脂肪ホワイト、ブラウン、ベージュ

脂肪ホワイト、ブラウン、ベージュ

キリルステセヴィチ
"科学と生命"№11、2014

医師は太り過ぎがうまくいかないと信じるあらゆる理由があります。概して、心血管から代謝に至るまで、全範囲の障害が過体重と関連している。何らかの形の肥満の人が絶えず増えています。

どのようにして体重を正常範囲に保つことができますか?答えは、どこかで簡単だと思われます。食べる量は少なく、もっと移動してください。誰もこの資金の有効性を疑う人はいませんが、誰も助けてくれません。一部の人々では、代謝特性は脂肪がどの食事にも蓄積するようなものです。時には飢えの感情に抵抗することもできません。脳は余分な体重を見ずにカロリーを必要とします。また、特に都市住民のために、身体活動のための要件を満たすことが常に可能であるとは限りません。

したがって、肥満は現代医学において最も研究されているトピックの1つとなっており、多くの研究者の努力は脂肪の蓄積を防止する手段を見つけることを目的としている。例えば、脳や神経内分泌系を通して食行動を変えようとすることができます。脂肪の蓄積を防ぐもう一つの方法は、腸内微生物叢への影響です。なぜなら、食物が血液に吸収され、食物が吸収されないことに依存するからです。最後に、余分な脂質を単に燃焼させること、すなわちある種の代謝過程で脂質を分割することができる。

一方、脂肪と脂肪の争い。臀部と腰には白色脂肪細胞(脂肪細胞)が主に含まれています。それらの機能は様々な脂質を貯蔵することであり、それらは巨大な脂肪滴のように見える。細胞質、核、および細胞の他の成分はそれらの中にあるが、それらは脂質塊と膜の間のどこかにある。茶色の脂肪細胞は異なって見える:それらにはいくつかの脂肪滴があり、細胞質には鉄含有タンパク質のおかげで細胞がより暗く茶色になるミトコンドリアがたくさんある。

生化学的な観点から、褐色脂肪細胞は一見一見無意味である。それらのミトコンドリアにおいて、有機分子(すなわち、脂質)の酸化とATPエネルギー分子の合成との間の関連が壊れている。知られているように、ミトコンドリア中の分子の酸化の間に、プロトン勾配がその内部膜上に形成される。膜の一方の側に他の側より多くのプロトンが存在する。この勾配は、酵素ATP合成酵素が膜で働くために必要である.ATPの化学結合に貯蔵されたエネルギーは容易に放出され、細胞の大部分の分子過程で使用される。しかし、褐色脂肪では、ATP中の酸化生成物からのエネルギーはほとんど蓄積されない。しかし、無駄に彼女は過ごすことはなく、熱に入ります。

さまざまな度合いの細胞がすべて、受けたエネルギーの一部を熱に漏れさせることができますが、褐色脂肪の細胞は蓄積された脂質から熱を作り出すために正確に特化しています。褐色脂肪細胞が温血動物における体温調節系の重要な要素であると推測することは容易である。事実、動物学者は、褐色脂肪は特に冬眠している動物で特に発達していることに長い間注目してきました。振るなどの他のメカニズムの助けを借りて体温を維持することはできません "眠っている"動物はできません、そして茶色の脂肪は非常に便利になります。

茶色の脂肪は低体温と赤ちゃんを守ります – 体重の5%までです。成人では、最近まで信じられているように、褐色脂肪細胞は機能を果たしなくなり、ミトコンドリアを失い、正常な白脂肪細胞のようになります。

しかし、数年前、成人でも褐色脂肪が見られました。首の部分、肩の部分、上の胸の部分が残っていることが判明しました。さらに、冷たいときには成人の褐色脂肪の量が増加することが判明した。これは、褐色脂肪が加熱に必要であるため、理解できる。

そして、褐色脂肪の「火箱」が脂質に作用するので、その考え自体が生まれました。それは体重を減らすために使用できないのでしょうか?しかし、必要なときに、褐色の脂肪組織を活性化する「スイッチ」が必要です。このアイデアを実現するには、体内の褐色脂肪の出現を確実にする分子と細胞のメカニズムを理解すること、第二に、肥満や関連する代謝の問題に本当に役立つことを確認することが必要です。

人が寒いと感じると、脳は白脂肪細胞にトリグリセリドの脂肪を分解させるシグナルを与え、血液を含む脂肪酸は茶色の脂肪になり、そこで燃え尽きる。筋負荷は、白色脂肪細胞の褐色への変換に寄与する

褐色脂肪の細胞は特別な「デポ」だけでなく、白い脂肪の厚さでも見つかったが、彼らは依然として独自の特別な前任者を有し、褐色脂肪細胞に成長すると考えられていた。しかしチューリッヒのスイスの高等学校の研究者は、白脂肪と褐色脂肪が互いに直接的に変換できることを発見しました。白色脂肪の個々の細胞をモニターしたマウスで実験を行った。温度を下げるとこれらの細胞は「茶色に変わり、」細胞が増えて白くなった。茶色の脂肪は白い脂肪から直接形成することができます。

