Főmenü

Zsírsejtekkel az elhízás és a cukorbetegség ellen

Zsírsejtekkel az elhízás és a cukorbetegség ellen

Sokan a zsírsejteket, illetve a belőlük képződött zsírszöveteket úgy képzelik el, mint egyfajta zsírtárolókat, amelyek raktározzák a zsírt és egyben hőszigetelőként védenek a hideg ellen.

Azonban, mint szinte minden a biológiában, a helyzet ennél lényegesen bonyolultabb és egyben érdekesebb is.

Egyrészt, mint az elmúlt évtizedek kutatásaiból kiderült zsírsejtekből és így zsírszövetből is legalább kétféle létezik, de valószínűleg inkább több.

A klasszikus zsírsejteket, melyek egyes funkciói valóban megfelelnek a fent leírtaknak, fehér zsírsejteknek nevezik.

Azonban ezek feladata nem csupán a zsírtárolás és a hőszigetelés, hanem a zsírszövet egy endokrin szervnek tekinthető, rengeteg hormonszerű bioaktív anyagot termel és bocsát a környezetébe, és bonyolult szabályozó funkciót lát el. A fehér zsírsejtek által termelt bioaktív anyagokat összefoglaló néven adipokinoknak nevezzük és már több százat fedeztek fel belőlük.

A legelsőként felfedezett adipokin a leptin volt, amelyet a zsírsejtek méretükkel arányosan termelnek,

azaz minél nagyobbak, minél több zsírt tartalmaznak, annál több leptint termelnek és bocsájtanak ki a környezetükbe. A leptin legfontosabb feladata az étvágy és az anyagcsere szabályozása.

A leptin csökkenti az étvágyat és gyorsítja az anyagcserét, azaz a testtömegszabályozás egyik legfontosabb hormonja.

Így, ha nőnek a zsírsejtek, csökken az étvágyunk, és kevésbé gazdaságos lesz az anyagcserénk, így normális esetben a hízás ellentétes folyamatokat indít be, azaz a leptin a fogyás irányában hat. Ez a testsúlyszabályozás egyik fontos módja, amely azonban az elhízott emberekben elromolhat és úgy nevezett leptin rezisztencia alakulhat ki, azaz a termelődő leptin jóval kevésbé képes a fogyás irányába hatni.

A sok száz adipokin közül itt most csak még egyet említek meg, a tumor nekrózis faktor alfát, azaz a TNF-et.

A TNF egy gyulladást fokozó peptid, szaknyelven egy gyulladásos citokin. Ebből is, minél nagyobbak a zsírsejtek, azaz minél több zsírszövete van valakinek, annál több termelődik. Ez azt jelenti, hogy a kóros elhízás (obezitás), ahol nagymértékű a zsírszövet-felhalmozódás, krónikus gyulladásos állapotnak, betegségnek tekinthető. Ráadásul a TNF inzulin rezisztenciát is okoz, ami a kettes típusú cukorbetegségnek az előszobája. Ez adja az egyik magyarázatát annak, hogy miért alakul ki cukorbetegség a kórosan elhízottakban, illetve, hogy miért gyógyulnak meg sokan a betegségből, ha lefogynak. A kisebb zsírszövet kevesebb gyulladásos faktort termel, az inzulin rezisztencia csökken, így a sejtek jobban fognak reagálni az inzulinra, a glükóz a sejtekbe áramlik, a vércukor szint normalizálódik.

Sokáig úgy gondolták, hogy felnőttekben a fehér zsírsejt az egyetlen típusú zsírsejt. Azt korábban is tudták már, hogy újszülöttekben és a hibernálódni képes állatokban (pl. medve, mormota) van egy másik típusú zsírszövet, amit barna zsírszövetnek neveztek el.

zsírsejtekkel az elhízás ellen
Ljupco | Dreamstime.com

Ennek feladata a hőtermelés, és így hordozóját megvédi a kihűléstől. Később aztán felfedezték, hogy barna zsírszövet, bár kisebb mennyiségben felnőtt emberekben is megmarad és feladata szintén a hőtermelés, illetve az, hogy a bevitt felesleges energiát a szervezet hő formájában leadja. A sejtek többségében a szervezetbe táplálék formájában bejutó különböző molekulákat (pl. szénhidrátokat, zsírokat) a sejtben található mitokondriumok energiában gazdag (pl. ATP) vegyületekké alakítják át, vagy pl. a zsírsejtek zsír formájában raktározzák el. A barna zsírsejtekben viszont, amelyek tele vannak mitokondriumokkal, speciális fehérjék termelődnek, amelyeket szétkapcsoló fehérjéknek (angolul uncoupling proteins (UCP)) neveznek. Ezek, a mitokondriumokra hatva megakadályozzák az energiában gazdag vegyületek termelődését, és ehelyett az energia hő formájában szabadul fel.

Ezt a folyamatot, amely a barna zsírsejtekben játszódik le, (reszketés nélküli) hőtermelésnek, vagy termogenezisnek hívják. Meg lehet figyelni, hogy egyes elhízott emberek testhőmérséklete alacsonyabb, ami azt jelenti, hogy a feles energiát inkább zsír formájában raktározzák el, és kevésbé képesek azt hővé alakítani. A barna zsírsejtek hiánya, vagy nem megfelelő működése elhízáshoz és más betegségekhez vezet. Ezt egereken is bizonyítani lehetett. Ha egy egérben kiütik az UCP1 gént, annak nem lesz barna zsírsejtje, testhőmérséklete alacsonyabb lesz és elhízik. Érdekes módon a sertésekben nincsenek barna zsírsejtek, így ők csak reszketéssel (hidegrázással) képesek termogenezisre, és valószínűleg ezért is ilyen könnyű felhizlalni őket.

