Fettgewebe

Zur Navigation springen Springe zur Suche
"Adipose" leitet hier um. Für die fiktive Kreatur von Doctor Who, siehe Liste der Doctor Who Universum Kreaturen und Aliens (0-9, A-G) § Fettleibig.
Siehe auch: Fett
Fettgewebe
Fettgewebe ist eine der wichtigsten Arten von Bindegewebe.
Aussprache / Ædɪˌpoʊs / ( Hör mal zu)
Identifikatoren
Mesh D000273
FMA 20110
Anatomische Terminologie

In der Biologie ist Fettgewebe, Körperfett oder einfach Fett ein loses Bindegewebe, das hauptsächlich aus Adipozyten besteht.[1] Zusätzlich zu Adipozyten enthält Fettgewebe die stromalvaskuläre Fraktion (SVF) von Zellen einschließlich Präadipozyten, Fibroblasten, vaskulären Endothelzellen und einer Vielzahl von Immunzellen, wie Fettgewebsmakrophagen. Fettgewebe stammt aus Präadipozyten. Seine Hauptaufgabe ist es, Energie in Form von Lipiden zu speichern, obwohl es auch den Körper dämpft und isoliert. Weit davon entfernt, hormonell inert zu sein, wurde Fettgewebe in den letzten Jahren als ein wichtiges endokrines Organ erkannt,[2] wie es produziert Hormone wie Leptin, Östrogen, Resistin und das Zytokin TNFα. Die zwei Arten von Fettgewebe sind weißes Fettgewebe (WAT), das Energie speichert, und braunes Fettgewebe (BAT), das Körperwärme erzeugt. Die Bildung von Fettgewebe scheint teilweise durch das Fettgewebe gesteuert zu werden. Fettgewebe - genauer braunes Fettgewebe - wurde erstmals 1551 vom Schweizer Naturforscher Conrad Gessner identifiziert.[3]

Anatomische Eigenschaften

Beim Menschen findet sich Fettgewebe: unter der Haut (subkutanes Fett), um innere Organe (viszerales Fett), im Knochenmark (gelbes Knochenmark), intermuskulär (Muskelsystem) und im Brustgewebe. Fettgewebe wird an spezifischen Stellen gefunden, die als Fettdepots bezeichnet werden. Abgesehen von Adipozyten, die den höchsten Prozentsatz an Zellen innerhalb des Fettgewebes umfassen, sind andere Zelltypen vorhanden, die zusammenfassend stromale vaskuläre Fraktion (SVF) von Zellen genannt werden. SVF umfasst Präadipozyten, Fibroblasten, Fettgewebsmakrophagen und Endothelzellen. Fettgewebe enthält viele kleine Blutgefäße. Im Hautsystem, das die Haut einschließt, reichert es sich in der tiefsten Ebene an, der Unterhautschicht, die eine Isolierung gegen Hitze und Kälte bietet. Um Organe herum bietet es Schutzpolsterung. Seine Hauptfunktion besteht jedoch darin, eine Reserve von Lipiden zu sein, die oxidiert werden können, um den Energiebedarf des Körpers zu decken und ihn vor überschüssiger Glukose zu schützen, indem Triglyceride aus der Leber aus Zuckern gespeichert werden, obwohl einige Hinweise auf die meisten Lipidsynthesen schließen lassen aus Kohlenhydraten kommt im Fettgewebe selbst vor.[4] Fettdepots in verschiedenen Teilen des Körpers haben unterschiedliche biochemische Profile. Unter normalen Bedingungen gibt es eine Rückmeldung für Hunger und Ernährung für das Gehirn.

Mäuse

Die fettleibige Maus auf der linken Seite hat große Fettgewebe. Es ist nicht in der Lage, das Hormon Leptin zu produzieren. Dies führt dazu, dass die Maus hungrig ist und mehr isst, was zu Fettleibigkeit führt. Zum Vergleich ist eine Maus mit einer normalen Menge an Fettgewebe rechts dargestellt.