褐色脂肪組織は血管で密集しています。彼らは彼女の燃料を持って来るだけでなく、彼らと熱を取る。脂肪の分解にシグナルを与える神経細胞を見つけることさえ可能でした。それらは視床下部のいくつかのニューロンであることが判明しました。彼らは褐色脂肪細胞の代謝活性を制御した。すなわち、食欲と食物消費量は変わらないが、脂肪分の高い「炉」では、より多くのカロリーが燃焼した。

脳は、神経信号そのものだけでなく、オレキシンと呼ばれる神経ペプチドホルモンの助けを借りて、褐色脂肪を制御することができます。これらの神経ペプチドは、視床下部で再び合成され、睡眠 – 覚醒サイクルの調節に関与し、エネルギー代謝および食欲に影響する。オレキシンは、白色脂肪の細胞に直接作用し、褐色脂肪細胞への形質転換に寄与していることが判明した。 (直接の影響のみに限定されない可能性もありますが、オレキシンは代謝を制御するいくつかの神経ペプチドの複雑な系に含まれており、「影響の作用物質」を介して茶色の脂肪に作用することができるからである。)オレキシン遺伝子をマウスで消すと、動物は中程度の栄養でさえも体重を増やす。

しかし、茶色の脂肪は神経ペプチドのカップルと神経細胞のグループのケアの下にあると考えることは必要ではありません。ある脂肪組織を別の脂肪組織に変換する際に最も活発に働くのは、免疫系になります。数年前、カリフォルニア大学サンフランシスコ(USA)の研究者らは、白色脂肪中に存在するマクロファージが、温度が低下すると脂肪細胞を褐変させることを発見した。通常、マクロファージは「免疫戦争」の影響を排除する「クリーナー(cleaner)」細胞と呼ばれ、代謝におけるそれらの積極的な役割は最近明らかになったばかりである。特別なシグナル伝達タンパク質の作用下で、マクロファージは脂肪組織を誘導してその貯蔵部を燃やす。そして最近、マクロファージを制御する免疫シグナルと筋肉の働きを結びつけることができました。運動と周囲温度の低下と再び、特別なホルモン(と呼ばれる流星様ホルモン)は、免疫シグナル伝達タンパク質、インターロイキンを介して脂肪組織に存在するマクロファージに作用し、上記のシナリオに従ってすべてが広がります。

褐色脂肪の制御機構を解読することは、通常、新しい褐色細胞の出現を活性化させるか、またはその活性を増強させることができる分子の「魔法のボタン」、すなわち調節タンパク質の探索に関連している。そこで、最近、バージニア大学(米国)の研究者らは、褐色脂肪Tyk2キナーゼ酵素のスイッチの役割について提案した論文を発表した。今まで、この酵素は、有望な抗癌タンパク質の1つとして研究されてきた。 (ここでは、肥満が癌で発症することが多いことを想起させることができます)。このような例が多数あり、褐色脂肪アクチベータータンパク質の報告が定期的に出ています。当然のことながら、それぞれの同様の作業において、過剰重量に対するそれらの影響がチェックされる。今のところ、茶色の脂肪を活性化するすべてが過剰体重を取り除くのに役立ちます。しかし、茶色の脂肪は、肥満に伴う代謝の問題を取り除くのに役立ちますか?

Dana-Farber Cancer Institute(米国)の研究者らは、この質問に対して肯定的に答えた。彼らは、カロリーを消費するカロリーを、過剰に成長した脂肪組織で始まる炎症過程に結びつけるタンパク質を発見しました。これは、2型糖尿病への直接経路である組織および器官のインスリン抵抗性を引き起こすと考えられる炎症である。白脂肪細胞に含まれるTRPV4タンパク質は、脂肪燃焼を妨げ、脂肪組織における炎症過程に寄与することが判明した。 TRPV4の合成が抑制された場合、高カロリー脂肪食を摂取したにもかかわらず、実験動物には肥満または炎症は認められなかった。実際、他の研究では、褐色脂肪の活性化と糖尿病の兆候の消失との間に関連性があったが、特定の分子的結合を見つける必要があった。それはTRPV4であることが分かった。実際、この種の研究はただ一つのリンクに限らず、通常、分子生物学者は捕獲されたリンクの背後に全体シグナル鎖を持っており、そのメンバーのそれぞれが薬物の標的になり得ることを念頭に置かなければならない。

ほとんどの同様の実験がマウスで行われるしたがって、得られた結果がどの程度まで人に外挿することができるか、その質問をすることは合理的であろう。しかし、文字通り今年の7月には雑誌で 糖尿病 テキサス大学ガルベストン(米国)の医学部の従業員が、ヒトの褐色脂肪の量、血液中のグルコースのレベル、およびインスリンに対する細胞応答の間の明確な関連性について書いた論文が出版された。褐色脂肪が活発になればなるほど、より多くのカロリーが燃焼し、より活発なグルコースが血液から組織の細胞に吸収された。褐色脂肪は、実際には肥満や糖尿病との戦いにおいて優れた医療ツールとなり、科学者は褐色脂肪組織を迅速かつ効果的に活性化する手段を無駄に探しているわけではありません。

