Жировой тканью называют совокупность клеток организма, которые, в первую очередь, служат для запасания энергии в виде жира. Также жировая ткань отвечает за теплоизоляцию организма, механическую защиту органов (покрытие их жировой подушкой). Кроме этого жировая ткань выполняет еще и эндокринную функцию: выделяет в кровь некоторые необходимые вещества.
Жировую ткань подразделяют на два вида: белую и бурую. Первый вид может быть как белого, так и желтоватого оттенка; второй вид обладает характерным коричневато-бурым цветом. Такой цвет жировой прослойки возникает из-за наличия в ней большого количества цитохрома – железосодержащего пигмента.
Бурая жировая ткань согревает организм человека, поскольку выделяет тепло. Взрослый человек обладает небольшим количеством бурой жировой ткани, которая располагается около почек и щитовидной железы; у младенцев ее гораздо больше, и она исчезает по мере взросления.
Распределение бурой жировой ткани у новорожденного
Распределение бурой жировой ткани в организме взрослого человека
Кроме белой и бурой, существует так называемая смешанная жировая ткань, состоящая из двух вышеперечисленных видов. Она располагается между лопатками, на грудной клетке и плечах человека.
Жировая клетка обозначается термином «адипоцит». Это название имеет смешанное греческо-латинское происхождение: латинский элемент «adeps» обозначает «жир», греческое слово «kytos» — «полый пузырек».
Сканирующий электронный микроскоп позволяет рассмотреть клетки жировой ткани и увидеть, что они похожи на шарики, окруженные волокнами коллагена и капиллярами с кровью.
Фотография клеток жировой ткани.
1 — Клетки жировой ткани; 2 — Коллагеновые волокна; 3 — Капилляр
Большая часть жировой клетки – это объемный пузырек жира, заключенный в оболочку; ядро клетки и митохондрии оттесняются им на периферию, при этом ядро приобретает сплюснутую форму.
Клетка жировой ткани.
1 — Жировой пузырек; 2 — Ядро клетки; 3 — Митохондрии; 4 — Оболочка клетки
Жировая ткань образуется в процессе развития эмбриона из соединительной ткани – мезенхимы, которая является основой для всех видов соединительных тканей организма.
Это происходит следующим образом: мезенхимальная клетка преобразовывается в липобласт, а уже он, в свою очередь, становится зрелой жировой клеткой – адипоцитом.
Интересным фактом является то, что человек – одно из немногих млекопитающих, рождающихся уже с готовыми жировыми отложениями, которые образуются спустя 30 недель с начала внутриутробного развития.
Ранее врачи считали, что число готовых жировых клеток не изменяется у человека в течение жизни. Сейчас эта точка зрения считается ошибочной, поскольку хоть зрелые клетки и не делятся, но сохраняются клетки, являющиеся предшественниками жировых клеток, которые как раз способны к делению.
В жизни человека есть два периода, в которые жировые клетки-предшественники активно размножаются и увеличивают тем самым количество адипоцитов:
- эмбриональное развитие
- половое созревание.
Как правило, в другие периоды клетки-предшественники не размножаются, и дальнейшее прибавление в весе возможно только за счет увеличения размера тех жировых клеток, что уже существуют. Такое изменение жировой ткани называют гипертрофическим ростом.
Для сравнения: 35 миллиардов и 125 миллиардов жировых клеток
Но ни одна клетка не способна увеличиваться в размерах бесконечно. Поэтому, если количество жира в клетке приближается к критическому пределу, отдается сигнал клеткам-предшественникам, которые запускают механизм размножения, создавая новые жировые клетки. Их количество может возрасти в разы: например, худой взрослый человек обладает примерно 35 миллиардами жировых клеток; число же их у того, кто страдает выраженным ожирением, может достигать 125 миллиардов.
Это изменение жировой ткани носит название гиперпластического (гиперцеллюлярного) и может возникнуть в любом возрасте.
Если новые жировые клетки уже образовались, то при снижении веса они не исчезают, а лишь уменьшаются в размере.
