вид бесцветных капель.
Жирные кислоты и мыла встречаются в виде глыбок, капель и кристаллов. Кристаллы имеют форму тонких игл, заостренных с двух концов. Часто складываются в небольшие пучки, иногда расположены радиально, окружая венчиком глыбки жирных киcлот. Обнаружение в нативном препарате бесцветных капель, глыбок и игольчатых кристаллов позволяет предположить стеаторею.
Клеточные элементы (кишечный эпителий, клетки крови, макрофаги, клетки опухолей) обнаруживаются в кале, содержащем слизь.
Единичные клетки кишечного эпителия можно встретить и в нормальном кале как следствие физиологического слущивания. Появление этих клеток большими группами, пластами отражает наличие воспаления слизистой оболочки толстого кишечника.
Лейкоциты, располагающиеся в слизи в значительном количестве (скопление), свидетельствуют о воспалительном процессе в толстом кишечнике. Лейкоциты в слизи, идущей из тонкого кишечника, успевают разрушиться.
Эритроциты неизмененные встречаются в кале при кровотечениях из толстого кишечника и прямой кишки. При кровотечении из более высоко лежащих отделов кишечника эритроциты либо совсем разрушаются, либо приобретают характер теней, и распознать их очень трудно.
Макрофаги встречаются при некоторых воспалительных процессах, особенно при бактериальной дизентерии.
Клетки злокачественных опухолей могут попасть в кал при расположении опухоли в прямой кишке. Диагностическое значение имеет нахождение не одиночных клеток, а обрывков ткани, групп клеток, отличающихся характерной атипией.
Кристаллические образования. Кристаллы трипельфосфатов встречаются в резко щелочном кале при усилении гнилостных процессов. Оксалаты кальция обнаруживаются при употреблении в пищу большого количества овощей или при снижении кислотности желудочного сока. Кристаллы Шарко-Лейдена в виде вытянутого ромба часто обнаруживаются в слизи в сочетании с эозинофилами, указывают на аллергическое воспаление кишечника, амебиаз, балантидиаз, глистную инвазию. Кристаллы гематоидина выявляются после кишечного кровотечения при язвенных колитах.
Холод помогает худеть быстрее, чем занятия на тренажерах — Российская газета
Десять минут дрожи на холоде сжигают больше энергии, чем час занятий на велотренажере. К такому выводу пришли исследователи из австралийского Института медицинских исследований Гарвана (Сидней), изучавшие роль так называемого «бурого» жира в организме человека.
Отчет об исследовании опубликован в журнале Cell Metabolizm.
Известно, что в нашем организме есть два вида жира — белый и бурый, или коричевый. Первый запасает «лишнюю» энергию, которая может пригодиться в чрезвычайных обстоятельствах, например, если наступит голод или холод.
Второй, напротив, высвобождает эту энергию, чтобы обеспечить постоянный уровень температуры тела. Каждые 50 граммов белого жира запасают примерно 300 ккал, а каждые 50 г жира бурого эти 300 ккал сжигают. Больше всего бурого жира в организме новорожденных — он обеспечивает им температурный баланс, пока системы терморегуляции еще не сформированы полностью. У взрослых его гораздо меньше, но все же есть.
Ученые давно ищут способы увеличить количество бурого жира в организме взрослых, надеясь тем самым «включить» природные механизмы борьбы с ожирением и сопутствующими ему заболеваниями — диабетом, бесплодием, сердечно-сосудистыми расстройствами т.д. Предыдущие исследования уже показали, что упражнения помогают преобразовать часть белого жира в бурый. Но те, кто пытался это делать, знают, как это непросто — нужны часы занятий на тренажерах или беговой дорожке, чтобы сбросить хотя бы пару килограммов веса.
Австралийские ученые показали, что пребывание на холоде в течение 10-15 минут по затратам энергии превышает часовую тренировку на велотренажере. Для этого они помещали легко одетых испытателей-волонтеров в помещение с постепенно снижающейся температурой от 18 до 12 градусов по Фаренгейту (это примерно от минус 11 до минус 8 по Цельсию). Уже на 16 градусах (по-нашему, примерно на минус 9 ) их мышцы начинали дрожать от холода, борясь с потерей тепла. Специальные датчики на их теле фиксировали дрожь и ее интенсивность.
Ученые решили выяснить, как этот процесс происходит, изучив гормоны, которые участвуют в процессах сжигания калорий. В дрожащих мышцах они обнаружили гормон иризин, открытый в этом же институте в 2012 году, а бурый жир выбрасывал гормон FGF21.
— В лабораторных экспериментах мы убедились, что оба эти гормона заставляли клетки белого жира выделять тепло, то есть сжигать накопленные калории, тем самым выполнять роль бурого жира, — комментирует работу руководитель группы доктор Пол Ли.
Но ученые не остановились на этом и решили выяснить, почему во время упражнений мышцы также сжигают энергию. Тех же самых волонтеров посадили на велотренажеры. Оказалось, что во время тренировки в мышцах тоже образуется гормон иризин, как и при их дрожании от холода. Правда, того же уровня гормон достигал лишь после часовой тренировки. Это позволило выдвинуть гипотезу, что упражнения имитируют процессы, происходящие в организме при холодовой нагрузке. Трансформация запасенного белого жира в бурый защищает и животных от ожирения, диабета и жирового гепатоза, считают исследователи. Они надеются, что открытые закономерности позволят найти новые способы лечения ожирения.
Ну, а для тех, кто хочет худеть самостоятельно, эта информация тоже интересна. Правда, стучать зубами на холоде вряд ли стоит — можно простудиться. А вот совместить занятия на воздухе с минусовыми температурами нам вполне по силам — недаром же в песне поется «наша русская кровь на морозе горит».
Не знали наши предки ничего про ирозин, а вот поди ж ты — после парной в снегу валялись, в прорубь окунались и вообще любили зиму. Ну, а для совсем продвинутых худеющих есть теперь и криосауны — вот уж где подрожать можно вволю.
Липосакция в Тюмени — услуги и цены отделения пластической хирургии ОКБ №1
Такая операция, как липосакция, представляет собой избавление от недостатков фигуры — удаление мешающих в определенных частях тела жировых отношений с использованием канюли и вакуумного насоса. Данная процедура актуальна и для женщин, и для мужчин.
