Бурая жировая ткань: особенности биологии, участие в энергетическом обмене и ожирении (обзор литературы)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

На сегодняшний день ожирение является одним из самых распространенных заболеваний в Российской Федерации, доля которого ежегодно увеличивается. В группе риска находится не только взрослое, но и подростковое и детское население. Избыточная масса тела приводит к развитию метаболического синдрома и связанных с ним осложнений — заболеваний кровеносной, опорно-двигательной, иммунной и других систем и к преждевременному старению организма человека. Пока данное заболевание не приняло характер эпидемии, исследователи всего мира пытаются найти методы борьбы с ним, для чего всесторонне изучаются разные виды жировой ткани в организме человека, их значение, морфология и биология, возможности дальнейшего использования полученных результатов для решения данной проблемы.

В статье представлен обзор имеющихся современных данных о морфологических особенностях белой, бурой и бежевой жировой ткани на тканевом и клеточном уровнях. Описано значение специфических белков для выявления разных видов жировой ткани человека. Охарактеризованы биология и физиология бурой жировой ткани, имеющей большое значение в осуществлении различных метаболических процессов в организме. Показана необходимость дальнейшего изучения роли бурой жировой ткани для ее возможного перспективного использования в лечении ожирения.

Об авторах

Любовь Николаевна Афанаскина

Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого

Автор, ответственный за переписку.
Email: afanln@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4726-3599
SPIN-код: 9239-2428

кандидат биологических наук, доцент, кафедра биологии и экологии

Россия, 660022, г. Красноярск, ул. П. Железняка, 1

Светлана Николаевна Деревцова

Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: Derevzova@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2974-5930
SPIN-код: 6525-4040

д.м.н., доцент, профессор кафедры анатомии и гистологии человека

Россия, 660022, г. Красноярск, ул. П. Железняка, 1

Людмила Викторовна Синдеева

Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: lsind@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0469-9552
SPIN-код: 9456-5564

д.м.н., доцент, профессор кафедры анатомии и гистологии человека

Россия, 660022, г. Красноярск, ул. П. Железняка, 1

Елена Алексеевна Хапилина

Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: hapilina_elena@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4898-5123
SPIN-код: 6233-8154

к.м.н., доцент, доцент кафедры анатомии и гистологии человека

Россия, 660022, г. Красноярск, ул. П. Железняка, 1

Надежда Николаевна Медведева

Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: medvenad@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7757-6628
SPIN-код: 6144-1780