Больше всего жировых отложений содержится под кожей и в области живота. Жировой слой у тех, кто страдает излишним весом, может достигать толщины в 15-20 см.
Эти слои не являются однородными, они представляют собой «дольки» размером 5-10 мм.
Жировую ткань подразделяют на два слоя: поверхностный и глубокий. В свою очередь, эти слои состоят из трех слоев жировой ткани, называющихся апикальным, мантийным и глубоким.
Самый верхний, апикальный слой ткани прилегает к коже и служит своеобразным «чехлом» для потовых желез, волосяных фолликулов и кровеносных сосудов. Следующий слой — мантийный, состоящий из жировых жемчужин, находится в середине и составляет самую объемную часть жировой ткани. Самый тонкий слой — глубокий, который покрывает ткани мышц.
Жировым клеткам организма присуща строгая последовательность, иерархическая структура. Слой жировой ткани состоит из сегментов, образованных из «жемчужин», которые в свою очередь образованы из долек – групп липоцитов (жировых клеток).
Отложение жира в области живота может происходить не только в подкожном пространстве, но и в особом органе брюшной полости, называемом сальником. Жировые клетки этого органа могут собирать и удерживать значительное количество жира.
Также большие жировые отложения находятся в забрюшинном пространстве, месте, где находятся важные органы: почки, поджелудочная железа, аорта, и т.д.
Жировые отложения распределены в нашем организме неравномерно.
Избыточный вес характеризуется по двум типам отложения жира: центральном и периферическом. В зависимости от типа отложений, в популярной литературе, иногда выделают такие типы фигуры как «яблоко» и «груша».
Центральный тип ожирения отличается формированием жировых отложений преимущественно в брюшной полости (именно поэтому его называют абдоминальным).
Периферическое ожирение сопровождается отложением жира в большей степени под кожей.
Как выяснилось в результате исследований, данные два типа жировых отложений различны по своей роли. Центральный тип ожирения сопровождается отложением метаболически активного бурого жира вокруг внутренних органов. Периферическое ожирение провоцирует отложение метаболически неактивного белого жира.
Основные функции жира в организме
Накопление энергии
Жир занимает 65-85 % от общего веса адипоцита (жировой клетки), представленного в форме триглицеридов (еще называемых триацилглицеролами). Их главной функцией в организме является расщепление, высвобождающее большое количество энергии. Люди с излишним весом имеют «в запасе» огромное количество энергии в виде триглицеридов. Её хватило бы, чтобы в течение нескольких месяцев обеспечивать основной обмен.
Читайте также: Бюджетные акриловые краски для ткани
Жиры – самое «выгодное» вещество для накопления энергии. На единицу веса жиры содержат в два раза больше энергии, чем углеводы, поскольку могут присутствовать в организме в чистом виде и большом количестве.
Один килограмм жира по расчетам содержит энергию, равную 8750 килокалориям.
Термоизоляция
Некоторые животные запасают жир под кожей сразу в двух целях: во-первых, он служит в качестве теплоизоляционного слоя, который защищает организм во время холодов, во-вторых, жир служит в качестве «энергетического депо». Мощные прослойки из триглицеридов — это отличительная особенность тюленей, моржей, пингвинов и других теплокровных животных Арктики и Антарктики.
Гренландский тюлень. Очень толстый слой подкожного жира этого животного служит не только жировым депо, но и играет роль надежного теплого «гидрокостюма»
Механическая защита
Жировые ткани организма не только защищают внутренние органы от механических повреждений, но и контролируют их местоположение в организме. Например, известно, что почка имеет «жировую подушку», удерживающую ее на месте, поэтому опущение почки грозит только очень худым людям.
Жировая ткань, имеющаяся вокруг глазного яблока, также удерживает его на месте и защищает от прямого контакта глаза и костей орбиты.