Особенности операции заключаются в том, что:
Следы после извлечения жира на любых зонах после операции будут практически незаметными, чаще всего они вовсе отсутствуют. Процедура безвредна для организма, а при выполнении всех рекомендаций лечащего врача ее результат станет устойчивым и длительным. Она может проводиться в комплексе с другими пластическими операциями или сразу на нескольких проблемных участках тела пациента. Продолжительность — от 1 до 3 часов (зависит от величины зоны и количества жира).
Зоны, подходящие для липосакции
- подбородок и шея;
- щеки;
- под лопатками;
- талия;
- бедра;
- голени;
- колени;
- плечи;
- живот.
Женщинам зачастую требуется удалить лишний жир с живота, рук, бедер, коленей и ягодиц, а у мужчин проблемными зонами являются подбородок и грудные железы. Так проводится локальное удаление мест накопления жировых клеток.
Виды операции
Метод липосакции подбирается индивидуально для каждого пациента. Существует 8 разновидностей такой процедуры:
Традиционная. Слой подкожного жира в проблемной зоне разрушают, затем делают небольшие надрезы на коже (1–2 см) и удаляют его канюлями и вакуумным насосом.
Туменесцентная. Проблемная зона обрабатывается раствором Кляйна — за 20–40 минут под его воздействием происходит разжижение лишнего жира, и благодаря этому процесс удаления через канюли становится более быстрым и менее травматичным.
Ультразвуковая. На зону действуют ультразвуком, который не только разрушает жировые клетки посредством разрыва изнутри, но и разогревает ткани. Затем жидкий жир удаляют канюлей и насосом через разрезы. Недостаток этого вида заключается во влиянии ультразвука — воздействию подвергаются не только жировые клетки, но и внутренние органы.
Шприцевая. Метод актуален для небольших проблемных участков, потому что эта операция занимает намного больше времени, чем обычная липосакция. Ее выбирают, если у пациента настолько тонкая кожа и такой маленький слой жира, что вакуум будет оставлять весьма заметные следы там, где канюля проникает под кожу. В таких случаях щадящее давление гарантирует шприц, которым убирается небольшое количество жировой ткани, а кожа остается максимально гладкой и ровной.
Водоструйная. Травматизация пациента при этой операции практически исключается, а еще в данном случае допускается применение местной анестезии. Канюля вводится под кожу через проколы, и затем в нее под давлением подается жидкость. После этого вакуумным насосом убираются размытый водой жир и остатки жидкости.
Радиочастотная. Это один из инновационных методов липосакции, при котором в качестве разрушителя жировой ткани используется радиочастотная энергия. Применяют два электрода — внутренний и внешний. Первый размещается в жировом слое, одновременно являясь не только путем откачивания жира, но и температурным датчиком.
Лазерная. При такой липосакции используется уже особая канюля, в которую встроен лазер. К сожалению, этот вид операции возможен только на небольших проблемных зонах.
Вибрационная. Ее отличие от остальных вариантов в том, что хирург в ходе операции выполняет короткие вращательные движения вакуумной канюлей. Тогда затрачивается меньше усилий и удаляется большее количество жира.
Список противопоказаний
- варикоз, тромбофлебит;
- рак;
- сахарный диабет;
- инфекции;
- болезни внутренних органов;
- проблемы со свертываемостью крови;
- сердечно-сосудистые заболевания.
В нашей клинике вы уже можете узнать подробную информацию о проведении липосакции в Тюмени. В ОКБ № 1 ее делают квалифицированные специалисты, которые подскажут цены на коррекцию всех проблемных зон. Запись на консультацию производится по телефону +7(3452)56-00-10. Вы можете позвонить и осуществить свою мечту о красивой фигуре прямо сейчас!
Услуги и цены отделения
Lipid Index Determination by Liquid Fluorescence Recovery in the Fungal Pathogen Ustilago Maydis
Липидного капель (LDs) являются повсеместно внутриклеточного жира тела состоит из ядра нейтральные липиды, главным образом Теги и эфиры стеринов (SE). Ядро окружен монослоя фосфолипидов, который взаимодействует с белками, как perilipin и ферментов, участвующих в синтезе нейтральные липиды, например диацилглицерол ацил трансферазы, ацетил-КоА carboxylase и дефицит ацил CoA синтазы1. Из-за его динамическое поведение фосфолипидный монослоя также содержит триацилглицеринов липазы которые гидролизуют Теги и SE2. В зависимости от типа клеток и организм хранимые нейтральные липиды могут использоваться для получения энергии, или синтезировать фосфолипидов и сигнальных молекул. Дрожжи и другие грибки, содержание LDs изменения в ответ на изменения в коэффициент азота/углерода в культуре средств массовой информации, указав, что наличие снижение азота может быть ключом к увеличению липидный нейтральными производства3,4 ,5. Производство большое количество тегов в дрожжи имеет потенциального использования в биотехнологии как источника биотоплива и в пищевой промышленности. Некоторые хранимые липиды содержат высокие пропорции полиненасыщенных жирных кислот, как Омега 3 и Омега 6, с питания и диетических значение 6,,78,9,10,11. LDs mammalian клеток, включая клетки человека, также содержат теги и эфиры холестерина. Фосфолипидный монослоя взаимодействует с млекопитающих гомологичных белков, описанных в дрожжи LDs и с дополнительного белка, perilipin, который отсутствует в S. cerevisiae12. Один предложил, что роль для его связанного белков и фосфолипидов монослоя стабилизации структуры LDs и разрешить взаимодействие LDs с органеллы митохондрии, эндоплазматический ретикулум, пероксисомы и вакуоли, главным образом для липидного обмена 13,14. Интересно, что в организме человека, LDs, как представляется, быть вовлечены в патологии как тип 2 диабета, атеросклероза, стеатогепатит и ишемической болезни сердца, в котором есть увеличение их числа в 15,16,17 . Некоторые типы вирусов использовать LDs как платформы для сборки вирионы 2,18,19.