これらの検索のほとんどは、褐色脂肪の管理に関与する標的分子を標的とする。ここでのさまざまなアプローチは効果と副作用の可能性が異なります。例えば、バイオテクノロジー社Genetechの従業員は、褐色脂肪細胞を活性化し、ホルモンFGF21(線維芽細胞増殖因子)の細胞受容体を活性化する抗体を1回注射するだけで代謝を正常化できると主張している21)。注射を受けた糖尿病マウスでは、1ヶ月間グルコースレベルが正常であり、マウス自体が10%減少した。しかしながら、これらの抗体はこれまで動物でのみ試験されてきた。一方、ケンブリッジ(英国)の研究者らは、褐色脂肪を活性化するだけでなく、BMP8Bのある種の薬物を作用させることによって、別の分子細胞プロセスを襲う危険性がある。また、最近発見されたホルモンであるアイリスンに言及する価値があります – それは肥満と糖尿病から救われ、白脂肪を褐色に変え、同時に筋肉組織の成長に寄与します。つまり、このホルモンの作用は筋肉に加えて脂肪を除いてジムに行くことに似ています。

茶色の脂肪を活性化する方法に関するさまざまなヒントのうち、元の提案は、バイアグラを使用することです。この伝説の薬が肥満にも役立つという事実は、昨年の記事を発表したボン大学(ドイツ)の研究者によって報告された アメリカ実験雑誌。ビアグラ、またはシルデナフィルは、マウスの褐色脂肪の量を増加させ、さらに、白色脂肪組織における炎症プロセスを抑制した。

まあ、人間自身が薬の出現を待つことなく、茶色脂肪の体重増加に寄与することができますか?そんな道があり、これはスポーツと体育です。上では、身体運動中の筋肉から放出された流星様のホルモンについて既に触れました。筋負荷はまた、白色脂肪細胞に褐色脂肪細胞になる遺伝子を含む転写因子PGC-1αの筋肉における合成を増加させる。 (タンパク質因子PGC-1αは、褐色脂肪を糖尿病に「結合」させることが可能なTRPV4タンパク質に関連するシグナル鎖において働く)。

あなたが運動に時間を費やしたくなければ、友人は体重を減らすのを助けます。 2011年、オハイオ大学(米国)の研究者らは、社会的活動の増加は、太ったマウスが体重を減らすのに役立ち、薄いものは脂肪性食物を与えても肥満から保護することを発見しました。他のマウスとのコミュニケーションは動物の体内の褐色脂肪の割合を増加させ、接続リンクは、神経栄養性脳因子(BDNF)と呼ばれるかなりよく知られているタンパク質であり、集中的な社会生活の間にそのレベルが神経細胞で増加した。

最後に、茶色の脂肪を活性化する別の方法は、それ自体を示唆していますが、寒いです。実際、褐色脂肪細胞の活性が寒さから増加する場合、なぜ過体重に苦しんでいる人々は治療目的で凍結されないのですか?マーストリヒト大学(オランダ)の従業員は、この方法の有効性を評価しようとしました。 10日間、ボランティアは気温15℃の部屋に毎日6時間座らせた。実験参加者の褐色脂肪は実際に活性化し、凍結を止め、エネルギーコストは30%増加しました。しかし、そのような活性化が本当に意味のある体重減少に十分であるかどうかは依然として明確ではない。

しかし、1つの茶色の脂肪で十分でない場合、白が助けます – それが判明したように、それはまた、それが冷たくなると熱の放出で脂肪を分解することができます。 Harvard(USA)の研究者らは、脂肪細胞自体が、神経系の介在なしに、かつ褐色脂肪とは無関係に、寒く感じて体温調節に関与することを見出した。

公正さのために、褐色脂肪に関連するデータもあると言わざるを得ない。茶色脂肪はそれを熱くすることができる。例えば、彼は不思議なことに、いくつかの実験でアテローム性動脈硬化症のリスクを高め、血液中の「悪い」脂肪(低密度リポタンパク質)の割合を増加させた。しかし、これらの結果は、臨床研究において確認される必要がある。

脂質組織の多様性は、白色および褐色脂肪に限定されない可能性がある。 2年前、Dana-Farber Cancer Institute(米国)の従業員は、人体にベージュ脂肪があることを発見しました。その細胞は褐色脂肪細胞に類似しており、過剰の脂質を燃焼させて熱を生成するが、いくつかの必須の生化学的および遺伝的特性が異なる。ヒトにおいて茶色であると考えられる脂肪細胞は、実際にはベージュである可能性がある。しかし、成人の茶色の脂肪が実際には実際ではないにもかかわらず、研究者は単にベージュに切り替えるだけで、代謝を調節し、肥満を予防することもできます。


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