Fettvävnad är en typ av bindväv från djur , bildad av mesenkymet och som består av specialiserade celler som ackumulerar fetter - adipocyter . Nästan hela adipocyten är fylld med en fettdroppe omgiven av en kant av cytoplasma med cellkärnan tryckt till periferin . Förutom fettvävnad inkluderar fettvävnad celler av den så kallade stromala vaskulära fraktionen: preadipocyter, fibroblaster , vaskulära endotelceller och ett antal immunceller , såsom fettvävnadsmakrofager [1].
Huvudfunktionen för fettvävnad är lagring av lipider , dessutom ger det värmeisolering av kroppen. Fettvävnad producerar ett antal hormoner ( östrogen , leptin , resistin , såväl som cytokiner , såsom tumörnekrosfaktor α) och har under senare år erkänts som en viktig del av det endokrina systemet . Hos en vuxen person ligger fettvävnaden under huden , runt inre organ (visceral fettvävnad), inuti ben (gul benmärg ), mellan muskelfibrer och i bröstkörtlarna [1] .
Fettvävnad är uppdelad i vit och brun . Vit fettvävnad lagrar lipider, och den huvudsakliga funktionen för brun fettvävnad är termogenes . Brun fettvävnad är mest utvecklad hos nyfödda , såväl som hos djur som övervintrar [2] . Hos vuxna är brun vävnad närvarande och metaboliskt aktiv, men den går tillbaka med åldern.
Cellerna i fettvävnaden som lagrar fett kallas fettocyter. Enstaka adipocyter är sfäriska till formen. Fettvävnad delas vanligtvis in i vitt och brunt efter dess färg. Adipocyten av vit fettvävnad innehåller en stor droppe neutralt fett (sådana adipocyter kallas också unilokulära), som upptar den centrala delen av cellen och är omgiven av ett tunt lager av cytoplasma, i vars förtjockade del ligger en tillplattad kärna . Cytoplasman av adipocyter innehåller också små mängder andra lipider: kolesterol , fosfolipider och fria fettsyror . Dessa små fettinneslutningar är särskilt uttalade i omogna fettceller. En mogen adipocyt har en stor storlek, från 50 till 150 mikron . Eftersom lipider tvättas ut av xylen och andra lösningsmedel som används vid framställningen av histologiska preparat, verkar unilokulära adipocyter tomma när de ses under ett ljusmikroskop [3] .
Lös fibrös bindväv bildar lager som delar upp fettvävnad i lobuler av olika storlekar och former. I lobuli ligger fettcellertätt intill varandra, men celler av den så kallade stromala vaskulära fraktionen finns också i fettvävnad: preadipocyter, fibroblaster, vaskulära endotelceller och ett antal immunceller, såsom fettvävnadsmakrofager [ 1] . Cellerna i den stromala vaskulära fraktionen står för ungefär hälften av alla fettvävnadsceller [4] . Fettceller separeras av tunna kollagenfibrer orienterade i alla riktningar, och är också flätade med retikulära fibrer [4] . Grupper av adipocyter eller individuella lobuler är tätt täckta av blod och lymfatiska kapillärer [5] .
Hos nyfödda barn och vissa djur ( gnagare och vilodjur) uttrycks brun fettvävnad. Bruna fettvävnadsfettocyter, jämfört med vita fettvävnadsceller, har fler mitokondrier och innehåller istället för en stor fettdroppe många små fettinneslutningar i cytoplasman (sådana fettceller kallas multilokulära [6] ). Den bruna färgen tillhandahålls av järnhaltiga cytokrompigment som finns i mitokondrier. Förändringar i brun fettvävnad under fasta är mindre uttalade än i vit [7] .
Termen "beige fett" hänvisar till vit fettvävnad, som får vissa egenskaper av brun fettvävnad, till exempel i sina fettceller, istället för en stor fettvävnad, det finns flera mindre inneslutningar, antalet mitokondrier ökar och nivån uttryck av UCP1 -genen som kodar för termogeninproteinet ökar [8] .
En fjärde typ av fettceller har nyligen beskrivits i den subkutana fettvävnaden hos möss under graviditet och amning , då fettvävnaden i bröstkörtlarna minskar avsevärt, medan körteldelen tvärtom växer. De nybildade epitelcellerna som utgör körteldelen kallas rosa adipocyter. De är resultatet av direkt transdifferentiering vita adipocyter till mjölkproducerande epitelceller . Bildandet av rosa adipocyter är reversibelt, och i slutet av laktationen förvandlas de tillbaka till vita adipocyter, vilket återställer den feta delen av bröstkörteln [9] .
Fettvävnadens täthet är cirka 0,9 g/ml mot 1,06 g/ml för muskelvävnad, så en person med mer fett flyter lättare än en person med samma vikt men med mer muskelmassa [10] [11] .
Hos en vuxen är vit fettvävnad placerad under huden, särskilt i den nedre delen av bukväggen , på skinkorna och låren (som en del av den subkutana vävnaden ), runt de inre organen (visceral fettvävnad), inuti benen ( gul benmärg ), mellan muskelfibrer och bröstkörtlar. Brun fettvävnad, uttryckt hos nyfödda och vissa djur (gnagare och däggdjur i vintervinter ), ligger på halsen , nära skulderbladen , bakom bröstbenet , längs ryggraden , under huden och mellan musklerna [7] . Hos vuxna är brun vävnad närvarande och metaboliskt aktiv [12] [13] , men den går tillbaka med åldern [14] . Hos människor finns typisk brun fettvävnad mellan skulderbladen, runt njurarna , i nacken, supraklavikularregionen och längs ryggraden . Dessutom finns så kallade beige adipocyter i hela den vita fettvävnaden - vita adipocyter som har fått vissa egenskaper hos bruna adipocyter [15] .
Fettvävnad spelar en viktig roll för att upprätthålla nivåerna av fria fettsyror och triglycerider i blodet, och bidrar även till utvecklingen av insulinresistens (särskilt bukfett). Adipocyter kan också lagra triglycerider från mat och cirkulerar i blodet som en del av chylomikroner , lipider som syntetiseras av levern och cirkulerar i blodomloppet som lipoproteiner med mycket låg densitet , dessutom kan fria fettsyror och glycerol syntetiseras i själva fettcellerna . Kylomikroner och lipoproteiner med mycket låg densitet hydrolyseras av lipoproteinlipas på den luminala ytan av blodkapillärerna när de kommer in i fettvävnad . Fria fettsyror kommer in i adipocyter genom mekanismen för aktiv transport och diffusion . I adipocyter tillsätts fettsyror till glycerolfosfat under förestringsreaktionen för att bilda triglycerider, som kommer in i fettdroppen [16] .
I fettvävnad finns en konstant tillförsel och produktion av fria fettsyror. Den resulterande rörelseriktningen för fria fettsyror styrs av hormonerna insulin och leptin . Om insulinet är förhöjt överstiger inträdet av fria fettsyror i fettvävnaden dess produktion, och frisättningen av fettsyror från fettvävnaden är endast möjlig när insulinnivån i blodet är låg. Insulinnivåerna stiger när kolhydratmat intas, vilket leder till en ökning av blodsockerkoncentrationen [17] . Insulin stimulerar också absorptionen av glukos av adipocyter och främjar dess omvandling till fett [18] .
Vid neural eller humoral stimulering av adipocyter mobiliseras fettreserver och cellerna frisätter fettsyror och glycerol. Noradrenalin , som utsöndras av binjurarna och postganglioniska sympatiska ändar , aktiverar hormonkänsligt lipas , som bryter ner triglycerider på ytan av lipiddroppar. Detta lipas aktiveras också av hypofysens tillväxthormon . Fria fettsyror diffunderar genom membranen av adipocyter och endotelceller, kommer in i blodomloppet och binder till albuminproteinet . Den mer hydrofila glycerolen flyter fritt i blodet och tas upp av levern. Insulin hämmar hormonkänsligt lipas [19] . Adipocytmobilisering utlöses också av adrenalin [20] och adrenokortikotropt hormon [21] [22] .
Molekyler som produceras av fettvävnad spelar en avgörande roll för att upprätthålla metabolisk homeostas , och störningar i deras bildning kan leda till utveckling av fetma och ett antal patologiska tillstånd förknippade med fetma, därför anses fettvävnad som ett endokrint organ . Fettvävnadshormoner kallas gemensamt för adipokiner . Adipokiner är en typ av cytokiner (signalproteiner). Det första adipokinet som upptäcktes var hormonet leptin, som beskrevs 1994. Leptin spelar en roll för att bibehålla normal kroppsvikt och överför en mättnadssignal till hypotalamus . Leptin kontrollerar också lipogenesen i hepatocyter genom att hämma fettsyrans biosyntesväg ., och bidrar tilloxidation avfettsyror i musklerna. Det mest rikligt producerade adipokinet är känt somadiponektin. Det förbättrar insulinkänsligheten, och dess administrering till överviktiga möss har delvis övervunnit insulinresistens. Adipokiner inkluderar också tumörnekrosfaktor α (TNFα), som är involverad i bildandet av insulinresistens genom att undertryckainsulinsignalvägen . I fettvävnad produceras TNFα av makrofager och andra immunceller. Hos överviktiga människor och möss ökar uttrycket av detinflammatoriska cytokinet interleukin 6(IL-6) i fettvävnad, men dess roll iglukosmetabolismen äroklar[9]. Andra adipokiner inkluderarasprosin[23],resistin [24],apelin[25],chemerin [26],CCL2[27]och några andra cytokiner. Leptin och resistin produceras övervägande av subkutan fettvävnad[28]. Dessutom, hos både kvinnor och män, är fettvävnaden den huvudsakliga perifera källan tillaromatas, som är involverad i syntesen avöstrogener[29].
Den huvudsakliga funktionen hos brun fettvävnad är termogenes. Hos djur i slutet av viloläget och nyfödda kommer noradrenalin in i brun fettvävnad, som liksom i vit fettvävnad stimulerar hormonkänsligt lipas och utlöser hydrolys av triglycerider. Men till skillnad från vita adipocyter, i bruna adipocyter, frigörs inte fria fettsyror i blodet, utan metaboliseras snabbt, vilket åtföljs av en ökning av syreförbrukningen och värmeproduktionen. En lokal ökning av temperaturen i brun fettvävnad leder till uppvärmning av blodet som tvättar den, vilket överför värme till hela kroppen. Förbättrad värmeproduktion i bruna adipocyter är möjlig eftersom deras inre mitokondriella membran innehåller stora mängder av det transmembrankopplande proteinet thermogenin , eller UCP1 . I närvaro av fria fettsyror tillåter termogenin protoner att flöda från intermembranutrymmet direkt in i mitokondriella matrisen utan att protoner passerar genom ATP-syntas . Istället för bildandet av ATP används protonernas energi för att frigöra värme [30] . Termogenin tros vara en symportör av protoner och fria fettsyror , men dess specifika verkningsmekanism är oklar [31] . Det är känt att termogenin hämmas av ATP, ADP och GTP [32] . Termogenes i bruna adipocyter kan också aktiveras genom att äta för mycket [33] .
Liksom andra bindvävsceller härrör adipocyter från mesenkymala stamceller . Mesenkymala stamceller ger upphov till preadipocyter, som ser ut som stora fibroblaster med cytoplasmatiska lipidinneslutningar. Till en början isoleras lipiddropparna från en ung vit fettocyt från varandra, men snart smälter de samman och bildar en enda stor fettdroppe. Vita adipocyter utvecklas tillsammans med en mindre population av beige adipocyter som finns i mogen vit fettvävnad. När de anpassas till låga temperaturer blir vita adipocyter delvis reversibelt bruna, får ett stort antal små lipiddroppar istället för en stor, deras genuttrycksprofil blir nära den för bruna adipocyter (särskilt uttrycket av UCP1 -genen som kodar för termogenin ökar), och de så kallade beige adipocyterna börjar termogenes [34] . När de återgår till normala förhållanden blir en del av de beige adipocyterna vita igen. Hos möss är "brunningen" av vit fettvävnad helt utjämnad 21 dagar efter slutet av exponeringen för kyla, och en minskning av uttrycket av UCP1 som kodar för termogenin inträffar redan efter 24 timmar [35] . Vid upprepad exponering för kyla förvandlas samma vita adipocyter till beige adipocyter varje gång [36] . Transformationen av en vit adipocyt till beige styrs av flera transkriptionsfaktorer [37] : PPARγ , PRDM16 [38] , PGC-1α och EBF2 [39] [40] [41] . Brunfärgning av vitt fett stimuleras också av irisin som utsöndras av muskelvävnad som svar på träning [42] och FGF21 som utsöndras av levern [8] . Hos möss stimuleras brunfärgning av metionin , enkefalinpeptider som produceras av typ 2 medfödda immunlymfoidceller som svar på interleukin 33 (IL-33) 43] .