профессор, зав. кафедрой анатомии и гистологии человека

Россия, 660022, г. Красноярск, ул. П. Железняка, 1

Список литературы

  1. Сулаева О.Н., Белемец Н.И. Половые особенности регуляции жировой ткани // Клiнiчна ендокринологiя та ендокринна хiрургiя. — 2017. — № 4. — С. 11–20. [Sulaieva ON, Belemets NI. Sex differences in regulation of adipose tissue. Clinical Endocrinology and Endocrine Surgery. 2017;(4):11–20. (In Ukraine.)] doi: 10.24026/1818-1384.4(60).2017.118729.
  2. Vegiopoulos A, Rohm M, Herzig S. Adipose tissue: between the extremes. EMBO J. 2017;36(14):1999–2017. doi: 10.15252/embj.201696206.
  3. Mann JI. Diet and risk of coronary heart disease and type 2 diabetes. Lancet. 2002;360(9335):783–789. doi: 10.1016/S0140-6736(02)09901-4.
  4. Toss F, Wiklund P, Franks PW, et al. Abdominal and gynoid adiposity and the risk of stroke. Int J Obes (Lond.). 2011;35(11):1427–1432. doi: 10.1038/ijo.2011.9.
  5. Van Dijk SB, Takken T, Prinsen EC, Wittink H. Different anthropometric adiposity measures and their association with cardiovascular disease risk factors: a meta-analysis. Neth Heart J. 2012;20(5):208–218. doi: 10.1007/s12471-011-0237-7.
  6. Booth A, Magnuson A, Foster M. Detrimental and protective fat: body fat distribution and its relation to metabolic disease. Horm Mol Biol Clin Investig. 2014;17(1):13–27. doi: 10.1515/hmbci-2014-0009.
  7. Pararasa C, Bailey CJ, Griffiths HR. Ageing, adipose tissue, fatty acids and inflammation. Biogerontology. 2015;16(2):235–248. doi: 10.1007/s10522-014-9536-x.
  8. Palmer AK, Kirkland JL. Aging and adipose tissue: potential interventions for diabetes and regenerative medicine. Exp Gerontol. 2016;86:97–105. doi: 10.1016/j.exger.2016.02.013.
  9. Кокшарова Е.О., Майоров А.Ю., Шестакова М.В., Дедов И.И. Метаболические особенности и терапевтический потенциал бурой и «бежевой» жировой ткани // Сахарный диабет. — 2014. — № 4. — С. 5–15. [Koksharova EO, Mayorov AYu, Shestakova MV, Dedov II. Metabolic characteristics and therapeutic potential of brown and “beige” adipose tissues. Diabetes mellitus. 2014;(4):5–15. (In Russ.)] doi: 10.14341/DM201445-15.
  10. Милица К.Н., Сорокина И.В., Мирошниченко М.С., Плитень О.Н. Иммуногистохимические особенности жировой ткани сальника и подкожной жировой клетчатки у лиц с избыточной массой тела // Морфология. — 2016. — № 3. — C. 203–207. [Militsa KM, Sorokina IV, Myroshnychenko MS, Pliten ON. Immunohistochemical features of fat tissue of epiploon and subcutaneous fat tissue in patients with overweight, obesity and metabolic syndrome. Morphologia. 2016;(3):203–207. (In Russ.)]
  11. Ефремова А.В. Бурая жировая ткань: основные этапы исследования и потенциальная роль в энергетическом балансе и ожирении // Якутский медицинский журнал. — 2019. — № 1. — С. 92–94. [Efremova A.V. Brown adipose tissue: main stages of research and potential role in energy balance and obesity. Yakut Medical Journal. 2019;(1):92–94. (In Russ.)] doi: 10.25789/YMJ.2019.65.28.
  12. Rosen ED, Spiegelman BM. What we talk about when we talk about fat. Cell. 2014;156(1–2):20–44. doi: 10.1016/j.cell.2013.12.012.
  13. Tauchi-Sato K, Ozeki S, Houjou T, et al. The surface of lipid droplets is a phospholipid monolayer with a unique fatty acid composition. J Biol Chem. 2002;277:44507–44512. doi: 10.1074/jbc.m207712200.
  14. Nedergaard J, Bengtsson T, Cannon B. Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;293: E444–E452. doi: 10.1152/ajpendo.00691.2006.
  15. Cypess AM, Lehman S, Williams G, et al. Identification and Importance of Brown Adipose Tissue in Adult Humans. The New England Journal of Medicine. 2009;360(15):1509–1517. doi: 10.1056/nejmoa0810780.
  16. Cinti S. Transdifferentiation properties of adipocytes in the adipose organ. Am J Physiol. 2009;297(5):E977–E986. doi: 10.1152/ajpendo.00183.2009.
  17. Cinti S. The adipose organ at a glance. Disease Models & Mechanisms. 2012;5(5):588–594. doi: 10.1242/dmm.009662.
  18. Cohen P, Spiegelman BM. Brown and beige fat: molecular parts of a thermogeic machine. Diabetes. 2015;64(7):2346–2351. doi: 10.2337/db15-0318.
  19. Медведев Л.Н., Елсукова Е.И. Бурая жировая ткань: молекулярно-клеточные основы регулируемого термогенеза. — Красноярск: Альмагама, 2002. — 528 с. [Elsukova EI, Medvedev LN. Buraja zhirovaja tkan’: molekuljarno-kletochnye osnovy reguliruemogo termogeneza. Krasnojarsk: Al’magama, 2002. 528 s. (In Russ.)]