Из-за последствий LDs в человеческой патологии и их потенциального использования биотехнологических точного экспериментального определения формирования LDs является важной задачей. Эта статья описывает надежного анализа на основе восстановления флюоресценция (LFR) BODIPY 493/503 (4, 4-difluoro-1, 3, 5, 7, 8-pentamethyl-4-бора 3А, 4а диазафенантрена s-indacene), чтобы получить значение относительного содержания нейтральные липиды в клетках. С этот assay можно проследить динамику накопления нейтральные липиды в грибы как U. maydis и S. cerevisiae, а также в клетках млекопитающих, без необходимости извлечения липидов в 20. Метод был применен для в первый раз в S. cerevisiae для идентификации белковых фосфатаз и киназы, участвующих в регуляции жирового обмена. Это стало возможным без экстракции липидов и белков очистки21,22. LFR также использовался для создания динамики формирования LDs в перитонеальных макрофагов23. Использование BODIPY 493/503 имеет некоторые преимущества над другими красителями нейтральных липидов как красный Нила. BODIPY 493/503 весьма специфичен для нейтральные липиды и имеет узкий спектр излучения, облегчения одновременного обнаружения сигналов от краски как красный флуоресцирующий белок или Mito трекер, когда анализируются образцы confocal микроскопии. К сожалению BODIPY 493/503 чувствителен к Фотообесцвечивание, но этот процесс можно избежать с помощью antiquenching реагента при воздействии света24.
Для проведения пробирного LFR в дрожжевых клеток, они культивировали в желаемый питания условиях, и аликвоты снимаются в разное время. Далее клетки фиксируются с формальдегидом, который сохраняет целостность LDs для месяцев, когда клетки хранятся при 4 ° C. Другие методы фиксации следует избегать, особенно те, с использованием метанола или холодной ацетона, поскольку они ведут к деградации LDs внутри клетки24. Для измерения индекса LD, формальдегида Исправлена клетки подвешены в воде для получения определенной концентрации. Затем они добавляются в раствор, содержащий Флюорофор BODIPY 493/503 закаленном KI, и когда Флюорофор входит в ячейку и связывает с LDs, является восстановление ее флуоресценции. Сопутствующих измерений флуоресценции (485 Нм/510 нм), концентрация клеток количественно измеряя оптическую плотность 600 Нм. Каждый образец читается в четыре раза, добавив последующие 5 мкл аликвоты формальдегида Исправлена клеток подвески к тому же хорошо. Бланки флуоресценции и поглощения приобретаются перед добавлением клеток. Качество флуоресценции и поглощения данные оцениваются путем определения линейность измерений: если r
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Неорганические вещества клетки
Из неорганических веществ клетки вода составляет около 65% ее массы: в молодых быстрорастущих клетках до 95%, в старых — около 60%. Роль воды в клетках очень велика, она является средой и растворителем, участвует в большинстве химических реакций, перемещении веществ, терморегуляции, образовании клеточных структур, определяет объем и упругость клетки. Большинство веществ поступает в организм и выводится из него в водном растворе.
Содержание минеральных веществ в клетках незначительно, но роль их велика: они поддерживают осмотическое равновесие, регулируют различные биохимические и физиологические процессы. Например, ионы Na и К нужны для образования нервных импульсов, ионы Са нужны для свертывания крови и др.
Органические вещества — составляют 20-30% состава клетки. Они могут быть простыми (аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты) и сложными (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды). Наиболее важное значение имеют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
- Белки
- — это основные и наиболее сложные вещества любой клетки. По размерам белковая молекула в сотни и тысячи раз превосходит молекулы неорганических соединений. Белковые молекулы образуются из простых соединений — аминокислот (в естественных белках содержится 20 аминокислот). Объединяясь в различной последовательности и количестве, они образуют большое разнообразие (до 1000) белков. Их роль в жизни клетки огромна: строительный материал организма, катализаторы (белки-ферменты ускоряют химические реакции), транспорт (гемоглобин крови доставляет клеткам кислород и питательные вещества и уносит углекислый газ и продукты распада). Белки выполняют защитную функцию, энергетическую.
- Углеводы
- — органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Наиболее простые из них моносахариды — гексоза, фруктоза, глюкоза (содержатся в фруктах, меде), галактоза (в молоке) и полисахариды — состоящие из нескольких простых углеводов. Сюда относятся крахмал, гликоген. Углеводы — основной источник энергии для всех форм клеточной активности (движение, биосинтез, секреция и т. д.) и играют роль запасных веществ.
- Липиды
- — нерастворимые в воде жиры и жироподобные вещества. Они являются основным структурным компонентом биологических мембран. Липиды выполняют энергетическую функцию, в них содержатся жирорастворимые витамины.
- Нуклеиновые кислоты
- — (от латинского слова «нуклеус» — ядро) — образуются в ядре клетки. Они бывают двух типов: дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). Биологическая роль их очень велика. Они определяют синтез белков и передачу наследственной информации.
Жирные кислоты — это… Что такое Жирные кислоты?
Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа атомов углерода (С4-24, включая карбоксильный углерод) и могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными[1].
Общие сведения
Жирные кислоты могут быть насыщенными (только с одинарными связями между атомами углерода), мононенасыщенными (с одной двойной связью между атомами углерода) и полиненасыщенными (с двумя и более двойными связями, находящимися, как правило, через CH2-группу). Они различаются по количеству углеродных атомов в цепи, а также, в случае ненасыщенных кислот, по положению, конфигурации (как правило цис-) и количеству двойных связей. Жирные кислоты можно условно поделить на низшие (до семи атомов углерода), средние (восемь — двенадцать атомов углерода) и высшие (более двенадцати атомов углерода). Исходя из исторического названия данные вещества должны быть компонентами жиров. На сегодня это не так; термин «жирные кислоты» подразумевает под собой более широкую группу веществ.
Карбоновые кислоты начиная с масляной кислоты (С4) считаются жирными, в то время как жирные кислоты, полученные непосредственно из животных жиров, имеют в основном восемь и больше атомов углерода (каприловая кислота). Число атомов углерода в натуральных жирных кислотах в основном чётное, что обусловлено их биосинтезом с участием ацетил-кофермента А.
Большая группа жирных кислот (более 400 различных структур, хотя только 10—12 распространены) находятся в растительных маслах семян. Наблюдается высокое процентное содержание редких жирных кислот в семенах определённых семейств растений.
Под незаменимыми понимаются те жирные кислоты, которые не могут быть синтезированы в организме. Для человека незаменимыми являются кислоты, содержащие по крайней мере одну двойную связь на расстоянии более девяти атомов углерода от карбоксильной группы.