Bruna adipocyter utvecklas också från mesenkymala stamceller , men på andra platser i den embryonala kroppen än där vita adipocytdifferentiering sker. Bruna adipocyter under embryonal utveckling förekommer tidigare än vita. Hos människor är volymen av brun fettvävnad i förhållande till kroppsvikten maximal vid födseln, när behovet av termogenes är högst, och försvinner nästan helt i barndomen genom involution och apoptos av adipocyter. Hos vuxna är brunt fett mest aktivt hos smala personer. Vid anpassning till kyla kan beige adipocyter förvandlas till bruna, dessutom kan bruna adipocyter föröka sig och skilja sig från mesenkymala progenitorceller. Autonoma nerver stimulerar inte bara den termogena aktiviteten hos bruna adipocyter, utan främjar också deras differentiering och förhindrar apoptos av mogna bruna adipocyter [44] .
Vita adipocyter kan ge upphov till vanliga benigna formationer - lipom . Maligna tumörer som härrör från fettvävnad - liposarkom - är relativt sällsynta. Godartade tumörer som bildas av bruna adipocyter kallas ibland hibernomas [3] .
Fetma förstås som ett tillstånd där ett överskott av fettvävnad ackumuleras i kroppen [45] . Fetma ökar risken för många sjukdomar och tillstånd: hjärt- och kärlsjukdomar , typ 2-diabetes , obstruktiv sömnapné , vissa typer av cancer och artros [46] . Överdriven tillväxt av visceralt fett, särskilt runt magen, kallas central eller visceral fetma, och den alltför förstorade, utskjutande buken i detta tillstånd kallas " ölmage ". Eftersom fettvävnad producerar många cytokiner, inklusive pro-inflammatoriska sådana, åtföljs fetma ofta av mild kronisk inflammation . Diabetes mellitus och hjärtsjukdomar är bland de inflammatoriska sjukdomar som förknippas med fetma [34] . Överskott av fettvävnad, särskilt visceralt fett, kan leda till insulinresistens [47] . Hos de flesta överviktiga patienter producerar adipocyter normala eller ökade mängder leptin, men ibland har dess målceller otillräckliga leptinreceptorer eller bär på defekta receptorer , så den leptinmedierade mättnadseffekten uppstår inte [34] . Men mutationer i genen som kodar för leptin kan bara förklara en liten del av fallen av fetma [48] . En mycket vanlig orsak till fetma hos vuxna är åldersrelaterade metabola störningar , där aktiviteten av hormonkänsligt lipas minskar. Ett ökat antal adipocyter som bildas vid barnfetma ökar risken för fetma hos en äldre person [6] . Omvandlingen av vit till brun fettvävnad anses vara en lovande strategi för behandling av fetma [49] .
För närvarande kan fettvävnad användas som en källa till stamceller hos vuxna . Fettvävnadsstamceller kan enkelt omprogrammeras till inducerade pluripotenta stamceller [50] . Att få stamceller från cellmaterialet i patientens egen kropp minskar risken för transplantatavstötning och undviker många av de etiska problem som är förknippade med användningen av embryonala stamceller [51] . Det finns bevis för att stamceller från olika platser i fettvävnaden (bukfett, epikardialt fett och andra) har olika egenskaper [51] [52] : spridningshastighet, immunfenotyp , differentieringspotential och resistens mot hypoxi [53] .
Fettvävnad (mer exakt brun fettvävnad) beskrevs första gången 1551 av den schweiziske naturforskaren Conrad Gesner [54] . År 1902 noterades likheter mellan cervikala fettavlagringar hos nyfödda barn och däggdjur i viloläge. Aktiv forskning om brun fettvävnad återupptogs på 1960-talet (1964 visade Silverman och kollegor att hos människor är brunt fett också ansvarigt för termogenesen), och på 1980-talet konstaterades att brun fettvävnad inte existerade hos vuxna. Denna uppfattning reviderades i slutet av 2000-talet [55] .
Vita adipocyter eller "fettvesiklar" och deras bidrag till fetttillväxt beskrevs först på 1800-talet. Aktiv forskning om fettvävnad började först på 1940-talet. 1940 visades det att fettvävnad är innerverad och tillförs blod. På 1950-talet klargjordes vita adipocyters roll i lipidmetabolismen och ytterligare studier av regleringen av fettvävnad fortsatte under andra hälften av 1900-talet [56] . Det första beviset på den endokrina funktionen hos vit fettvävnad dök upp på 1980 -talet [57] .
| biologiska vävnader | |
|---|---|
| Cell | |
| Djur | |
| Växter | |
| se även | |