Mäuse haben acht große Fettdepots, von denen sich vier in der Bauchhöhle befinden.[1] Die paarigen Gonaden-Depots sind bei Frauen an Uterus und Ovarien und bei Männern an Epididymis und Hoden angebracht; die gepaarten retroperitonealen Depots befinden sich entlang der dorsalen Wand des Abdomens, umgeben die Niere und breiten sich, wenn sie massiv ist, in das Becken aus. Das mesenteriale Depot bildet ein kleberartiges Netz, das den Darm und das Omentum (das in der Nähe von Magen und Milz entspringt) stützt und - wenn es massiv ist - in den ventralen Bauch hineinreicht. Sowohl die mesenterialen als auch die omentalen Depots enthalten viel Lymphgewebe als Lymphknoten bzw. milchige Flecken. Die zwei oberflächlichen Depots sind die gepaarten Inguinaldepots, die sich vor dem oberen Segment der Hinterbeine (unter der Haut) befinden, und die subskapulären Depots, gepaarte mediale Mischungen aus braunem Fettgewebe, das an Bereiche des weißen Fettgewebes angrenzt, die gefunden werden unter der Haut zwischen den Dorsalkämmen der Schulterblätter. Die Schicht des braunen Fettgewebes in diesem Depot ist oft von einem "Zuckerguss" von weißem Fettgewebe bedeckt; Manchmal sind diese zwei Arten von Fett (braun und weiß) schwer zu unterscheiden. Die Inguinaldepots umschließen die inguinale Lymphknotengruppe. Kleine Depots umfassen das Perikard, das das Herz umgibt, und die gepaarten Poplitealdepots zwischen den Hauptmuskeln hinter den Knien, die jeweils einen großen Lymphknoten enthalten.[5] Von allen Depots in der Maus sind die Gonadaldepots die größten und am leichtesten sezierten,[6] bestehend aus etwa 30% des sezierfähigen Fettes.[7]

Fettleibigkeit

Bei einer fettleibigen Person wird überschüssiges Fettgewebe, das von dem Abdomen nach unten hängt, als Pannikulus bezeichnet. Ein Pannikulus erschwert die Operation des krankhaft fettleibigen Individuums. Es kann als buchstäblich "Schürze der Haut" bleiben, wenn eine stark übergewichtige Person schnell große Mengen an Fett verliert (eine häufige Folge von Magen-Bypass-Operation). Dieser Zustand kann durch Diät und Bewegung allein nicht wirksam korrigiert werden, da der Panniculus aus Adipozyten und anderen unterstützenden Zelltypen besteht, die auf ihr minimales Volumen und ihren minimalen Durchmesser geschrumpft sind. Die rekonstruktive Chirurgie ist eine Behandlungsmethode.

Viszerales Fett

Siehe auch: Bauchfettleibigkeit

Viszerales Fett oder Bauchfett[8] (auch Organfett oder intraabdominales Fett genannt) befindet sich in der Bauchhöhle, zwischen den Organen (Magen, Leber, Darm, Nieren usw.). Viszerales Fett unterscheidet sich von subkutanem Fett unter der Haut und intramuskulärem Fett in den Skelettmuskeln.Fett im Unterkörper, wie in den Oberschenkeln und im Gesäß, ist subkutan und nicht durchgängig im Gewebe verteilt, während Fett im Unterleib meist viszeral und halbflüssig ist.[9] Viszerales Fett besteht aus mehreren Fettdepots, einschließlich mesenterialem, epididymal weißem Fettgewebe (EWAT) und perirenalen Depots. Viszerales Fett wird oft in cm ausgedrückt2 (VFA, viszeraler Fettbereich).[10]

Ein Übermaß an viszeralem Fett ist als zentrale Fettleibigkeit oder "Bauchfett" bekannt, bei der das Abdomen übermäßig hervorragt. Neue Entwicklungen wie der Body Volume Index (BVI) wurden speziell zur Messung von Bauchvolumen und Bauchfett entwickelt. Überschüssiges viszerales Fett ist auch mit Typ-2-Diabetes verbunden,[11]Insulinresistenz,[12]entzündliche Erkrankungen,[13] und andere mit Fettleibigkeit zusammenhängenden Krankheiten.[14] In ähnlicher Weise wurde gezeigt, dass die Ansammlung von Halsfett (oder zervikalem Fettgewebe) mit der Sterblichkeit assoziiert ist.[15] Mehrere Studien haben vorgeschlagen, dass viszerales Fett von einfachen anthropometic Maßen vorhergesagt werden kann,[16] und prognostiziert Mortalität genauer als Body Mass Index oder Taillenumfang.[17]

Männer haben aufgrund von Geschlechtshormonunterschieden eher Fett im Bauch gespeichert. Weibliches Sexualhormon verursacht die Speicherung von Fett in Gesäß, Oberschenkeln und Hüften bei Frauen.[18][19] Wenn Frauen die Menopause erreichen und das von den Eierstöcken produzierte Östrogen abnimmt, wandert Fett vom Gesäß, Hüften und Oberschenkeln bis zur Hüfte;[20] später wird Fett im Bauch gespeichert.[9]