1 — Внутриорбитальный жир — центральная порция; 2 — Разделяющая перегородка; 3 — Внутриорбитальный жир — внутренняя порция; 4 — Внутренний кантус; 5 — Внутриорбитальный жир — внутренняя порция; 6 — Внутриорбитальный жир — центральная порция; 7 — Связки; 8 — Внутриорбитальный жир — наружная порция; 9 — Наружный кантус; 10 — Внутриорбитальный жир — наружная порция; 11 — Слезная железа
Эндокринная функция
Современные исследования говорят о том, что жировые ткани являются не просто местом, где хранятся запасы энергии. Они активно участвуют в выработке гормонов, т.е. могут быть отнесены к эндокринным органам. Уже тщательно изучены два гормоны, которые выделяются жировыми клетками — это лептин и эстрогены.
Лептин впервые был выделен в 1994 году и был назван потенциальным лекарством от ожирения. Как предполагали врачи, при выделении жировыми клетками лептина, он, попадая в мозг, вызывает чувство насыщения. Но, как показали дальнейшие эксперименты, введение лептина человеку во время еды не провоцировало чувство сытости.
Как выяснилось позднее, лептин является регулятором, отвечающим за время, проходящее между приемами пищи. Таким образом, чем выше уровень лептина, тем реже человек ест. Но, поскольку у людей с излишним весом лептина в крови больше чем должно быть, его использование в качестве лекарства не имеет смысла.
Эстрогены. Жировой ткани присуща ароматазная активность, поскольку в ней содержится фермент ароматаза Р450, которая преобразует тестостерон, то есть мужской половой гормон, в женские половые гормоны, называемые эстрогенами. Скорость преобразования увеличивается с возрастом, а также с ростом жировых накоплений.
Жировые клетки захватывают тестостерон из крови, и выделяют в нее эстрогены. Особенной ароматазной активностью отличается жир, накапливаемый в животе. Таким образом, становится понятно, почему у мужчин, при появлении «пивного живота» возникает практически «женская» грудь, и почему ожирение ведет к снижению потенции и плодовитости.
Жир белый, бурый, бежевый
У врачей есть все основания считать, что избыточный вес до добра не доводит. Как правило, с повышенной массой тела связан целый комплекс расстройств: от сердечно-сосудистых до обмена веществ. А число людей с той или иной формой ожирения постоянно растёт.
Как можно удержать вес в пределах нормы? Ответ, казалось бы, проще некуда — меньше ешьте, больше двигайтесь. В действенности этих средств никто не сомневается, однако помогают они далеко не всем. У некоторых людей особенности обмена веществ таковы, что жир накапливается при любой диете. Порой мы просто не можем противиться чувству голода: мозг требует калорий без оглядки на избыточный вес. Выполнять предписания насчёт физической нагрузки тоже не всегда удаётся, особенно жителям городов.
Поэтому ожирение стало одной из самых изучаемых тем в современной медицине, и усилия многих исследователей направлены на поиск средства, которое помогло бы предотвратить накопление жира. Можно, например, попытаться изменить пищевое поведение через мозг и нейроэндокринную систему. Другой путь помешать накоплению жира — воздействие на кишечную микрофлору, поскольку именно от неё во многом зависит, что из пищи будет всасываться в кровь, а что нет. Наконец, избыток липидов можно просто сжечь, то есть расщепить их в каких-нибудь обменных процессах.
Между тем жир жиру рознь. То, что откладывается на ягодицах и на талии, это белая жировая ткань, состоящая преимущественно из белых адипоцитов (жировых клеток). Их функция — запасать разнообразные липиды, и выглядят они как огромная жировая капля. Цитоплазма, ядро и другие компоненты клетки в них есть, но они ютятся где-то между липидной массой и мембраной. Иначе выглядят клетки бурого жира: в них жировых капель несколько, и в цитоплазме очень много митохондрий, которые благодаря железосодержащим белкам придают клеткам более тёмный, бурый цвет.
С биохимической точки зрения клетки бурого жира устроены на первый взгляд бессмысленно. В их митохондриях разорвана связь между окислением органических молекул (то есть липидов) и синтезом энергетических молекул АТФ. Как известно, в ходе окисления молекул в митохондриях на их внутренних мембранах создаётся градиент протонов: по одну сторону мембраны протонов больше, чем по другую. Этот градиент нужен для того, чтобы работал встроенный в мембрану фермент для синтеза АТФ: энергия, запасённая в химических связях АТФ, легко высвобождается и используется в подавляющем большинстве молекулярных процессов в клетке. А вот в буром жире энергия от окисляемых продуктов в АТФ почти не запасается. Но и впустую она не тратится, а уходит в тепло.