Биохимия
Расщепление
Жирные кислоты в виде триглицеридов накапливаются в жировых тканях. При потребности под действием таких веществ как адреналин, норадреналин, глюкагон и адренокортикотропина запускается процесс липолиза. Освобождённые жирные кислоты выделяются в кровоток, по которому попадают к нуждающимся в энергии клеткам, где сперва при участии АТФ происходит связывание (активация) с коферментом А (КоА). При этом АТФ гидролизуется до АМФ с освобождением двух молекул неорганического фосфата (Pi).
-
-
-
- R-COOH + КоА-SH + АТФ → R-CO-S-КоА + 2Pi + H+ + АМФ
-
-
Синтез
В растительном и животном организме жирные кислоты образуются, как продукты углеводного и жирового обмена. Синтез жирных кислот осуществляется в противоположность расщеплению в цитозоле.
Циркуляция
Пищеварение и всасывание
Коротко- и среднецепочечные жирные кислоты всасываются напрямую в кровь через капилляры кишечного тракта и проходят через воротную вену, как и другие питательные вещества. Более длинноцепочечные слишком велики, чтобы проникнуть напрямую через маленькие капилляры кишечника. Вместо этого они поглощаются жирными стенками ворсинок кишечника и заново синтезируются в триглицериды. Триглицериды покрываются холестерином и белками с образованием хиломикрона. Внутри ворсинки хиломикрон попадает в лимфатические сосуды, так называемый млечный капилляр, где поглощается большими лимфатическими сосудами. Он транспортируется по лимфатической системе вплоть до места, близкого к сердцу, где кровеносные артерии и вены наибольшие. Грудной канал освобождает хиломикрон в кровоток посредством подключичной вены. Таким образом триглицериды транспортируются в места, где в них нуждаются. [2]
Виды существования в организме
Жирные кислоты существуют в различных формах на различных стадиях циркуляции в крови. Они поглощаются в кишечнике, образуя хиломикроны, но в то же время они существуют в виде липопротеинов очень низкой плотности или липопротеинов низкой плотности после превращений в печени. При выделении из адипоцитов жирные кислоты поступают в свободном виде в кровь.
Кислотность
Кислоты с коротким углеводородным хвостом, такие как муравьиная и уксусная кислоты, полностью смешиваются с водой и диссоциируют с образованием достаточно кислых растворов (pKa 3.77 и 4.76, соответственно). Жирные кислоты с более длинным хвостом незначительно отличаются по кислотности. Например, нонановая кислота имеет pKa 4.96. Однако с увеличением длины хвоста растворимость жирных кислот в воде уменьшается очень быстро, в результате чего эти кислоты мало изменяют pH раствора. Значение величин pKa для данных кислот приобретает значение лишь в реакциях, в которые эти кислоты способны вступить. Кислоты, нерастворимые в воде, могут быть растворены в тёплом этаноле, и оттитрованы раствором гидроксида натрия, используя фенолфталеин, в качестве индикатора до бледнорозового цвета. Такой анализ позволяет определить содержание жирных кислот в порции триглицеридов после гидролиза.
Реакции жирных кислот
Жирные кислоты реагируют так же, как и другие карбоновые кислоты, что подразумевает этерификацию и кислотные реакции. Восстановление жирных кислот приводит к жирным спиртам. Ненасыщенные жирные кислоты также могут вступать в реакции присоединения; наиболее характерно гидрирование, которое используется для превращения растительных жиров в маргарин. В результате частичного гидрирования ненасыщенных жирных кислот цис-изомеры, характерные для природных жиров, могут перейти в транс-форму. В реакции Варрентраппа ненасыщенные жиры могут быть расщеплены в расплавленной щёлочи. Эта реакция имеет значение для определения структуры ненасыщенных жирных кислот.
Автоокисление и прогоркание
Жирные кислоты при комнатной температуре подвергаются автоокислению и прогорканию. При этом они разлагаются на углеводороды, кетоны, альдегиды и небольшое количество эпоксидов и спиртов. Тяжёлые металлы, содержащиеся в небольших количествах в жирах и маслах, ускоряют автоокисление. Чтобы избежать этого, жиры и масла часто обрабатываются хелатирующими агентами, такими как лимонная кислота.
Применение
Натриевые и калиевые соли высших жирных кислот являются эффективными ПАВ и используются в качестве мыл. В пищевой промышленности жирные кислоты зарегистрированы в качестве пищевой добавки E570, как стабилизатор пены, глазирователь и пеногаситель. [1]
Разветвлённые жирные кислоты
Разветвлённые карбоновые кислоты липидов обычно не относятся к собственно жирным кислотам, но рассматриваются как их метилированные производные. Метилированные по предпоследнему атому углерода (изо-жирные кислоты) и по третьему от конца цепи (антеизо-жирные кислоты) входят в качестве минорных компонент в состав липидов бактерий и животных.