Intensives Training ist eine Möglichkeit, effektiv das gesamte Bauchfett zu reduzieren.[21][22] Eine Studie legt nahe, dass mindestens 10 MET-Stunden pro Woche Aerobic-Übungen zur viszeralen Fettreduktion erforderlich sind.[23]

Epikardiales Fett

Epikardiales Fettgewebe (EAT) ist eine besondere Form von viszeralem Fett, das um das Herz herum abgelagert wird und sich als metabolisch aktives Organ erweist, das verschiedene bioaktive Moleküle erzeugt, die die Herzfunktion signifikant beeinflussen können.[24] Beim Vergleich von EAT mit subkutanem Fett wurden deutliche Unterschiede in den Komponenten beobachtet, was auf einen depotspezifischen Einfluss gespeicherter Fettsäuren auf die Adipozytenfunktion und den Metabolismus hindeutet.[25]

Subkutanes Fett

Siehe auch: Körperfettanteil
Mikroanatomie des subkutanen Fettgewebes

Der größte Teil des verbleibenden nicht viszeralen Fettes befindet sich direkt unter der Haut in einer Region, die Hypodermis genannt wird.[26] Dieses subkutane Fett ist nicht mit vielen der klassischen Fettleibigkeit-assoziierten Pathologien wie Herzerkrankungen, Krebs und Schlaganfall verbunden, und einige Beweise deuten sogar darauf hin, dass es schützend sein könnte.[27] Das typische weibliche (oder gynäkoide) Muster der Körperfettverteilung um Hüften, Oberschenkel und Gesäß ist subkutanes Fett und stellt daher ein geringeres Gesundheitsrisiko dar als viszerales Fett.[28]

Wie alle anderen Fettorgane ist das subkutane Fett ein aktiver Teil des endokrinen Systems und sezerniert die Hormone Leptin und Resistin.[26]

Die Beziehung zwischen der subkutanen Fettschicht und dem gesamten Körperfett in einer Person wird oft unter Verwendung von Regressionsgleichungen modelliert. Die populärste dieser Gleichungen wurde von Durnin und Wormersley gebildet, die viele Arten von Hautfalten rigoros testeten und als Ergebnis zwei Formeln zur Berechnung der Körperdichte von Männern und Frauen erstellten. Diese Gleichungen stellen eine inverse Korrelation zwischen Hautfalten und Körperdichte dar - wenn die Summe der Hautfalten zunimmt, nimmt die Körperdichte ab.[29]

Faktoren wie Geschlecht, Alter, Bevölkerungsgröße oder andere Variablen können die Gleichungen ungültig und unbrauchbar machen, und ab 2012 bleiben Durnins und Wormersleys Gleichungen nur Schätzungen des wahren Fettheitsniveaus einer Person. Neue Formeln werden noch erstellt.[29]

Knochenfett

Markfett, auch Markfettgewebe (MAT) genannt, ist ein schlecht verstandenes Fettdepot, das sich im Knochen befindet und mit hämatopoetischen Zellen sowie knöchernen Elementen durchsetzt ist. Die Adipozyten in diesem Depot stammen von mesenchymalen Stammzellen (MSC), die Fettzellen, Knochenzellen und andere Zelltypen bilden können. Die Tatsache, dass MAT bei der Einstellung von Kalorienrestriktion / Anorexie zunimmt, unterscheidet dieses Depot von anderen Fettdepots.[30][31][32] Bewegung reguliert MAT, verringert MAT-Menge und verringert die Größe von Mark-Adipozyten.[33][34][35] Die Trainingsregulation von Knochenmarkfett weist darauf hin, dass es eine physiologische Ähnlichkeit mit anderen weißen Fettdepots aufweist. Darüber hinaus deutet eine erhöhte MAT bei Fettleibigkeit auf eine Ähnlichkeit mit weißen Fettdepots hin.[33]

Ektopes Fett

Ektopes Fett ist die Speicherung von Triglyceriden in anderen Geweben als Fettgewebe, die nur geringe Mengen an Fett enthalten sollen, wie Leber, Skelettmuskulatur, Herz und Pankreas.[1] Dies kann die zellulären Funktionen und damit die Organfunktion beeinträchtigen und ist mit Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetes assoziiert.[36] Es ist in relativ hohen Mengen um die Organe der Bauchhöhle gelagert, ist aber nicht als viszerales Fett zu verwechseln.

Die spezifische Ursache für die Ansammlung von ektopischem Fett ist unbekannt. Die Ursache ist wahrscheinlich eine Kombination aus genetischen, umweltbedingten und verhaltensbezogenen Faktoren, die an einer übermäßigen Energieaufnahme und verminderten körperlichen Aktivität beteiligt sind. Ein erheblicher Gewichtsverlust kann ektopische Fettspeicher in allen Organen reduzieren und dies ist mit einer Verbesserung der Funktion dieses Organs verbunden.[36]

Im letzteren Fall haben nicht-invasive Gewichtsverlust-Maßnahmen wie Diät oder Bewegung die Fähigkeit, ektopische Fette (insbesondere in Herz und Leber) bei Kindern und Erwachsenen mit Übergewicht oder Fettleibigkeit zu verringern.[37][38]

Physiologie

Freie Fettsäuren werden von Lipoproteinen durch Lipoproteinlipase (LPL) freigesetzt und treten in den Adipozyten ein, wo sie durch Veresterung zu Glycerin wieder zu Triglyceriden zusammengefügt werden. Menschliches Fettgewebe enthält etwa 87% Lipide.

Es gibt einen konstanten Fluss von FFA (freie Fettsäuren), die in das Fettgewebe eintreten und es verlassen.Die Nettorichtung dieses Flusses wird durch Insulin und Leptin gesteuert - wenn Insulin erhöht ist, dann gibt es einen Netto-Einwärtsfluss von FFA, und nur wenn Insulin niedrig ist, kann FFA Fettgewebe verlassen. Die Insulinsekretion wird durch hohen Blutzucker stimuliert, der durch den Verzehr von Kohlenhydraten entsteht.

Beim Menschen wird die Lipolyse (Hydrolyse von Triglyceriden zu freien Fettsäuren) durch die ausgewogene Kontrolle lipolytischer B-adrenerger Rezeptoren und a2A-adrenerger Rezeptor-vermittelter Antilipolyse gesteuert.

Fettzellen haben eine wichtige physiologische Rolle bei der Aufrechterhaltung der Triglycerid- und freien Fettsäurespiegel sowie bei der Bestimmung der Insulinresistenz. Bauchfett hat ein anderes metabolisches Profil - es neigt dazu, Insulinresistenz zu induzieren. Dies erklärt in hohem Maße, warum die zentrale Adipositas ein Marker für eine gestörte Glukosetoleranz ist und ein unabhängiger Risikofaktor für kardiovaskuläre Erkrankungen ist (auch ohne Diabetes mellitus und Hypertonie).[39] Studien an weiblichen Affen an der Wake Forest University (2009) haben herausgefunden, dass Personen, die unter höherem Stress leiden, höhere Mengen an viszeralem Fett in ihren Körpern haben. Dies legt eine mögliche Ursache-Wirkung-Verbindung zwischen den beiden nahe, wobei Stress die Ansammlung von viszeralem Fett fördert, was wiederum hormonelle und metabolische Veränderungen verursacht, die zu Herzerkrankungen und anderen Gesundheitsproblemen beitragen.[40]

Jüngste Fortschritte in der Biotechnologie haben die Gewinnung von adulten Stammzellen aus Fettgewebe ermöglicht, was die Stimulation des erneuten Wachstums von Gewebe unter Verwendung von patienteneigenen Zellen ermöglicht. Darüber hinaus können adipös gewonnene Stammzellen sowohl von Menschen als auch von Tieren effizient in induzierte pluripotente Stammzellen umprogrammiert werden, ohne dass Feeder-Zellen erforderlich sind.[41] Die Verwendung von patienteneigenen Zellen verringert die Wahrscheinlichkeit einer Gewebeabstoßung und vermeidet ethische Probleme, die mit der Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen verbunden sind.[42] Eine wachsende Menge an Beweisen legt auch nahe, dass verschiedene Fettdepots (d. H. Abdominal, omental, perikardial) aus Fettgewebe stammende Stammzellen mit unterschiedlichen Eigenschaften ergeben.[42][43] Diese Depot-abhängigen Merkmale umfassen Proliferationsrate, Immunphänotyp, Differenzierungspotential, Genexpression sowie Empfindlichkeit gegenüber hypoxischen Kulturbedingungen.[44]

Fettgewebe ist die größte periphere Quelle von Aromatase sowohl bei Männern als auch bei Frauen, was zur Produktion von Estradiol beiträgt.

Fettabgeleitete Hormone umfassen:

  • Adiponektin
  • Widerstehen
  • Plasminogenaktivator-Inhibitor-1 (PAI-1)
  • TNFα
  • IL-6
  • Leptin
  • Estradiol (E2)

Fettgewebe sezerniert auch eine Art von Zytokinen (Zell-Zell-Signalproteine), die Adipokine (Adipozytokine) genannt werden, die bei mit Fettleibigkeit zusammenhängenden Komplikationen eine Rolle spielen. Perivaskuläres Fettgewebe setzt Adipokine wie Adiponektin frei, die die kontraktile Funktion der umgebenden Gefäße beeinflussen.[1][45]

Braunes Fett

Hauptartikel: Braunes Fettgewebe

Braunes Fett oder braunes Fettgewebe (BAT) ist eine spezialisierte Form von Fettgewebe, die für die adaptive Thermogenese bei Menschen und anderen Säugetieren wichtig ist. BVT kann Wärme erzeugen, indem die Atmungskette der oxidativen Phosphorylierung in den Mitochondrien durch gewebespezifische Expression des Entkopplungsproteins 1 (UCP1) "entkoppelt" wird.[46] Die BAT befindet sich hauptsächlich um den Hals und große Blutgefäße des Thorax, wo sie effektiv im Wärmeaustausch wirken können. Die BAT wird bei kalter Exposition durch die Freisetzung von Katecholaminen aus sympathischen Nerven, die zur UCP1-Aktivierung führen, robust aktiviert. BAT-Aktivierung kann auch als Reaktion auf Überfütterung auftreten.[47] Die UCP1-Aktivität wird durch langkettige Fettsäuren stimuliert, die im Anschluss an die β-adrenerge Rezeptoraktivierung gebildet werden.[46] Es wird vorgeschlagen, dass UCP1 als Fettsäure-Proton-Symporter fungiert, obwohl der genaue Mechanismus noch nicht geklärt ist.[48] Im Gegensatz dazu wird UCP1 durch ATP, ADP und GTP inhibiert.[49]

Versuche, diesen Prozess pharmakologisch zu simulieren, waren bislang erfolglos. Techniken, um die Unterscheidung von "braunem Fett" zu manipulieren, könnten in der Zukunft zu einem Mechanismus für die Gewichtsabnahme-Therapie werden, was das Wachstum von Gewebe mit diesem spezialisierten Stoffwechsel fördert, ohne es in anderen Organen zu induzieren.

Bis vor kurzem wurde angenommen, dass braunes Fettgewebe in erster Linie auf Säuglinge in Menschen beschränkt ist, aber neue Beweise haben diese Überzeugung nun umgeworfen. Metabolisch aktives Gewebe mit Temperaturantworten ähnlich dem braunen Fettgewebe wurde erstmals 2007 im Nacken und im Rumpf einiger Erwachsener beschrieben.[50] und das Vorhandensein von braunem Fettgewebe bei menschlichen Erwachsenen wurde später histologisch in den gleichen anatomischen Regionen verifiziert.[51][52][53]

Beige Fett und WAT Browning

Morphologie von drei verschiedenen Klassen von Adipozyten

Browning von WAT, auch als "Beiging" bezeichnet, tritt auf, wenn Adipozyten in WAT-Depots Merkmale von BAT entwickeln. Beige Adipozyten nehmen ein multilokuläres Aussehen an (enthalten mehrere Lipidtröpfchen) und erhöhen die Expression des Entkopplungsproteins 1 (UCP1).[54] Auf diese Weise werden diese normalerweise energiespeichernden Adipozyten zu Energie freisetzenden Adipozyten.

Die Kalorienverbrennung von braunem und beigem Fett wurde intensiv untersucht, da sich die Forschung auf Therapien zur Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes konzentriert. Der Wirkstoff 2,4-Dinitrophenol, der ähnlich wie UCP1 auch als chemischer Entkoppler wirkt, wurde in den 1930er Jahren zur Gewichtsreduktion eingesetzt. Es wurde jedoch schnell abgesetzt, wenn eine übermäßige Dosierung zu Nebenwirkungen wie Hyperthermie und Tod führte.[54] β3-Agonisten, wie CL316,243, wurden ebenfalls in Menschen entwickelt und getestet. Die Verwendung solcher Arzneimittel hat sich jedoch aufgrund mehrerer Herausforderungen als weitgehend erfolglos erwiesen, einschließlich variierender Artenrezeptorspezifität und schlechter oraler Bioverfügbarkeit.[55]

Kälte ist ein Hauptregulator von BVT-Prozessen und induziert WAT-Bräunung.Browning als Reaktion auf chronische Erkältung wurde gut dokumentiert und ist ein reversibler Prozess. Eine Studie an Mäusen zeigte, dass die kälteinduzierte Bräunung innerhalb von 21 Tagen vollständig rückgängig gemacht werden kann, wobei innerhalb von 24 Stunden messbare Verringerungen des UCP1 beobachtet werden können.[56] Eine Studie von Rosenwald et al. zeigten, dass, wenn die Tiere wieder einer kalten Umgebung ausgesetzt werden, die gleichen Adipozyten einen beigen Phänotyp annehmen, was nahelegt, dass beige Adipozyten erhalten bleiben.[57]

Transkriptionsregulatoren sowie eine wachsende Zahl anderer Faktoren regulieren die Induktion von beigefarbenem Fett. Vier Regulatoren der Transkription sind von zentraler Bedeutung für die WAT-Bräunung und dienen als Ziel für viele der Moleküle, von denen bekannt ist, dass sie diesen Prozess beeinflussen.[58] Diese umfassen Peroxisomenproliferator-aktivierten Rezeptor-gamma (PPAR & ggr;), PR-Domäne, die 16 (PRDM16) enthält,[59] Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor-Gamma-Coaktivator 1-alpha (PGC-1α) und früher B-Zell-Faktor-2 (EBF2).[60][61][62]

Die Liste der Moleküle, die die Bräunung beeinflussen, ist in direktem Verhältnis zur Popularität dieses Themas gewachsen und entwickelt sich ständig weiter, je mehr Wissen erworben wird. Unter diesen Molekülen befinden sich Irisin und Fibroblastenwachstumsfaktor 21 (FGF21), die gut untersucht wurden und von denen angenommen wird, dass sie wichtige Regulatoren der Bräunung sind. Irisin wird als Reaktion auf Sport aus Muskeln abgesondert und es wurde gezeigt, dass es die Bräunung verstärkt, indem es auf beige Präadipozyten einwirkt.[63] FGF21, ein Hormon, das hauptsächlich von der Leber ausgeschieden wird, hat ein großes Interesse gefunden, nachdem es durch seine Wirkung auf PGC-1 & agr; als starker Stimulator der Glukoseaufnahme und als Bräunungsregulator identifiziert wurde.[54] Es ist in BAT während der kalten Exposition erhöht und wird angenommen, dass in Widerstand gegen Diät-induzierte Fettleibigkeit zu helfen[64] FGF21 kann auch als Reaktion auf Bewegung und eine proteinarme Diät ausgeschieden werden, obwohl die letztere nicht gründlich untersucht wurde.[65][66] Daten aus diesen Studien deuten darauf hin, dass Umweltfaktoren wie Ernährung und Bewegung wichtige Vermittler der Bräunung sein können. In Mäusen wurde gefunden, dass das Auftreten durch die Produktion von Methionin-Enkephalin-Peptiden durch Typ 2-angeborene lymphoide Zellen als Reaktion auf Interleukin 33 auftreten kann.[67]

Genomik und Bioinformatik-Tools zur Untersuchung der Bräunung

Aufgrund der komplexen Natur des Fettgewebes und einer wachsenden Liste von bräunungsregulierenden Molekülen besteht ein großes Potenzial für den Einsatz von Bioinformatik-Tools, um das Studium in diesem Bereich zu verbessern. Studien zur WAT-Bräunung haben stark von den Fortschritten bei diesen Techniken profitiert, da beigefarbenes Fett als therapeutisches Ziel für die Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes schnell an Popularität gewinnt.

DNA-Microarray ist ein Bioinformatik-Werkzeug, das zur simultanen Quantifizierung von Expressionsniveaus verschiedener Gene verwendet wird. Es wurde in großem Umfang zur Untersuchung von Fettgewebe verwendet. Eine solche Studie verwendete eine Microarray-Analyse in Verbindung mit Ingenuity IPA-Software, um Veränderungen der WAT- und BAT-Genexpression zu untersuchen, wenn Mäuse Temperaturen von 28 und 6 ° C ausgesetzt wurden.[68] Die am meisten nach oben und unten regulierten Gene wurden dann identifiziert und für die Analyse von differentiell exprimierten Wegen verwendet. Es wurde entdeckt, dass viele der Wege, die nach einer Kälteexposition in WAT hochreguliert werden, auch in BAT stark exprimiert werden, wie oxidative Phosphorylierung, Fettsäuremetabolismus und Pyruvatmetabolismus.[68] Dies legt nahe, dass einige der Adipozyten bei 6 ° C zu einem beigen Phänotyp wechselten. Mössenböck et al. auch Microarray-Analyse verwendet, um zu zeigen, dass Insulinmangel die Differenzierung von beigen Adipozyten hemmt, aber nicht ihre Fähigkeit zur Bräunung stört.[69] Diese beiden Studien zeigen das Potenzial für die Verwendung von Microarray bei der Untersuchung der WAT-Bräunung.

Die RNA-Sequenzierung (RNA-Seq) ist ein leistungsfähiges computergestütztes Werkzeug, das die Quantifizierung der RNA-Expression für alle Gene innerhalb einer Probe ermöglicht. Das Einbringen von RNA-Seq in Bräunungsstudien ist von großem Wert, da es eine bessere Spezifität, Sensitivität und einen umfassenderen Überblick über die Genexpression als andere Methoden bietet. RNA-Seq wurde sowohl in Human- als auch in Mausstudien verwendet, um beigefarbene Adipozyten nach ihren Genexpressionsprofilen zu charakterisieren und potentielle therapeutische Moleküle zu identifizieren, die den beigen Phänotyp induzieren könnten. Eine solche Studie verwendete RNA-Seq, um Genexpressionsprofile von WAT von Wildtyp- (WT) -Mäusen und solchen, die frühen B-Zell-Faktor-2 (EBF2) überexprimieren, zu vergleichen. WAT von den transgenen Tieren zeigte ein braunes Fett-Gen-Programm und hatte im Vergleich zu den WT-Mäusen eine verringerte WAT-spezifische Genexpression.[70] Somit wurde EBF2 als potenzielles therapeutisches Molekül zur Induktion von Antigehen identifiziert.

Chromatin-Immunpräzipitation mit Sequenzierung (ChIP-seq) ist eine Methode, um Proteinbindungsstellen auf DNA zu identifizieren und Histonmodifikationen zu beurteilen. Dieses Werkzeug ermöglichte die Untersuchung der epigenetischen Bräunungsregulation und hilft dabei, die Mechanismen aufzuklären, durch die Protein-DNA-Wechselwirkungen die Differenzierung von beigen Adipozyten stimulieren. Studien, die die Chromatinlandschaften von beigen Adipozyten beobachten, haben herausgefunden, dass die Adipogenese dieser Zellen aus der Bildung von zellspezifischen Chromatinlandschaften resultiert, die das Transkriptionsprogramm und letztendlich die Kontrolldifferenzierung regulieren. Unter Verwendung von ChIP-Seq in Verbindung mit anderen Werkzeugen haben neuere Studien über 30 transkriptionelle und epigenetische Faktoren identifiziert, die die Entwicklung von beigen Adipozyten beeinflussen.[70]

Genetik

Hauptartikel: Genetik der Fettleibigkeit § Gene

Die Hypothese des sparsamen Gens (auch Hungershypothese genannt) besagt, dass der Körper in manchen Populationen in Zeiten des Überflusses effizienter Fett speichern kann, was in Zeiten der Nahrungsmittelknappheit eine größere Resistenz gegen Hungern bedeutet.Diese Hypothese, die ursprünglich im Zusammenhang mit dem Glukosestoffwechsel und der Insulinresistenz entwickelt wurde, wurde von physikalischen Anthropologen, Physiologen und dem ursprünglichen Befürworter der Idee in Bezug auf diesen Kontext diskreditiert, obwohl sie laut ihrem Entwickler "so lebensfähig wie wenn" bleibt [Es wurde] zuerst "in anderen Zusammenhängen fortgeschritten.[71][72]

Im Jahr 1995, Jeffrey Friedman, in seiner Residenz an der Rockefeller University, zusammen mit Rudolph Leibel, Douglas Coleman et al. entdeckte das Protein Leptin, das der genetisch fettleibigen Maus fehlte.[73][74][75] Leptin wird im weißen Fettgewebe produziert und signalisiert dem Hypothalamus. Wenn der Leptinspiegel sinkt, interpretiert der Körper dies als Energieverlust und der Hunger steigt. Mäuse, denen dieses Protein fehlt, essen bis zum vierfachen ihrer normalen Größe.

Leptin spielt jedoch eine andere Rolle bei ernährungsbedingter Fettleibigkeit bei Nagetieren und Menschen. Da Adipozyten Leptin produzieren, sind die Leptinspiegel bei Adipösen erhöht. Es bleibt jedoch Hunger, und wenn der Leptinspiegel aufgrund des Gewichtsverlusts sinkt, steigt der Hunger. Der Tropfen von Leptin wird besser als ein Startsignal angesehen als der Anstieg von Leptin als Sättigungssignal.[76] Erhöhtes Leptin bei Fettleibigkeit ist jedoch als Leptinresistenz bekannt. Die im Hypothalamus auftretenden Veränderungen, die bei Adipositas zu einer Leptinresistenz führen, stehen derzeit im Fokus der Adipositasforschung.[77]

Gen-Defekte im Leptin-Gen (ob) sind bei menschlicher Fettleibigkeit selten.[78] Im Juli 2010 wurden weltweit nur 14 Personen aus fünf Familien identifiziert, die eine Mutation tragen ob Gen (eine der ersten Ursachen genetischer Adipositas beim Menschen) - zwei Familien pakistanischer Herkunft, die in Großbritannien leben, eine Familie in der Türkei, eine in Ägypten und eine in Österreich[79][80][81][82][83]-und zwei andere Familien wurden gefunden, die ein mutiertes tragen ob Rezeptor.[84][85] Andere wurden als genetisch teilweise defizient in Leptin identifiziert, und bei diesen Individuen können Leptinspiegel am unteren Ende des normalen Bereichs Fettleibigkeit vorhersagen.[86]

Mehrere Mutationen von Genen, die Melanocortine (die im Gehirn mit dem Appetit assoziiert sind) und ihre Rezeptoren betreffen, wurden ebenfalls als Ursache von Fettleibigkeit in einem größeren Teil der Bevölkerung identifiziert als Leptin-Mutationen.[87]

Im Jahr 2007 isolierten Forscher das adipöse Gen, das diese Forscher vermuten, dient dazu, Tiere in Zeiten des Überflusses schlank zu halten. In dieser Studie wurde eine erhöhte Aktivität des Fettgewebes mit schlankeren Tieren assoziiert.[88] Obwohl seine Entdecker dieses Gen genannt haben fettleibig Gen, es ist nicht ein Gen verantwortlich für die Schaffung von Fettgewebe.

Präadipozyten sind undifferenzierte Fibroblasten, die zur Bildung von Adipozyten stimuliert werden können. Neuere Studien beleuchten potentielle molekulare Mechanismen in der Bestimmung von Präadipozyten, obwohl die genaue Herkunft der Adipozyten noch unklar ist.[89]

Physikalische Eigenschaften

Fettgewebe hat eine Dichte von ~ 0,9 g / ml.[90] Somit wird eine Person mit mehr Fettgewebe leichter schwimmen als eine Person mit dem gleichen Gewicht mit mehr Muskelgewebe, da das Muskelgewebe eine Dichte von 1,06 g / ml aufweist.[91]

Körperfettmesser

Siehe auch: Bioelektrische Impedanzanalyse

Ein Körperfettmessgerät ist ein weit verbreitetes Instrument zur Messung des Fettanteils im menschlichen Körper. Verschiedene Messgeräte verwenden verschiedene Methoden, um das Verhältnis von Körperfett zu Gewicht zu bestimmen. Sie neigen dazu, den Körperfettanteil zu unterschätzen.[92]

Im Gegensatz zu klinischen Geräten verwendet ein relativ kostengünstiger Typ von Körperfettmeßgerät das Prinzip der bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA), um den Körperfettanteil eines Individuums zu bestimmen. Um dies zu erreichen, leitet das Messgerät einen kleinen, harmlosen elektrischen Strom durch den Körper und misst den Widerstand, dann verwendet es Informationen über das Gewicht, die Größe, das Alter und das Geschlecht der Person, um einen ungefähren Wert für den Körperfettanteil der Person zu berechnen. Die Berechnung misst das Gesamtvolumen des Wassers im Körper (mageres Gewebe und Muskeln enthalten einen höheren Prozentsatz an Wasser als Fett) und schätzt den Fettanteil basierend auf diesen Informationen. Je nachdem, was gegessen wurde und wie viel Wasser vor der Analyse getrunken wurde, kann das Ergebnis um mehrere Prozentpunkte schwanken.

Tierversuche

Innerhalb des Fettgewebes von CCR2-defizienten Mäusen gibt es eine erhöhte Anzahl an Eosinophilen, eine größere alternative Makrophagenaktivierung und eine Neigung zur Zytokinexpression vom Typ 2. Darüber hinaus wurde dieser Effekt übertrieben, wenn die Mäuse von einer fettreichen Diät übergewichtig wurden.[93]

Galerie

  • Schematische Schnittdarstellung der Haut (vergrößert).

  • Weißes Fettgewebe im Paraffinschnitt