  20. Himms-Hagen J. Brown adipose tissue thermogenesis: interdisciplinary studies. FASEB J. 1990;4(11):2890–2898. doi: 10.1096/fasebj.4.11.2199286.
  21. Fedorenko A, Lishko PV, Kirichok Y. Mechanism of fatty-acid-dependent UCP1 uncoupling in brown fat mitochondria. Cell. 2012;151(2):400–413. doi: 10.1016/j.cell.2012.09.010.
  22. Okamatsu-Ogura Y, Fukano K, Tsubota A, et al. Thermogenic ability of uncoupling protein 1 in beige adipocytes in mice. PLoS One. 2013;8(12):e84229. doi: 10.1371/journal.pone.0084229.
  23. Nedergaard J, Cannon B. UCP1 mRNA does not produce heat. Biochim Biophys Acta. 2013;1831(5):943–949. doi: 10.1016/j.bbalip.2013.01.009.
  24. Shabalina IG, Petrovic N, de Jong J, et al. UCP1 in Brite/Beige adipose tissue mitochondria is functionally thermogenic. Cell Reports. 2013;5(5):1196–1203. doi: 10.1016/j.celrep.2013.10.044.
  25. Lee P, Werner CD, Kebebew E, Celi FS. Functional thermogenic beige adipogenesis is inducible in human neck fat. Int J Obesity. 2014;38(2):170–176. doi: 10.1038/ijo.2013.82.
  26. Cristancho AG, Lazar MA. Forming functional fat: a growing understanding of adipocyte differentiation. Nat. Rev Mol. Cell Biol. 2011;12(11):722–734. doi: 10.1038/nrm3198.
  27. Kajimura S, Seale P, Spiegelman BM. Transcriptional control of brown fat development. Cell Metab. 2010;11(4):257–262. doi: 10.1016/j.cmet.2010.03.005.
  28. Cohen P, Levy JD, Zhang Y, et al. Ablation of PRDM16 and beige adipose causes metabolic dysfunction and a subcutaneous to visceral fat switch. Cell. 2014;156(1–2):304–316. doi: 10.1016/j.cell.2013.12.021.
  29. Kajimura S, Saito M. A new era in brown adipose tissue biology: molecular control of brown fat development and energy homestasis. Ann Rew Physiol. 2014;76(1):225–249. doi: 10.1146/annurev-physiol-021113-170252.
  30. Walden TB, Hansen IR, Timmons JA, et al. Recruited vs. nonregruited molecular signatures of brown, “brite” and write adipose tissues. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2012;302(1):E19–E31. doi: 10.1152/ajpendo.00249.2011.
  31. Елсукова Е.И., Медведев Л.Н. Новый тип термогенных адипоцитов: происхождение, свойства, функции // В мире научных открытий. — 2016. — № 8. — С. 97–127. [Elsukova EI, Medvedev LN. A new type of thermogenic adipocytes: origin, properties and functions. In the World of Scientific Discoveries. 2016;(8):97–127. (In Russ.)] doi: 10.12731/wsd-2016-8-97-127.
  32. Petrovic N, Walden TB, Shabalina IG, et al. Chronic peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) activation of epididymally derived white adipocyte cultures reveals a population of thermogenically competent, UCP1-containing adipocytes molecularly distinct from classic brown adipocytes. J Biol Chem. 2010;285(10):7153–7164. doi: 10.1074/jbc.m109.053942.
  33. Sharp LZ, Shinoda K, Ohno H, et al. Human BAT possesses molecular signatures that resemble beige/brite cells. PLoS One. 2012;7(11):e49452. doi: 10.1371/journal.pone.0049452.
  34. Wu J, Boström P, Sparks LM, et al. Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and human. Cell. 2012;150(2):366–376. doi: 10.1016/j.cell.2012.05.016.
  35. Lidell ME, Betz MJ, Leinhard OD, et al. Evidence for two types of brown adipose tissue in humans. Nat Med. 2013;19(5):631–634. doi: 10.1038/nm.3017.
  36. Wijers SLJ, Saris WHM, van Marken Lichtenbelt WD. Individual thermogenic responses to mild cold and overfeeding are closely related. The J of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2007;92(11):4299–4305. doi: 10.1210/jc.2007-1065.
  37. Van Marken Lichtenbelt WD, Vanhommerig JW, Smulders NM, et al. Cold activated brown adipose tissue in healthy men. The New England J of Medicine. 2009;360(15):1500–1508. doi: 10.1056/nejmoa0808718.
  38. Avram AS, Avram MM, James WD. Subcutaneous fat in normal and diseased states: 2. Anatomy and physiology of white and brown adipose tissue. J Am Acad Dermatol. 2005;53(4):671–683. doi: 10.1016/j.jaad.2005.05.015.
  39. Cioffi F, Senese R, de Lange P, et al. Uncoupling proteins: a complex journey to function discovery. BioFactors. 2009;35(5):417–428. doi: 10.1002/biof.54.
  40. Feil S, Rafael J. Effect of acclimation temperature on the concentration of uncoupling protein and GDP binding in rat brown fat mitochondria. Eur J Biochem. 1994;219(1–2):681–690. doi: 10.1111/j.1432-1033.1994.tb19984.x.
  41. Jequier E. Thermogenic responses induced by nutrients in man: their importance in energy balance regulation. Experientia Suppl. 1983;44:26–44. doi: 10.1007/978-3-0348-6540-1_3.
  42. Himms-Hagen J. Role of thermogenesis in the regulation of energy balance in relation to obesity. Can J Physiol Pharmacol. 1989;67(4):394–401. doi: 10.1139/y89-063.
  43. Del Mar Gonzalez-Barroso M, Ricquier D, Cassard-Doulcier AM. The human uncoupling protein-1 gene (UCP1): present status and perspectives in obesity research. J. Obesity Reviews: an Official Journal of the International Association for the Study of Obesity. 2000;1(2):61–72. doi: 10.1046/j.1467-789x.2000.00009.x.
  44. Мяделец О.Д., Мяделец В.О., Соболевская И.С., Кичигина Т.Н. Белая и бурая жировые ткани: взаимодействие со скелетной мышечной тканью // Вестник ВГМУ. — 2014. — № 5. — С. 32–44. [Mjadelec OD, Mjadelec VO, Sobolevskaja IS, Kichigina TN. White and brown adipose tissue: interaction with skeletal muscle tissue. Bulletin of the Vitebsk State Medical University. 2014;(5):32–44. (In Belarus.)]
  45. Timmons JA, Wennmalm K, Larsson O, et al. Myogenic gene expression signature establishes that brown and white adipocytes originate from distinct cell lineages. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104(11):4401–4406. doi: 10.1073/pnas.0610615104.
  46. Crisan M, Casteilla L, Lehr L, et al. A reservoir of brown adipocyte progenitors in human skeletal muscle. Stem Cells. 2008;26(9):2425–2433. doi: 10.1634/stemcells.2008-0325.
  47. Lean MEJ, James WPT. Uncoupiing protein in human brown adipose tissue mitochondria. Isolation and detection by specific antiserum. FEBS Lett. 1983;163(2):235–240. doi: 10.1016/0014-5793(83)80826-6.
  48. Lidell ME, Betz MJ, Enerbäck S. Brown adipose tissue and its therapeutic potential. J Intern Med. 2014;276(4):364–377. doi: 10.1111/joim.12255.
  49. Nicholls DG, Bernson VS, Heaton GM. The identification of the component in the inner membrane of brown adipose tissue mitochondria responsible for regulating energy dissipation. J Experientia Suppl. 1978;32:89–93. doi: 10.1007/978-3-0348-5559-4_9.
  50. Kozak LP, Britton JH, Kozak UC, Wells JM. The mitochondrial uncoupling protein gene. Correlation of exon structure to transmembrane domains. J Biol Chem. 1988;263(25):12274–12277.
  51. Cassard AM, Bouillaud F, Mattei MG, et al. Human uncoupling protein gene: structure, comparison with rat gene, and assignment to the long arm of chromosome 4. J Cell Biochem. 1990;43(3):255–264. doi: 10.1002/jcb.240430306.
  52. Ricquier D, Bouillaud F. The uncoupling protein homologues: UCP1, UCP2, UCP3, StUCP and AtUCP. Biochem J. 2000;345(2):161–179. doi: 10.1042/bj3450161.
  53. Dietrich MO, Andrews ZB, Horvath TL. Exercise-induced synaptogenesis in the hippocampus is dependent on UCP2-regulated mitochondrial adaptation. J of Neuroscience. 2008;28(42):10766–10771. doi: 10.1523/jneurosci.2744-08.2008.
  54. Hoang T, Smith MD, Jelokhani-Niaraki M. Expression, folding, and proton transport activity of human uncoupling protein-1 (UCP1) in lipid membranes: evidence for associated functional forms. J Biol Chem. 2013;288(51):36244–36258. doi: 10.1074/jbc.m113.509935.
  55. Orava J, Nuutila P, Noponen T, et al. Blunted metabolic responses to cold and insulin stimulation in brown adipose tissue of obese humans. Obesity (Silver Spring). 2013;21(11):2279–2287. doi: 10.1002/oby.20456.
  56. Szentirmai E, Kapas L. Intact brown adipose tissue thermogenesis is required for restorative sleep responses after sleep loss. Eur J Neuroscience. 2014;39(6):984–998. doi: 10.1111/ejn.12463.
  57. Cannon B, Nedergaard J. Thermogenesis challenges the adipostat hypothesis for body-weight control. Proc Nutr Soc. 2009;68(4):401–407. doi: 10.1017/s0029665109990255.
  58. Peirce V, Vidal-Puig A. Regulation of glucose homoeostasis by brown adipose tissue. Lancet Diabetes & Endocrinol. 2013;1(4):353–360. doi: 10.1016/s2213-8587(13)70055-x.
  59. Bredella MA, Gill CM, Rosen CJ, et al. Positive effects of brown adipose tissue on femoral bone structure. Bone. 2014;58:55–58. doi: 10.1016/j.bone.2013.10.007.
  60. Dietrich MO, Horvath TL. The role of mitochondrial uncoupling proteins in lifespan. Eur J of Physiology. 2010;459(2):269–275. doi: 10.1007/s00424-009-0729-0.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Издательство "Педиатръ", 2020

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).