Разветвленные карбоновые кислоты также входят в состав эфирных масел некоторых растений: так, например, в эфирном масле валерианы содержится изовалериановая кислота:
Основные жирные кислоты
Насыщенные жирные кислоты
Общая формула: CnH2n+1COOH или CH3-(CH2)n-COOH
| Тривиальное название | Систематическое название (IUPAC) | Брутто формула | Рациональная полуразвернутая формула | Нахождение | Т.пл. | pKa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Масляная кислота | Бутановая кислота | C3H7COOH | CH3(CH2)2COOH | Сливочное масло, древесный уксус | −8 °C |
4,82 |
| Капроновая кислота | Гексановая кислота | C5H11COOH | CH3(CH2)4COOH | Нефть | −4 °C | 4,85 |
| Каприловая кислота | Октановая кислота | C7H15COOH | CH3(CH2)6COOH | 17 °C | 4,89 | |
| Пеларгоновая кислота | Нонановая кислота | C8H17COOH | CH3(CH2)7COOH | 12,5 °C | 4.96 | |
| Каприновая кислота | Декановая кислота | C9H19COOH | CH3(CH2)8COOH | Кокосовое масло | 31 °C | |
| Лауриновая кислота | Додекановая кислота | С11Н23СООН | CH3(CH2)10COOH | 43,2 °C | ||
| Миристиновая кислота | Тетрадекановая кислота | С13Н27СООН | CH3(CH2)12COOH | 53,9 °C | ||
| Пальмитиновая кислота | Гексадекановая кислота | С15Н31СООН | CH3(CH2)14COOH | 62,8 °C | ||
| Маргариновая кислота | Гептадекановая кислота | С16Н33СООН | CH3(CH2)15COOH | 61,3 °C | ||
| Стеариновая кислота | Октадекановая кислота | С17Н35СООН | CH3(CH2)16COOH | 69,6 °C | ||
| Арахиновая кислота | Эйкозановая кислота | С19Н39СООН | CH3(CH2)18COOH | 75,4 °C | ||
| Бегеновая кислота | Докозановая кислота | С21Н43СООН | CH3(CH2)20COOH | |||
| Лигноцериновая кислота | Тетракозановая кислота | С23Н47СООН | CH3(CH2)22COOH | |||
| Церотиновая кислота | Гексакозановая кислота | С25Н51СООН | CH3(CH2)24COOH | |||
| Монтановая кислота | Октакозановая кислота | С27Н55СООН | CH3(CH2)26COOH |
Мононенасыщенные жирные кислоты
Общая формула: СН3-(СН2)m-CH=CH-(CH2)n-COOH (m=ω-2; n=Δ-2)
| Тривиальное название | Систематическое название (IUPAC) | Брутто формула | IUPAC формула (с метил.конца) | IUPAC формула (с карб.конца) | Рациональная полуразвернутая формула | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Акриловая кислота | 2-пропеновая кислота | С2Н3COOH | 3:1ω1 | 3:1Δ2 | СН2=СН-СООН | |
| Метакриловая кислота | 2-метил-2-пропеновая кислота | С3Н5OOH | 4:1ω1 | 3:1Δ2 | СН2=С(СН3)-СООН | |
| Кротоновая кислота | 2-бутеновая кислота | С3Н5СOOH | 4:1ω2 | 4:1Δ2 | СН2-СН=СН-СООН | |
| Винилуксусная кислота | 3-бутеновая кислота | С3Н6СOOH | 4:1ω1 | 4:1Δ3 | СН2=СН-СН2-СООН | |
| Лауроолеиновая кислота | цис-9-додеценовая кислота | С11Н21СOOH | 12:1ω3 | 12:1Δ9 | СН3-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Миристоолеиновая кислота | цис-9-тетрадеценовая кислота | С13Н25СOOH | 14:1ω5 | 14:1Δ9 | СН3-(СН2)3-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Пальмитолеиновая кислота | цис-9-гексадеценовая кислота | С15Н29СOOH | 16:1ω7 | 16:1Δ9 | СН3-(СН2)5-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Петроселиновая кислота | цис-6-октадеценовая кислота | С17Н33СOOH | 18:1ω12 | 18:1Δ6 | СН3-(СН2)16-СН=СН-(СН2)4-СООН | |
| Олеиновая кислота | цис-9-октадеценовая кислота | С17Н33СOOH | 18:1ω9 | 18:1Δ9 | СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Элаидиновая кислота | транс-9-октадеценовая кислота | С17Н33СOOH | 18:1ω9 | 18:1Δ9 | СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Цис-вакценовая кислота | цис-11-октадеценовая кислота | С17Н33СOOH | 18:1ω7 | 18:1Δ11 | СН3-(СН2)5-СН=СН-(СН2)9-СООН | |
| Транс-вакценовая кислота | транс-11-октадеценовая кислота | С17Н33СOOH | 18:1ω7 | 18:1Δ11 | СН3-(СН2)5-СН=СН-(СН2)9-СООН | |
| Гадолеиновая кислота | цис-9-эйкозеновая кислота | С19Н37СOOH | 20:1ω11 | 19:1Δ9 | СН3-(СН2)9-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Гондоиновая кислота | цис-11-эйкозеновая кислота | С19Н37СOOH | 20:1ω9 | 20:1Δ11 | СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)9-СООН | |
| Эруковая кислота | цис-9-доказеновая кислота | С21Н41СOOH | 22:1ω13 | 22:1Δ9 | СН3-(СН2)11-СН=СН-(СН2)7-СООН | |
| Нервоновая кислота | цис-15-тетракозеновая кислота | С23Н45СOOH | 24:1ω9 | 23:1Δ15 | СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)13-СООН |
Полиненасыщенные жирные кислоты
Общая формула: СН3-(СН2)m-(CH=CH-(CH2)х(СН2)n-COOH
| Тривиальное название | Систематическое название (IUPAC) | Брутто формула | IUPAC формула (с метил.конца) | IUPAC формула (с карб.конца) | Рациональная полуразвернутая формула | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сорбиновая кислота | транс,транс-2,4-гексадиеновая кислота | С5Н7COOH | 6:2ω3 | 6:2Δ2,4 | СН3-СН=СН-СН=СН-СООН | |
| Линолевая кислота | цис,цис-9,12-октадекадиеновая кислота | С17Н31COOH | 18:2ω6 | 18:2Δ9,12 | СН3(СН2)3-(СН2-СН=СН)2-(СН2)7-СООН | |
| Линоленовая кислота | цис,цис,цис-6,9,12-октадекатриеновая кислота | С17Н28COOH | 18:3ω6 | 18:3Δ6,9,12 | СН3-(СН2)-(СН2-СН=СН)3-(СН2)6-СООН | |
| Линоленовая кислота | цис,цис,цис-9,12,15-октадекатриеновая кислота | С17Н29COOH | 18:3ω3 | 18:3Δ9,12,15 | СН3-(СН2-СН=СН)3-(СН2)7-СООН | |
| Арахидоновая кислота | цис-5,8,11,14-эйкозотетраеновая кислота | С19Н31COOH | 20:4ω6 | 20:4Δ5,8,11,14 | СН3-(СН2)4-(СН=СН-СН2)4-(СН2)2-СООН | |
| Дигомо-γ-линоленовая кислота | 8,11,14-эйкозатриеновая кислота | С19Н33COOH | 20:3ω6 | 20:3Δ8,11,14 | СН3-(СН2)4-(СН=СН-СН2)3-(СН2)5-СООН | |
| — | 4,7,10,13,16-докозапентаеновая кислота | С19Н29COOH | 20:5ω4 | 20:5Δ4,7,10,13,16 | СН3-(СН2)2-(СН=СН-СН2)5-(СН2)-СООН | |
| Тимнодоновая кислота | 5,8,11,14,17-эйкозапентаеновая кислота | С19Н29COOH | 20:5ω3 | 20:5Δ5,8,11,14,17 | СН3-(СН2)-(СН=СН-СН2)5-(СН2)2-СООН | |
| Цервоновая кислота | 4,7,10,13,16,19-докозагексаеновая кислота | С21Н31COOH | 22:6ω3 | 22:3Δ4,7,10,13,16,19 | СН3-(СН2)-(СН=СН-СН2)6-(СН2)-СООН | |
| — | 5,8,11-эйкозатриеновая кислота | С19Н33COOH | 20:3ω9 | 20:3Δ5,8,11 | СН3-(СН2)7-(СН=СН-СН2)3-(СН2)2-СООН |
Примечания
См. также
Клеточная биология накопления жира
Mol Biol Cell. 2016 15 августа; 27 (16): 2523–2527.
Пол Коэн
a Лаборатория молекулярного метаболизма, Университет Рокфеллера, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10065
Брюс М. Шпигельман
b Онкологический институт Дана-Фарбера и Департамент клеточной биологии Гарвардской медицинской школы, Бостон, MA 02115
Дэвид Г. Друбин, редактор мониторинга
Калифорнийский университет, Беркли
a Лаборатория молекулярного метаболизма, Рокфеллеровский университет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10065
b Институт рака Дана-Фарбер и Департамент клеточной биологии, Гарвардская медицинская школа, Бостон, Массачусетс 02115
Поступила в редакцию 2 мая 2016 г .; Пересмотрено 16 июня 2016 г .; Принят в печать 17 июня 2016 г.
Авторские права © Коэн и Шпигельман, 2016 г. Эта статья распространяется Американским обществом клеточной биологии по лицензии авторов. Через два месяца после публикации он становится общедоступным под лицензией Creative Commons License с указанием авторства и некоммерческого использования 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0).
«ASCB®», «Американское общество клеточной биологии®» и «Молекулярная биология клетки®» являются зарегистрированными товарными знаками Американского общества клеточной биологии.
Эта статья цитируется в других статьях в PMC.
Abstract
Мировая эпидемия ожирения и диабета 2 типа значительно повысила интерес к биологии и физиологии жировой ткани. Жировые (жировые) клетки специализируются на хранении энергии в форме триглицеридов, но исследования последних нескольких десятилетий показали, что жировые клетки также играют решающую роль в восприятии изменений в системном энергетическом балансе и реагировании на них. Белые жировые клетки выделяют важные гормоноподобные молекулы, такие как лептин, адипонектин и адипсин, чтобы влиять на такие процессы, как прием пищи, чувствительность к инсулину и секреция инсулина.С другой стороны, бурый жир рассеивает химическую энергию в виде тепла, тем самым защищая от переохлаждения, ожирения и диабета. В настоящее время принято во внимание, что существует два различных типа термогенных жировых клеток, называемых коричневыми и бежевыми адипоцитами. В дополнение к этим отличительным свойствам жировых клеток, адипоциты существуют в жировой ткани, где они находятся в динамическом взаимодействии с иммунными клетками и находятся под сильным влиянием иннервации и кровоснабжения. Этот обзор призван служить введением в биологию жировых клеток и ознакомить читателя с тем, как эти типы клеток играют роль в метаболических заболеваниях и, возможно, в качестве целей для терапевтических разработок.
ВВЕДЕНИЕ
Глобальная эпидемия ожирения и связанных с ним заболеваний, таких как диабет 2 типа, вызвала взрыв интереса к жировым клеткам. Жировые клетки играют несколько критических ролей в системном метаболизме и физиологии. Есть как минимум два класса жировых клеток — белые и коричневые. Белый жир специализируется на хранении энергии в форме триглицеридов, что является особенно эффективным методом, поскольку этот класс молекул обладает высокой энергией и хранится безводно. При голодании высвобождение жирных кислот и глицерина, которые служат топливом для остального тела, происходит посредством ферментативного гидролиза, называемого липолизом.Эти важные функции жира, накопления и высвобождения жирных кислот строго контролируются ключевыми гормонами состояния питания и голодания — инсулином и катехоламинами. В дополнение к этим классическим функциям важность белой жировой ткани как центрального сигнального узла в системном метаболизме была впервые выявлена путем клонирования адипсина и лептина, двух важных «адипокинов» (Cook et al. , 1987; Zhang et al. др. , 1994). Фактически, жировые клетки и жировые ткани секретируют множество молекул, играющих решающую роль в метаболизме, включая фактор некроза опухоли α (TNF-α), адипонектин, резистин и RBP4, среди прочих (Rosen and Spiegelman, 2014).Здоровое и устойчивое развитие жировой ткани абсолютно необходимо для правильного метаболического контроля. Важно отметить, что дефекты жировой дифференцировки , а не приводят к здоровым, худым животным, а вместо этого приводят к липодистрофии, серьезному заболеванию, при котором другие ткани, особенно печень, принимают на себя функцию накопления жира, с пагубными последствиями, включая инсулинорезистентность, диабет. , гепатомегалия и гипертриглицеридемия (Garg, 2011).
ВИДЫ ЖИРА
В отличие от белого жира, бурый жир предназначен для рассеивания химической энергии в виде тепла, защищая млекопитающих от переохлаждения.Это достигается за счет запуска бесполезных метаболических циклов, в первую очередь бесполезного цикла исключения протонов из митохондриального матрикса и его утечки обратно в митохондриальную матрицу через цепь переноса электронов и разобщение белка 1 (UCP1; обзор Cohen and Spiegelman, 2015). Экспрессия UCP1 строго ограничена коричневыми и бежевыми жировыми клетками. Хотя обычно считалось, что UCP1 регулируется транскрипционно, недавнее исследование показало, что UCP1 также может регулироваться посттрансляционно с помощью сульфенилирования, управляемого активными формами кислорода, ключевого остатка цистеина (Chouchani, Kazak, et al., 2016). Недавно отдельный бесполезный цикл, включающий фосфорилирование / дефосфорилирование креатина, был идентифицирован в митохондриях бежевых жировых клеток, типа коричневых адипоцитов (Kazak et al. , 2015). Важно отметить, что бурый жир во всех своих измерениях играет роль в защите животных от метаболических заболеваний, таких как ожирение, диабет 2 типа и стеатоз печени (самое раннее проявление неалкогольной жировой болезни печени [НАЖБП]). Первым доказательством в этом отношении было наблюдение, что мыши с генетически удаленными клетками UCP1 + склонны к ожирению и диабету (Lowell et al., 1993), тогда как люди с генетически повышенной функцией бурого жира заметно защищены от тех же нарушений (Cederberg et al. , 2001).