Читайте также: Ткань для тильды сердечко
Все клетки в той или иной степени позволяют какой-то доле получаемой энергии утекать в тепло, однако клетки бурого жира специализированы именно на этой функции — создавать тепло из запасённых липидов. Легко догадаться, что бурые адипоциты служат важным элементом системы терморегуляции у теплокровных животных. На самом деле зоологи давно заметили, что бурый жир особенно развит у зверей, впадающих в зимнюю спячку. Поддерживать температуру тела с помощью других механизмов, например дрожанием, «спящие» звери не могут, и бурый жир приходится весьма кстати.
Бурый жир защищает от переохлаждения и младенцев, — у них он составляет до 5% от массы тела. У взрослых людей, как полагали до недавнего времени, бурые адипоциты перестают выполнять свою функцию, теряют митохондрии и превращаются в подобие обычных белых жировых клеток.
Однако несколько лет назад бурый жир нашли и у взрослых. Оказалось, какая-то его часть остаётся в районе шеи, плеч и верхней части грудной клетки. Более того, выяснилось, что количество бурого жира у взрослых увеличивается на холоде, что понятно, ведь бурый жир нужен именно для обогрева.
И поскольку «топка» бурого жира работает на липидах, сама собой возникла идея: нельзя ли использовать его для избавления от избыточного веса? Но тогда нужен некий «рубильник», который активировал бы бурую жировую ткань, когда это нужно. Чтобы реализовать эту идею, требуется, во-первых, понять молекулярные и клеточные механизмы, которые обеспечивают появление бурого жира в организме, а во-вторых, убедиться, что он действительно помогает от ожирения и сопутствующих проблем с обменом веществ.
Хотя клетки бурого жира находили не только в специальных «депо», но и в толще белого жира, считалось, что у них всё равно существуют свои особые предшественники, которые потом развиваются в бурые адипоциты. Однако исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выяснили, что белый жир и бурый жир могут непосредственно превращаться друг в друга. Эксперименты ставили на мышах, у которых следили за отдельными клетками белого жира: при понижении температуры эти клетки «бурели», а при повышении «белели». Получается, что бурый жир может образовываться непосредственно из жира белого.
Бурая жировая ткань густо пронизана кровеносными сосудами; они не только приносят ей топливо, но и забирают с собой тепло. Удалось даже найти нервные клетки, которые дают сигнал к расщеплению жиров, — ими оказались некоторые нейроны гипоталамуса. Они контролировали именно метаболическую активность клеток бурого жира. То есть аппетит и потребление пищи оставались прежними, но зато в бурожировой «топке» сжигалось большее количество калорий.
Мозг может управлять бурым жиром не только с помощью собственно нейронных сигналов, но и с помощью гормонов-нейропептидов, называемых орексинами. Эти нейропептиды синтезируются опять же в гипоталамусе, участвуют в регуляции циклов сна–бодрствования и влияют на энергетический обмен и аппетит. Оказалось, что орексины напрямую действуют на клетки белого жира, способствуя их превращению в бурые адипоциты. (Возможно, что одним лишь прямым влиянием дело не ограничивается, поскольку орексины включены в сложную систему нескольких нейропептидов, контролирующих метаболизм, и могут действовать на бурый жир через своих «агентов влияния».) Если у мышей гены орексинов отключали, животные набирали вес даже при умеренном питании.