Ez viszont arra is utal, hogy a barna zsírsejt eszköz lehet az obezitás (kóros elhízás) elleni küzdelemben, hiszen 100 gramm barna zsírszövet 3400 kalóriát tud naponta elégetni. A zsírsejtek kutatása egy újfajta zsírsejt felfedezéséhez vezetett.

Az eredetileg ismert barna zsírsejtek felnőttekben csak kevés helyen és kis mennyiségben fordulnak elő, például a légcső és a nyelőcső, vagy a vesék körül. Később viszont felfedezték, hogy hideg környezetben a jóval nagyobb mennyiségben előforduló fehér zsírsejtek egy része elkezd barnulni. A fehérzsírsejtek között keletkező barna zsírsejteket bézs sejteknek is nevezik. A bézs sejtek tulajdonságaiban nagyon hasonlítanak a közönséges barna sejtekhez, szintén termelnek UCP-t és a feles energiát hővé alakítják.

Ez azt jelenti, hogy a fogyás egyik módja lehet, ha az elhízott emberek hideg környezetbe kerülnek, hiszen ilyenkor a zsírtároló fehér zsírsejtek egy része helyett hőtermelő és energiát leadó barna zsírsejtek keletkeznek. Természetesen ez nem egy praktikus módja a fogyásnak, így széles körű kutatások indultak, hogy milyen más módja lehet annak, hogy a fehér zsírsejteket barnulásra bírjuk.

A Cambridge Egyetem kutatói azonosítottak is egy olyan fehérjét (BMP8b), amely aktiválni tudja a meglevő barna zsírsejteket és az indukálható fehér zsírsejtek barnulását is kiváltja, sőt a normális szöveti működéshez szükséges egyéb folyamatokat (vérellátás kialakulása, beidegzés) is beindítja. Ezek alapján ez a fehérje, illetve génje egy potenciális új terápiás célpont lehet obezitásban.

A barna zsírsejtek vizsgálata további érdekes felfedezésekhez vezetett. Kiderült, hogy van egyfajta párbeszéd a barna zsírsejtek és az izomsejtek között. A barna zsírsejtek egy olyan peptidet termelnek (IRF4), amely csökkenti a vér miosztatin szintjét. A miosztatin egy jól ismert fehérje a testépítők körében, hiszen gátolja az izomnövekedést, és vizsgálják is, hogy hogyan lehetne ezt a gátlást csökkenteni.

Egyes állatokban és az emberben is a miosztatin genetikai hiánya extrém méretű izomzathoz vezet.

A barna zsírsejtek által termelt IRF4 viszont a miosztatin gátlásával segítheti az izom erősödését. Ebből viszont az is következik, hogy a barna zsírsejtek számának növekedése az izomnövekedést is gyorsíthatja. Ezt az a megfigyelés is alátámasztja, hogy a hidegben való edzés, amely jobban serkenti a barna zsírsejtek kialakulását, gyorsabb erősödéshez, nagyobb teljesítmény-növekedéshez vezethet.

A párbeszéd az izom és a zsírsejtek között azonban kétirányú. Az izom az edzés hatására egy hormont az irisint termel, amely a fehér zsírsejtekre hatva azok barna zsírsejtekké alakulását váltja ki.

Az irisin termelésre legerősebb hatása az aerob („kardio”) edzésnek van, amely így az elhízáshoz és az inzulin rezisztenciához hozzájáruló fehér zsírsejteket átalakítja hőtermelő barna zsírsejtekké. Ez a jelenség is magyarázza, hogy miért tudja visszafordítani a rendszeres testmozgás a kettes típusú cukorbetegség kialakulását. Érdekesség még, hogy azt is kimutatták, hogy az irisin az agyra is hat és javítja a kognitív funkciókat, így a rendszeres testmozgásnak a kettes típusú diabetes és az elhízás mellett az Alzheimer kórban is fontos, pozitív hatása van.

Fontos azonban azt is megemlíteni, hogy a fehér zsírsejtek megfelelő mennyisége szintén lényeges szerepet játszik egészségünk megőrzésében. Erre példa a lipodisztrófia nevű betegség, amelyben a szervezetben nincsenek fehér zsírsejtek. A zsírhiánynak számos súlyos következménye van, amelyek közül érdekes módon ott van az inzulin rezisztencia, azaz a kettes típusú diabetes is.

A fentiekből következik, hogy az egészséges arányú fehér és barna zsírsejtek fontos szerepet töltenek be az egészségünk fenntartásában, illetve a zsírsejtekről megismert tudásunkat felhasználhatjuk az elhízás és a cukorbetegség elleni küzdelemben.

Prof. Dr. Szalai Csaba

 

A cikk megosztását külön köszönjük!  😉

Irodalom
Brestoff JR, Artis D. Immune regulation of metabolic homeostasis in health and disease. Cell. 2015 Mar 26;161(1):146-160.
Pellegrinelli V és mtsai. Adipocyte-secreted BMP8b mediates adrenergic-induced remodeling of the neuro-vascular network in adipose tissue. Nat Commun. 2018 Nov 26;9(1):4974.
Lourenco MV és mtsai. Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer’s models. Nat Med. 2019 Jan;25(1):165-175.
Kong Xés mtsai. Brown Adipose Tissue Controls Skeletal Muscle Function via the Secretion of Myostatin. Cell Metab. 2018 Oct 2;28(4):631-643.
Gizaw M, Anandakumar P, Debela T. A Review on the Role of Irisin in Insulin Resistance and Type 2 Diabetes Mellitus. J Pharmacopuncture. 2017 Dec;20(4):235-242.

 

Fotó:
Ljupco | Dreamstime.com