Бурый жир
Содержание
Бурый жир
Около 65 миллионов лет назад в районе полуострова Юкатан упал огромный метеорит. Его падение подняло в воздух множество пыли, которая не оседала годами, и наступила так называемая “ядерная зима”. Это привело к вымиранию динозавров и быстрой эволюции наших предков млекопитающих. Одним из механизмов, который позволил им доминировать, был развитый термогенез – способность тела поддерживать постоянную температуру, что не в последнюю очередь — заслуга бурой жировой ткани.
Термогенез бывает разный. Выделяют два типа: сократительный термогенез (знобит, дрожит, «зуб на зуб не попадает»), при котором теплообразование обусловлено сокращениями скелетных мышц (частный случай — холодовая мышечная дрожь), и несократительный термогенез (работа бурой жировой ткани). При некоторых заболеваниях организм сам повышает температуру, чтобы эффективнее бороться с источниками болезни. При развитии лихорадки система терморегуляции организма динамично перестраивается, активируется и работает на более высоком функциональном уровне, поэтому, если первые пару часов температура тела не выше 37,5 — её вообще не стоит сбивать.
Что такое бурая жировая ткань?
В человеческом организме существует два типа жировой ткани: белый жир (white adipose tissue; WAT — это его все ненавидят и отчаянно с ним борются) и бурый жир (brown adipose tissue; BAT). О последнем известно намного меньше.
Несомненно, в организме нет ничего лишнего, и деление на «полезное» и «неполезное» в данном случае весьма условно. И всё же, белая жировая ткань лишь запасает и хранит неизрасходованные организмом жиры. Вторая (которая кажется бурой из-за наполняющих её митохондрий) активно сжигает накопившийся жир в случае необходимости.
Анатомия белого и бурого жира
Раньше всего бурую жировую ткань нашли у животных. Среди животных бурая жировая ткань лучше всего развита у тех, которые зимой впадают в спячку, так как во время спячки обмен веществ замедляется, из-за чего поддерживать температуру тела сокращениями скелетных мышц невозможно. Также бурая жировая ткань важна и при пробуждении животных от спячки: с помощью генерируемого ею тепла значительно повышается температура тела, из-за чего животное может выйти из спячки.
У кого есть бурый жир?
Раньше считалось, что бурая составляющая есть только у детей. Она позволяет им адаптироваться к новому миру после выхода из утробы матери. У новорожденных бурая жировая ткань составляет примерно 5 % от массы тела и находится в районе шеи, почек, вдоль верхней части спины, на плечах. Также в организме младенцев бурая жировая ткань часто встречается в смешанном с белой жировой тканью виде. Для новорожденных бурая жировая ткань имеет очень большое значение, так как помогает избежать гипотермии, которая является частой причиной смерти у недоношенных. Из-за бурой жировой ткани младенцы менее восприимчивы к холоду, чем взрослые (родителям полезно прочитать эту фразу дважды).
Клетки бурого жира обладают исключительной особенностью – они содержат очень много митохондрий (органелл, отвечающих за накопление энергии в клетке). Из-за них он, собственно, и «бурый». В митохондриях клеток бурого жира есть особый белок UCP1, который мгновенно превращает жирные кислоты в тепло, минуя фазу синтеза АТФ.
Липиды (триглицериды), содержащиеся в жировой ткани – это запас материала, из которого может быть получена энергия (АТФ).
Когда новорожденному нужно много энергии (например, чтобы согреться) – жиры подвергаются липолизу, в результате которого получаются жирные кислоты.
UCP1 в клетках бурого жира превращают жирные кислоты в тепло, в результате чего запасы жира тают. Сначала расходуются триглецириды в самом буром жире, а когда они на исходе – начинают таять запасы липидов и в ненавистном белом жире, окружающим клетки бурого жира (BRITE – brown in white).
В результате, «организм худеет». Однако, для того, чтобы этот процесс протекал эффективно – новорожденный должен нормально дышать(превращение жирных кислот требует кислород) и кушать! (для запуска липолиза также нужна энергия).
Увы, у взрослых этот механизм ослабевает. Уже через 2 недели после рождения дрожь, как реакция на холод , начинает замещать работу бурого жира, особенно если детей сильно кутают и держат в жаре.
Бурая жировая ткань есть и у взрослого человека
Теперь выясняется, что «полезный» жир также присутствует (и работает) в организме взрослых. Долгое время считалось, что бурый жир утрачивает свою значение уже в конце первого года жизни. Однако, относительно недавно (в 2008 году!) выяснилось, что бурый жир не только присутствует организме взрослого человека (это стало известно еще в 1908 году), но и может быть активирован холодом.
Этим открытием мы обязаны появлению нового метода визуализации активного метаболизма в ткани – позитронно-эмиссионной томографии, объединенной с компьютерной томографией (fused PET-CT), показавшей, что взрослый человек имеет около 20-30 граммов (так мало) функционального бурого жира, преимущественно в надключичной области.
PET-CT регистрирует метаболическую активность ткани, и на правом рисунке мы видим, как нарастает активность бурого жира в ответ на холодовой стресс у взрослого человека.
«Мы выдали 24 молодым людям определённую дозу радиоактивной глюкозы, – рассказывает физиолог Ваутер ван Маркен Лихтенбелт . – Это было сделано для того, чтобы потом иметь возможность обнаружить активную бурую жировую ткань с помощью специальной аппаратуры». Затем участников исследования привели в комнату, температура в которой не превышала 16 °С. PET- и CT-сканирование показало, что под кожей шеи, груди и живота 23 человек присутствует «полезная» жировая ткань, которая работала, согревая людей в холодном помещении.
«Мы очень удивились, когда обнаружили её так много и у такого большого количества людей!» — восклицает ван Маркен Лихтенбелт. Когда же троих участников обследовали при комнатной температуре, то не нашли никаких следов бурого жира. Это не значит, что ткань исчезла, просто она перестала активно работать, считают эксперты.
Эффективность работы бурой жировой ткани у человека
Бурый жир составляет не более 1—2% массы тела. Тем не менее стимуляция этой ткани симпатической нервной системой при охлаждении животных, предварительно адаптированных к холоду, повышает теплопродукцию бурого жира в такой степени, что она может достигать одной трети всей дополнительно образованной в организме теплоты. В активированном состоянии бурый жир может тратить до 300 Ватт (это цифра другого исследования, некоторые говорят про 400) на килограмм веса взрослого человека.
Это 21 Киловатт на 70-килограммового человека. Для сравнения – человек в покое сжигает около 1 Киловатта энергии в человеке среднего веса. Активировав бурый жир вы можете лежать на диване и сжигать в двадцать раз больше энергии, чем раньше. Об этом подробнее в следующих статьях (выйдет завтра и послезавтра).
Сжигание жира
Бурый жир позволяет сжигать жиры, при его активации происходит перекачка жирных кислот из белой жировой ткани в бурую. В отличие от более распространенного собрата, откладывающегося под кожей, в сальниках и капсулах внутренних органов, бурый жир вместо запасания энергии сжигает ее в больших количествах, выделяя тепло. Это термогенез, обусловленный избыточным потреблением пищи.
Н. Ротуел и М. Сток поставили следующий опыт. Взрослым крысам скармливали ресторанную диету, т. е. разнообразную и вкусную пищу. Потребление животными этой пищи оказалось на 80% большим, чем в контрольной группе, получавшей обычный корм. При этом масса животных за три недели увеличилась только на 27%. Измерение газообмена показало, что хорошо питавшиеся крысы потребляли на 25% больше кислорода, чем в контроле. Эта надбавка исчезала после введения животным пропанолола — антагониста норадреналина. Масса бурого жира за те же три недели опыта возросла более чем втрое, а в митохондриях увеличилось количество термогенина.
Выводы
Специалисты Американской Диабетической Ассоциации полагают, что бурый жир содержит в себе очень важный потенциал для пациентов, страдающих ожирением и диабетом. Ткань активированного бурого жира действительно может сжечь огромное количество глюкозы и жиров и помочь контролировать уровень сахара в крови. Примечательно и то, что у людей, имеющих лишний вес, количество бурого жира снижено, а его активность подавлена. Поэтому в ближайшее время, благодаря появлению новых методов визуализации активного бурого жира, возможно появление новых медикаментозных и других методов накопления и активации бурого жира у взрослых людей.