Не стоит, однако, думать, что бурый жир находится под опекой всего лишь пары-тройки нейропептидов и группы нервных клеток. Самое деятельное участие в превращении одной жировой ткани в другую принимает иммунная система. Несколько лет назад исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) обнаружили, что макрофаги, присутствующие в белом жире, понуждают жировые клетки при понижении температуры стать бурыми. Обычно о макрофагах говорят как о клетках-«уборщиках», которые ликвидируют последствия «иммунных войн», и их активная роль в метаболизме выяснилась лишь недавно. Под действием особых сигнальных белков макрофаги понуждают жировую ткань к сжиганию своих запасов. А буквально недавно удалось связать иммунные сигналы, управляющие макрофагами, с работой мышц. При физических упражнениях и опять-таки при понижении окружающей температуры из мышц высвобождается особый гормон (называемый метеорин-подобным гормоном), который через иммунные сигнальные белки интерлейкины действует на макрофаги, находящиеся в жировой ткани, а дальше всё разворачивается по вышеописанному сценарию.
Расшифровка механизмов управления бурым жиром обычно сопряжена с поиском молекулярных «волшебных кнопок» — регуляторных белков, с помощью которых можно активировать появление новых бурых клеток или усилить их активность. Так, недавно исследователи из университета Содружества Виргинии (США) опубликовали статью, в которой предлагали на роль включателя бурого жира фермент киназу Tyk2. До сих пор этот фермент изучали как один из перспективных противораковых белков. (Здесь можно вспомнить о том, что ожирение часто развивается вместе с онкологическими заболеваниями.) Таких примеров много, сообщения о белках-активаторах бурого жира появляются регулярно. Естественно, в каждой подобной работе проверяется их влияние на избыточный вес. Пока что всё, что активирует бурый жир, помогает от лишнего веса избавиться. Но помогает ли бурый жир избавиться от метаболических проблем, сопровождающих ожирение?
Исследователи из Онкологического института Даны—Фарбера (США) ответили на этот вопрос утвердительно. Они нашли белок, связывающий тепловое сжигание калорий с воспалительными процессами, которые начинаются в чрезмерно разросшейся жировой ткани. Именно воспаление, как считается, провоцирует устойчивость тканей и органов к инсулину, что есть прямая дорога к диабету второго типа. Оказалось же, что белок TRPV4, содержащийся в белых адипоцитах, мешает сжиганию жира и способствует воспалительным процессам в жировой ткани. Если синтез TRPV4 подавляли, то ни ожирения, ни воспаления у подопытных животных не было, хотя питались они высококалорийной жирной пищей. На самом деле в других работах тоже отмечалась связь между активацией бурого жира и исчезновением признаков диабета, однако нужно было найти именно конкретное молекулярное связующее звено. Им оказался TRPV4. Правда, надо учитывать, что исследования такого рода лишь одним звеном не ограничиваются и обычно молекулярные биологи достают за пойманное звено целую сигнальную цепочку, каждый член которой может стать мишенью для лекарств.
Читайте также: Ткань для военных юбок
В основном подобные эксперименты ставятся на мышах, так что резонно было бы задать вопрос, насколько полученные результаты можно экстраполировать на человека. Но буквально в июле этого года в журнале Diabetes вышла статья, в которой сотрудники медицинского отделения Техасского университета в Галвестоне (США) пишут об однозначной связи между количеством бурого жира у человека, уровнем глюкозы в крови и реакцией клеток на инсулин. Чем активней был бурый жир, чем больше его было, тем больше калорий сгорало и тем активней глюкоза всасывалась из крови в клетки тканей. Так что бурый жир действительно мог бы стать хорошим медицинским инструментом в борьбе с ожирением и диабетом, и учёные не зря ищут средство, с помощью которого можно было бы быстро и эффективно активировать бурую жировую ткань.
Большая часть таких поисков нацелена на молекулы-мишени, вовлечённые в управление бурым жиром. Различные подходы отличаются тут по эффективности и вероятности побочных эффектов. Например, сотрудники биотехнологической компании «Genetech» утверждают, что могут активировать бурые адипоциты и нормализовать обмен веществ всего одной инъекцией антител, активирующих клеточные рецепторы к гормону FGF21 (фактору роста фибробластов 21). У мышей с диабетом, получивших инъекцию, уровень глюкозы целый месяц держался в норме, а сами мыши похудели на 10%. Однако антитела эти испытаны пока что только на животных. С другой стороны, исследователи из Кембриджа (Великобритания) полагают, что предпочтение нужно отдать «их» белку под названием BMP8B, который не просто активирует бурый жир, но делает это очень специфично — то есть подействовав каким-то препаратом на BMP8B, мы почти не рискуем задеть другой молекулярно-клеточный процесс. Стоит также упомянуть недавно открытый гормон ирисин, — он спасает от ожирения и диабета, превращая белый жир в бурый, и при этом способствует нарастанию мышечной ткани. То есть действие этого гормона сходно с походом в тренажёрный зал: минус жир, плюс мышцы.