До недавнего времени термин «бурый жир» использовался для обозначения клеток UCP1 + в двух различных анатомических местах: 1) сформировавшиеся депо в межлопаточной и периренальной областях, состоящие в основном из адипоцитов UCP1 + , которые имеют множество мелких липидных капель (так называемых мультилокулярных) и плотных митохондрий, придающих ткани характерный коричневый цвет; и 2) клетки UCP1 + , которые вкраплены во многие депо белого жира, особенно в подкожных областях грызунов и людей.Эти два типа «бурого жира» являются не только разными типами клеток (Wu et al. , 2012), но они также происходят из совершенно разных клеточных линий (Seale et al. , 2008). Образовавшиеся в процессе развития бурые жировые клетки, теперь называемые «классическими коричневыми жировыми клетками», происходят от линии, подобной скелетным мышцам, как отмечено Myf5 или Pax7 (Seale et al. , 2008; Lepper and Fan, 2010). Бежевые клетки происходят, по крайней мере частично, от линии, подобной гладкой мускулатуре сосудов, как это отмечено промотором Myh21 (Long et al., 2014; Берри и др. , 2016).
В большинстве исследований не проводилось различий между функциональными ролями этих двух типов жировых клеток UCP1 + , поскольку воздействие холода или β-адренергическая стимуляция активирует оба типа клеток. Недавно была разработана модель на мышах, в которой отсутствуют бежевые жировые клетки, но есть полностью функциональный коричневый жир (Cohen et al. , 2014). У этих мышей на диете с высоким содержанием жиров развивается легкое ожирение по сравнению с контрольной группой. Более того, это ожирение возникает исключительно из-за избытка подкожного жира, что довольно необычно.У этих животных тяжелая инсулинорезистентность печени и стеатоз печени, что свидетельствует о том, что бежевый жир защищает печень; Неизвестно, происходит ли это за счет окисления циркулирующих липидов бежевыми клетками или за счет выработки секретируемого гормона, который защищает печень от накопления жира. Выявлено все большее количество факторов, которые приводят к увеличению («потемнение») или снижению («побеление») активности бежевого жира ().
Изображение бежевой жировой ткани, которая состоит из смеси белых и бежевых адипоцитов.Схема стимулов, которые приводят к увеличению («потемнение») или снижению («побеление») активности бежевого жира, вместе с физиологическими последствиями.
КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ ЖИРНОЙ ТКАНИ
Жировая ткань когда-то рассматривалась как пассивный репозиторий для накопления триглицеридов в адипоцитах, но теперь считается сложной тканью, содержащей множество взаимодействующих типов клеток, включая жировые клетки, иммунные клетки, эндотелий, фибробласты , нейроны и стволовые клетки. Хотя адипоциты составляют> 90% объема жировых подушек, эти другие типы клеток (вместе называемые стромальной сосудистой фракцией) преобладают по общему количеству (Kanneganti and Dixit, 2012).В настоящее время известно, что несколько подмножеств иммунных клеток накапливаются в жировой ткани и выполняют важные функции. Это можно проследить до наблюдения, что жировая ткань продуцирует TNF-α и другие провоспалительные цитокины, уровни которых увеличиваются при ожирении; они опосредуют местную и системную инсулинорезистентность (Hotamisligil et al. , 1993). Эти цитокины в основном продуцируются макрофагами в жировой ткани (Weisberg et al. , 2003; Xu et al. , 2003).Гистологически макрофаги можно увидеть вокруг адипоцитов в так называемых «короноподобных структурах» (Cinti et al. , 2005)
В последние годы роль субпопуляций иммунных клеток в жировой ткани становится все более понятной. В дополнение к провоспалительным макрофагам или макрофагам M1, жир также содержит альтернативно активированные макрофаги или макрофаги M2, причем соотношение M1 / M2 увеличивается при ожирении (Lumeng et al. , 2007). Эти типы клеток играют важную роль в ремоделировании тканей.Более того, макрофаги M2 могут способствовать активации бежевого жира. Воздействие холода приводит к поляризации в сторону фенотипа M2, и эти клетки M2 могут продуцировать и секретировать катехоламины, которые стимулируют бежевые жировые клетки (Nguyen et al. , 2011). Эозинофилы и врожденные лимфоидные клетки 2 типа (ILC2) в жировой ткани также играют центральную роль в биогенезе бежевого жира. Эозинофилы продуцируют интерлейкин (IL) -4 и IL-13, которые активируют макрофаги M2, а сами эозинофилы могут активироваться метеориноподобным белком, полученным из мышц (Qiu et al., 2014; Rao et al. , 2014). ILC2 стимулируют бежевый жир за счет выработки IL-33 и энкефалина (Brestoff et al. , 2015; Lee et al. , 2015). Регуляторные Т-клетки (Tregs) присутствуют в висцеральной жировой ткани, но их количество уменьшается с развитием ожирения, что способствует развитию инсулинорезистентности (Feuerer et al. , 2009). Интересно, что свойства Treg висцерального жира зависят от экспрессии рецептора γ, активируемого пролифератором пероксисом (Cipolletta et al., 2012). Помимо этих типов иммунных клеток, роли также были определены для других подмножеств Т-клеток, В-клеток, нейтрофилов, тучных клеток и естественных Т-клеток-киллеров (Brestoff and Artis, 2015).
Фенотип жировой ткани также зависит от кровоснабжения и иннервации, хотя регуляция этих процессов сравнительно менее изучена. По мере увеличения жировой массы в условиях переедания может развиться локальная гипоксия, и может активироваться фактор 1α, индуцируемый гипоксией, чувствительный к кислороду транскрипционный фактор (HIF1α) (Krishnan et al., 2012). Генетические и фармакологические исследования показывают, что специфическая для жировой ткани делеция или ингибирование HIF-1α может защитить от метаболической дисфункции, связанной с ожирением (Jiang et al. , 2011; Sun et al. , 2013). Данные также показывают, что белая и коричневая жировая ткань может продуцировать фактор роста эндотелия сосудов А и другие факторы для улучшения кровоснабжения (Fredriksson et al. , 2000; Mick et al. , 2002). Жировая ткань, особенно бурый жир, также интенсивно иннервируется симпатическими волокнами, которые стимулируют липолиз в условиях голодания, введения лептина и воздействия холода (Bartness et al., 2010а, б; Zeng et al. , 2015). Напротив, парасимпатические волокна могут стимулировать накопление липидов (Kreier et al. , 2002). Коричневые и бежевые адипоциты экспрессируют высокие уровни β3-адренергического рецептора, а фармакологическая активация CL 316,243 способствует термогенезу (Himms-Hagen et al. , 1994). Факторы, регулирующие иннервацию жировых клеток, остаются областью активных исследований.
НЕЗАВЕРШЕННЫЕ ВОПРОСЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЛЕЧЕБНОЙ ТЕРАПЕВТЫ
Успешное воздействие на жировую ткань для достижения терапевтического эффекта будет зависеть от дальнейшего прояснения нескольких ключевых вопросов, на которые пока нет ответа.Во-первых, каков полный набор регуляторов транскрипции, которые управляют образованием и поддержанием белого, коричневого и бежевого жира? Во-вторых, каков полный спектр фенотипов каждого типа адипоцитов? Например, становится все более очевидным, что коричневый и бежевый жир не только выделяют тепло, но и могут быть важными эндокринными органами (Kajimura et al. , 2015). В-третьих, как разные типы жировых клеток передают сигналы другим типам клеток и тканям и как эти сигналы влияют на системный метаболизм и подверженность диабету, гипертонии, сердечно-сосудистым заболеваниям и раку? Наконец, можно ли изменить ключевые молекулярные регуляторы жировой ткани для создания более здоровой жировой ткани? Достижение этой цели потребует базового понимания того, как важные факторы, такие как PRDM16, регулируются физиологически (например,g. транскрипционно, трансляционно, посттрансляционно).
В конечном счете, любое обсуждение жировой ткани как мишени для лечения человека должно возвращаться к понятию жировой ткани как самого здорового места для депонирования избыточной калорийной энергии (Unger et al. , 2013). Из генетики человека мы знаем, что любое подавление жировых отложений вызовет эктопическое отложение липидов и серьезное заболевание (Savage et al. , 2003). Имея это в виду, каковы потенциальные цели, относящиеся к жировым тканям? Во-первых, что касается белого жира, мы могли бы нацеливаться на аномалии, которые связывают жировую ткань с последствиями ожирения, включая диабет, сердечно-сосудистые заболевания и жировую болезнь печени.Как упоминалось ранее, жировая ткань при ожирении демонстрирует аспекты воспаления, включая секрецию воспалительных цитокинов; нейтрализация цитокинов, таких как TNFα, улучшает инсулинорезистентность у грызунов (Hotamisligil et al. , 1994). Аналогичным образом, антагонизм воспалительных протеинкиназ I-каппа-B-киназы эпсилон (IKKε) и TANK-связывающей киназы 1 (TBK1), как было показано, улучшает диабет у мышей (Reilly et al. , 2013). Задача в будущем будет заключаться в том, чтобы получить терапевтический эффект при диабете или сердечно-сосудистых заболеваниях, не вызывая токсичности, связанной с общим подавлением воспаления.
Для коричневого и бежевого жира задача состоит в том, чтобы увеличить их количество и активность в организме человека безопасным и эффективным способом. То, что усиление адаптивного термогенеза за счет коричневого и бежевого жира у грызунов защищает от ожирения и диабета, полностью установлено наукой (Cederberg et al. , 2001; Seale et al. , 2011). Также очевидно, что у взрослых людей есть значительные запасы бежевого жира и, возможно, некоторого количества классического коричневого жира (Sharp et al. , 2012; Wu et al., 2012 г .; Cypess et al. , 2013; Jespersen et al. , 2013; Lidell et al. , 2013). Было показано, что воздействие холода или введение β-3-адренергического соединения увеличивает активность этих термогенных жировых депо, что подтверждается позитронно-эмиссионной томографией фтордезоксиглюкозы (Cypess et al. , 2009, 2015; van Marken Lichtenbelt et al. др. , 2009; Виртанен и др. , 2009). Конечно, еще предстоит выяснить, можно ли активировать и / или увеличить количество термогенного жира человека, чтобы он играл сильную терапевтическую роль при диабете и ожирении.Некоторые полипептиды, такие как фактор роста фибробластов 21 (FGF21) и костный морфогенетический белок 7 (BMP7), могут делать это у грызунов (Tseng et al. , 2008; Fisher, Kleiner, et al. , 2012), но Будет ли то же самое у людей с благоприятным профилем токсичности, еще предстоит выяснить. Продолжают открываться дополнительные секретируемые белки с термогенным действием на жировые ткани (предсердные и желудочковые натрийуретические пептиды и Slit2; Bordicchia et al. , 2012; Svensson et al., 2016). Также стоит отметить, что данные о грызунах, приведенные ранее, предполагают гепатопротекторную роль бежевого жира, и поэтому такие заболевания, как НАЖБП, вполне могут быть первыми терапевтическими мишенями для агентов, увеличивающих функцию бежевого жира. Степень, в которой различные метаболические преимущества коричневого и бежевого жира обусловлены усиленным термогенезом как таковым или эндокринной ролью этих тканей, остается важным вопросом, требующим уточнения.
Благодарности
Из-за нехватки места мы сожалеем, что не смогли сослаться на все важные вклады, которые были внесены в эту область.
Используемые сокращения:
| BMP7 | костный морфогенетический белок 7 | |
| FGF21 | фактор роста фибробластов 21 | |
| HIF-1α | HIF-1α | Ipoxia | Ipoxia | Ipoxia | -kappa-B киназа эпсилон |
| ILC2s | врожденные лимфоидные клетки 2 типа | |
| NAFLD | неалкогольная жировая болезнь печени | |
| RBP4 | 9018 ТБАК | связывание сетчатки киназа 1 |
| TNF-α | Фактор некроза опухоли α | |
| Tregs | регуляторные Т-клетки | |
| UCP1 | разобщающий белок 1 |