Adipozyten - Was ist das?
Adipozyten sind die wichtigsten Energiespeicher im Körper und haben auch kritische endokrine Funktionen. Daher ist das Verständnis der Entwicklung und Funktion von Adipozyten - insbesondere angesichts der Adipositas-Pandemie - für das Verständnis der metabolischen Homöostase unerlässlich. Es gibt zwei allgemeine Klassen von Adipozyten. Weiße Adipozyten - die Energie als einzelnes großes Lipidtröpfchen speichern und wichtige endokrine Funktionen haben, und braune Adipozyten - die Energie in mehreren kleinen Lipidtröpfchen speichern, aber speziell für die Verwendung als Brennstoff zur Erzeugung von Körperwärme dienen (Thermogenese). Die Wärmeproduktion durch braune Adipozyten wird durch ihre einzigartige Expression des mitochondrialen lokalisierten Entkopplungsproteins 1 (Ucp1) ermöglicht. Diese Klassifikationen sind jedoch zu stark vereinfacht, da einige weiße Adipozyten je nach Temperatur und Ernährung braune Adipozyten Eigenschaften (sogenannte Brite- oder Beige-Adipozyten) annehmen können und umgekehrt. Man ist daran interessiert, die Ursprünge verschiedener Adipozyten zu verstehen und die Signal- und Stoffwechselwege zu definieren, die ihre Entwicklung, Verteilung und Funktion steuern.
Herkunft der Adipozyten
Zentral für das Verständnis der Rolle des Fettgewebes für Gesundheit und Krankheit ist das Verständnis, wie es wächst, und in dieser Hinsicht ist einer der am wenigsten verstandenen Bereiche der Fettgewebebiologie der Entwicklungsursprung verschiedener Arten von Adipozyten. Die Definition der Herkunft von Adipozyten könnte helfen, die Fettverteilungsmuster des menschlichen Körpers, insbesondere bei fettleibigen oder lipodystrophischen Personen, zu erklären, und es kann Hinweise auf metabolische Unterschiede geben, die zwischen einigen Fettdepots beobachtet wurden. Die Identifizierung von Adipozyten-Vorläuferzellen und den Mechanismen, die ihre Expansion regulieren, ist auch entscheidend für das Verständnis und die Verwaltung einer gesunden Fettgewebefunktion. Es kann auch möglich sein, die Entwicklung "gesunder" Adipozyten (wie braune oder brite/beige Adipozyten) aus Vorläufern für zellbasierte Therapien zu entwickeln, die im Wesentlichen darauf abzielen, Fett mit Fett zu bekämpfen. Mit einer Kombination aus Genetik und Strategien zur Verfolgung von Abstammungslinien hat man zuvor die Ursprünge von Adipozyten in verschiedenen Depots kartiert. Die Ergebnisse zeigen ein unerwartetes Maß an Heterogenität, das mit Adipozyten übereinstimmt, die mehrere Entwicklungsursprünge haben und ein Modell unterstützen, in dem das Schicksal der Adipozyten wahrscheinlich sowohl von extrinsischen als auch von intrinsischen Faktoren abhängt.
Ergebnisse wie diese deuten darauf hin, dass Adipozyten mehrere Entwicklungsursprünge haben.
Braune Adipozyten
Braune Adipozyten sind faszinierende Zellen. Sie existieren nur bei Säugetieren, und ihre Hauptfunktion besteht darin, endogene Wärme in einem Prozess namens Thermogenese zu erzeugen. Möglich wird dies durch ihre einzigartige Expression eines mitochondrialen Membranproteins namens Uncoupling Protein 1 (UCP1). Die energieintensiven Eigenschaften von braunem Fett und die jüngste Erkenntnis, dass erwachsene Menschen braunes Fett haben, haben sie zu einem Ziel für Therapien gemacht, die darauf abzielen, Überernährung zu bekämpfen. Aktive braune Adipozyten haben auch eines der faszinierendsten Stoffwechselprogramme. Sie nehmen große Mengen verschiedener Nährstoffe gleichzeitig auf und verbrauchen sie (z. B. Glukose, Lipide, Aminosäuren) und können gleichzeitig sowohl den anabolen als auch den katabolen Stoffwechsel in Gang setzen. Zum Beispiel hat sich bereits zuvor gezeigt, dass kältestimuliertes BAT ein genetisches Programm, das de novo Lipidsynthesewege zusätzlich zu Fettsäureoxidationswegen unterstützt, weitgehend hochreguliert. Wir möchten mehr über diesen bemerkenswerten und paradoxen Stoffwechsel erfahren.
Es werden auch genetische Modelle verwendet, um zu untersuchen, wie Signalwege den BAT-Stoffwechsel steuern. Zum Beispiel hat man mit Hilfe von Mäusen Rictor - der einen einzigartigen und essentiellen Bestandteil von mTORC2 kodiert - genetisch nur im braunen Fettgewebe gelöscht. Bemerkenswerterweise sind diese Mäuse vor einer fettreichen Ernährung geschützt. Genauer gesagt, Mäuse, denen BAT Rictor fehlte, sammelten keine übermäßigen Lipide in ihrer Leber oder ihren viszeralen Fettgewebedepots an, wenn sie das fettreiche Diet et aßen. Dies ist ein aufregender Befund, da überschüssige Lipidspeicher an diesen Stellen gefährlich ungesund sind. Mit einer Kombination aus Genetik, Genomik, Metabolomik und Biochemie versuchen wir zu verstehen, warum diese Mäuse vor fettreicher Ernährung geschützt sind.
Weiße Adipozyten
Weiße Adipozyten sind die am häufigsten vorkommenden Adipozyten beim Menschen. Weiße Fettgewebedepots haben auch eine bemerkenswerte Fähigkeit, Energie zu erweitern und zu speichern, und sie signalisieren dem Gehirn und anderen Geweben, das Essverhalten und die metabolische Homöostase stark zu beeinflussen. Während weiße Adipozyten jedoch speziell angepasst sind, um überschüssige Nährstoffe sicher zu binden, haben sie einen Wendepunkt (z. B. bei Fettleibigkeit), an dem ihre wohltuenden Funktionen versagen, und dies fördert stark das Auftreten von Stoffwechselerkrankungen und Typ-2-Diabetes. Was definiert den Wendepunkt? Wie signalisieren weiße Adipozyten anderen Geweben? Wie heterogen sind weiße Fettgewebedepots? Warum ist überschüssiges viszerales Fett schädlicher für Ihre Gesundheit als überschüssiges subkutanes Fett? Das sind alles offene Fragen, die die Wissenschaft weiter interessieren.
Untersucht wird auch die mTOR-Signalgebung in weißen Adipozyten. mTOR ist ein wichtiges nachgelagertes Ziel der Insulinsignalisierung, dem wichtigsten Hormon, auf das Adipozyten reagieren. Mit genetischen Mausmodellen haben wir selektiv entweder mTORC1 oder mTORC2 in allen Adipozyten gehemmt. Die Hemmung von mTORC1 im weißen Fettgewebe verursacht ein Lipodystrophie-ähnliches Syndrom, das mit Insulinresistenz und Fettlebererkrankungen einhergeht. Die Hemmung von mTORC2 im weißen Fettgewebe verursacht ebenfalls eine Insulinresistenz, jedoch unabhängig von Veränderungen der Fettgewebemasse. Das Verständnis der mechanistischen Grundlagen dieser Phänotypen wird wichtige Informationen darüber liefern, wie Nährstoffsensor-Signaltransduktionswege zur Pathogenese von Adipositas bedingten Erkrankungen beitragen.