Среди разных советов, как активировать бурый жир, оригинально выглядит предложение использовать виагру. О том, что этот легендарный препарат ещё и от ожирения помогает, сообщили исследователи из Боннского университета (Германия), опубликовавшие в прошлом году статью в The Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology. Виагра, или силденафил, увеличивала количество бурого жира у мышей, а кроме того, подавляла воспалительные процессы в белой жировой ткани.
Ну а может ли человек сам поспособствовать увеличению в организме доли бурого жира, не дожидаясь появления лекарственных препаратов? Такой способ есть, и это — спорт и физкультура. Выше мы уже упоминали про метеорин-подобный гормон, высвобождающийся из мышц при физическом напряжении. Также мышечные нагрузки увеличивают синтез в мышцах транскрипционного фактора PGC-1α, который включает в клетках белого жира гены, превращающие их в бурые адипоциты. (Белковый фактор PGC-1α работает в сигнальной цепочке, связанной с белком TRPV4, с помощью которого удалось «связать» бурый жир с диабетом.)
Если же вы не хотите тратить время на физические упражнения, похудеть вам помогут друзья. В 2011 году исследователи из университета Огайо (США) выяснили, что повышенная социальная активность помогает толстым мышам сбросить вес, а худых защищает от ожирения, даже если кормить их жирной пищей. Общение с другими мышами увеличивало в организме животных долю бурого жира, а связующим молекулярным звеном был довольно известный белок под названием «нейротрофический фактор мозга» (BDNF), уровень которого повышался в нервных клетках во время интенсивной социальной жизни.
Наконец, ещё один способ активации бурого жира, который сам собой напрашивается, это холод. Действительно, если активность бурых жировых клеток увеличивается от холода, то почему бы тем, кто страдает от избыточного веса, не помёрзнуть в терапевтических целях? Оценить эффективность такого способа попытались сотрудники университета Маастрихта (Нидерланды). В течение 10 дней они заставляли добровольцев по шесть часов каждый день сидеть в помещении с температурой воздуха 15°C. Бурый жир у участников эксперимента действительно активировался, они переставали мёрзнуть, а их энергетические расходы возрастали на 30%. Правда, пока всё равно непонятно, достаточно ли такой активации для действительно значимого похудания.
Но если не хватит одного бурого жира, поможет белый, — он, как оказалось, тоже может расщеплять жир с выделением тепла, если вокруг холодает. Исследователи из Гарварда (США) выяснили, что белые адипоциты сами, без вмешательства нервной системы и независимо от бурого жира, могут чувствовать холод и участвовать в терморегуляции.
Справедливости ради нужно сказать, что с бурым жиром связаны некоторые данные, которые могут охладить энтузиазм по его поводу. Например, он, как ни странно, увеличивал в отдельных экспериментах риск атеросклероза, провоцируя увеличение доли «плохих» жиров — липопротеинов низкой плотности — в крови. Впрочем, эти результаты нужно ещё подтвердить в клинических исследованиях.
Не исключено, что разнообразие липидных тканей не ограничивается белым и бурым жиром. Два года назад сотрудники Онкологического института Даны—Фарбера (США) обнаружили, что в организме человека есть ещё и бежевый жир. Его клетки похожи на клетки бурого жира и также сжигают избыток липидов с образованием тепла, но отличаются по некоторым существенным биохимическим и генетическим характеристикам. Возможно, что те адипоциты, которые у человека считаются бурыми, на самом деле бежевые. Впрочем, даже если взрослый бурый жир действительно ненастоящий, исследователям просто нужно переключиться на бежевый, который тоже можно использовать для регуляции метаболизма и предотвращения ожирения.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом