Adobe Systems Tuková tkáň OBEZITOLOGIE I – 2024 1 Adobe Systems 2 Osnova ̶struktura a funkce adipocytu ̶vývoj tukové tkáně ̶druhy tukové tkáně ̶funkce tukové tkáně ̶procesy v tukové tkáni (plasticita, browning) ̶ Adobe Systems Tuková tkáň ̶ ̶centrální role v regulaci energetické rovnováhy a homeostázy ̶metabolické, buněčné a endokrinní funkce ̶ à adipocyty se podílejí na řízení metabolismu lipidů à identifikují, řídí a posílají signály pro udržení energetické rovnováhy ̶ ̶studium tukové tkáně, zvláště adipocytů, je základem pro porozumění metabolických abnormalit spojených s vývojem obezity ̶koncepce adipocytu jako endokrinní a funkční buňky není dosud zcela pochopena ̶ 3 http://www.arcmedres.com/article/S0188-4409(08)00225-7/fulltext Adobe Systems Funkce tukové tkáně 1. 1.metabolismus lipidů včetně uložení TAG a uvolnění MK 2.katabolismus TAG za účelem uvolnění glycerolu a MK v rámci metabolismu glukózy 3.produkce adipokinů, které zahrnují hormony, cytokiny a další proteiny se specifickými biologickými funkcemi à významný vliv na fyziologické procesy, jako je vývoj a růst adipocytů, a energetickou homeostázu •další funkce: angiogeneze, adipogeneze, metabolismus steroidů, imunitní odpověď, tepelná izolace, ochrana vnitřních orgánů, atd. • 4 http://www.arcmedres.com/article/S0188-4409(08)00225-7/fulltext Adobe Systems 5 Druhy tukové tkáně ̶ ̶dle rozdílů v buněčné struktuře, barvě, lokalizaci, vaskularizaci a funkci: Adobe Systems 6 Druhy tukové tkáně ̶dle rozdílů v buněčné struktuře, barvě, lokalizaci, vaskularizaci a funkci: ̶bílá tuková tkáň - WAT (white adipose tissue) ̶hnědá tuková tkáň - BAT (brown adipose tissue) ̶(béžová tuková tkáň) ̶růžová tuková tkáň ̶ Adipocyt WAT •jedna lipidová kapka, která zabírá 90 % objemu buňky •jádro stlačeno na okraj buněk •cytoplazma tvoří tenký okraj •mitochondrie •malé, protáhlé •krátké, náhodně uspořádané kristy • •unilokulární adipocyty BAT •menší buňky •cytoplazma obsahuje několik lipidových kapek •kruhovité jádro • •mitochondrie •četné, velké •laminární kristy •obsahují UCP-1 •multilokulární adipocyty 7 Adobe Systems 8 Bílý a hnědý adipocyt 9 https://ac.els-cdn.com/S2173509314000336/1-s2.0-S2173509314000336-main.pdf?_tid=d17cdc38-1877-11e8- bfd2-00000aacb361&acdnat=1519376533_d8c447220308bfe732647fbe3125d81c Adobe Systems Původ tukové tkáně I. ̶Využití tuku jako zásoby energie v době hladovění je do určité míry pozorovatelné u většiny živočichů ̶Adipocyt jakožto specializovaná zásobní buňka je však pozorovatelná nejdříve u členovců a o s specializované tukové tkáni lze mluvit až u obratlovců ̶Základní funkce tukové tkáně, její složení z pohledu přítomných buněk či obecné rozložení do jednotlivých funkčních celků (dep) je do značné míry zachováno u většiny obratlovců (značná homogenita i mezi člověkem a myšími modely) ̶Jednotlivé typy tukové tkáně i depa však vykazují značné rozdíly z pohledu původu a přítomných prekurzorových buněk, což má za následek nejen funkční rozdíly, ale pravděpodobně i rozdílné chování za specifických podmínek, jako je obezita ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ 10 Adobe Systems Původ tukové tkáně II. ̶Heterogenita patrná již na úrovni embryonálního vývoje ̶Původ většiny adipocytů pravděpodobně z mezenchymálních kmenových buněk X adipocyty v oblasti hlavy a krku pochází zřejmě z neuroektodermu ̶Původ hnědých adipocytů ze společných prekurzorů s buňkami kosterního svalstva (Myf5+) ̶Jedná se tedy spíše o několik řad značně odlišných prekurzorových buněk schopných diferenciace do obdobného fenotypu ̶ ̶ ̶ 11 https://doi.org/10.1186/s13619-023-00157-8 Adobe Systems Původ tukové tkáně III. ̶Z vývojového i funkčního pohledu tak lze na jednotlivá tuková depa pohlížet jako jednotlivé “mini orgány” ̶Lze u nich sledovat odlišné vývojové načasování, odlišné složení z pohledu přítomných buněk i funkční rozdíly ̶Jisté rozdíly v tukové tkáni mezi člověkem a myšími modely i využívání tkáňových kultur neumožňují přesně postihnout výzkum tukové tkáně a proces adipogeneze napříč všemi tukovými depy 12 Adobe Systems Tukové prekurozorové buňky (Adipose progenitor cells - APCs) ̶Značná heterogenita mezi různými adipózními depy ̶Ani APCs izolované z jediného depa VWAT však nejsou homogenní populací ̶Popsány rozdíly v genové expresi pro geny zapojené do angiogeneze mezi subkutánními a viscerálními zásobami tukové tkáně ̶Rozdíly v přítomných APCs mohou mít vliv na chování tukové tkáně při obezitě ̶Například FIPs (fibro-inlfammatory progenitors) přítomné ve viscerální, ale nikoliv subkutánní tukové tkáni ̶ 13 Adobe Systems Adipogeneze à proces vzniku tukové tkáně ̶preadipocyt à stimulace à zralý adipocyt ̶vysoce uspořádaný proces, který je zahájen během vývoje plodu a pokračuje po celý život ̶hormonální aktivita a transkripční faktory ovlivňují diferenciaci z preadipocytů na adipocyty (ale také zánětlivé faktory, cirkadiánní rytmy, ECM, léky,…) ̶jaderný hormonální receptor PPARγ ̶ústředním regulátorem adipogeneze ̶hraje dominantní roli ve vývoji tukové tkáně ̶více exprimován u mladších, než u starších lidí ̶k diferenciaci dochází spuštěním kaskády transkripčních dějů, která vrcholí expresí aktivovaného PPARγ a CCAAT/enhancer binding proteinu-a (C/EBP-a) 14 http://www.arcmedres.com/article/S0188-4409(08)00225-7/fulltext#sec2 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23834768 https://doi.org/10.1186/s13619-023-00157-8 PPAR a regulace transkripce: https://youtu.be/BPstJ2eHhYU Adobe Systems Adipogeneze II. ̶4 fáze, které jsou charakterizovány různým buněčným složením a stavem diferenciace • 1.Zastavení proliferace –příprava preadipocytu v přeměnu na adipocyt 2.Klonální expanze –indukovaná hormonálními signály a reprezentovaná několika mitotickými děleními určenými k synchronizaci buněčného cyklu 3.Časná diferenciace –buněčné dělení zastaveno, charakteristické adipocytární geny se začínají projevovat, začíná akumulace lipidů 4.Terminální diferenciace –indukce transkripce genů typických pro zralé adipocyty • 15 https://pdfs.semanticscholar.org/99b5/3b12271535a93b861671974c6104eb31e3a5.pdf 16 https://pdfs.semanticscholar.org/99b5/3b12271535a93b861671974c6104eb31e3a5.pdf Adobe Systems Vývojové načasování adipogeneze ̶u lidí je vývoj tukové tkáně zahájen během druhého trimestru ̶liší se dle jednotlivých druhů a dle anatomického umístění àv průběhu třetího trimestru lze identifikovat jednotlivá budoucí tuková depa, vyvíjí se však odlišnou rychlostí (funkční rozdíly) àBAT se vyvíjí dříve než WAT a lze jej snadno detekovat při narození u většiny savců àsubkutánní tuková tkáň se obvykle vyvíjí dříve než abdominální tuková tkáň ̶ve stadiích růstu se adipozita zvyšuje hlavně prostřednictvím hyperplazie ̶schopnost diferenciace preadipocytů v dospělosti postupně klesá ̶je však zachovaná schopnost obnovy adipocytů ̶další zvyšování adipozity na základě hypertrofie? ̶ ̶ ̶ 17 Adobe Systems Počet adipocytů ̶objem tukové tkáně u dospělých je dán zvýšením velikosti adipocytů (hypertrofie) a zvýšením počtu adipocytů (hyperplazie) àobjem reflektuje rovnováhu v lipidovém metabolismu àpočet reflektuje rovnováhu mezi proliferací preadipocytů, diferenciací a apoptózou à liší se v závislosti na lokalizaci tkáně ̶Aktuální teorie: àFetální adipogeneze a adipogeneze v dospělosti se zřejmě účastní odlišné populace prekurzorových buněk s odlišnými regulačními mechanismy (perivaskulární preadipocyty) àPravděpodobně souvisí s často udávanou informací o fixaci počtu adipocytů v dětství a spíše konstantním počtem v dospělosti (ne zcela jednoznačné) àVýznam fetálního vývoje a raného dětství - nedostatečný i nadbytečný příjem energie vede k vyššímu riziku obezity a metabolických komplikací v dospělosti àAdipogeneze v dospělosti zachována minimálně v podobě celoživotní obnovy adipocytů - poločas náhrady adipocytů u člověka je přibližně 6-12 měsíců àV rámci stárnutí se však adipogeneze významně zpomaluje à Ø 18 https://ac.els-cdn.com/S2173509314000336/1-s2.0-S2173509314000336-main.pdf?_tid=d17cdc38-1877-11e8- bfd2-00000aacb361&acdnat=1519376533_d8c447220308bfe732647fbe3125d81c https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925443913001658 Adobe Systems Obsah obrázku text, snímek obrazovky Popis byl vytvořen automaticky 19 https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-042220-023633 Adobe Systems Počet adipocytů ̶I přes rozdíly v adipogenezi v dospělosti a velký význam raného vývoje je důležité nevnímat tukovou tkáň v dospělosti jako zcela inertní ̶Adipogeneze je do značné míry i vyvolatelná - thiazolidindiony (TZD) àMechanismus účinku spočívá v aktivaci PPAR receptorů (PPAR agonista) àPodpora adipogeneze a maturace adipocytů - sekvestrace mastných kyselin z krevního řečiště a snižování inzulinové rezistence (zvýšení energetického využití glukózy) àVedlejší účinky spojené s aktivací adipogeneze – potenciální zvýšení hmotnosti, redistribuce tuku a demineralizace kostí (pluripotentní prekurzorové buňky ve prospěch preadipocytů) à ̶Dospělé adipocyty jsou navíc schopné zpětné dediferenciace na preadipocyty či až prekurzorové buňky v souvislosti s hojením ran či indukcí laktace ̶Při úspěšném snižování hmotnosti u obézních jedinců však neproběhla měřitelná dediferenciace 20 https://www.nature.com/articles/s41580-018-0093-z#Sec4 Adobe Systems Obsah obrázku text, diagram, snímek obrazovky Popis se vygeneroval automaticky. 21 https://www.nature.com/articles/s41580-018-0093-z#Sec4 Adobe Systems Bílá tuková tkáň (WAT) ̶pouze třetina WAT tvořena adipocyty, zbytek tvoří makrofágy (a jiné leukocyty), stromální buňky (fibroblasty a pericyty), preadipocyty,... ̶rozdíly v přítomných buňkách závisí na anatomické lokalizaci WAT ̶zvýšená velikost adipocytů, přítomnost většího množství a specifických druhů lymfocytů, infiltrace makrofágy a další změny úzce souvisí s rozvojem metabolického syndromu ̶ ̶hlavní zásobárna energie, izolace a mechanická ochrana orgánů, endokrinní funkce ̶menší inervace a vaskularizace než BAT ̶ 22 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0188440908002257?via%3Dihub Adobe Systems Druhy WAT I. ̶subkutánní (SWAT) ̶podkožní tuk ̶za normálních okolností cca 80 % z celkového množství ̶zodpovědný za odlišné tělesné složení mužů a žen ̶ochranný charakter ̶přispívá k regulaci teploty a k tepelné izolaci à na indukci se zřejmě podílí expozice chladu ̶nižší obrat lipidů a vylučování volných mastných kyselin ̶nižší míra hyperplazie v porovnání s VWAT ̶vyšší produkce adiponektinu ̶hýždě, stehna, břicho, dlaně, chodidla ̶ ̶ ̶ ̶ 23 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5638386/ https://doi.org/10.1038/s41580-018-0093-z Adobe Systems Druhy WAT II. ̶viscerální (VWAT) ̶distribuován v tělní dutině kolem orgánů ̶za normálních okolností do 20 % ̶vyplňuje prostor mezi orgány a udržuje je v odpovídající poloze ̶největší ložiska se nacházejí kolem omenta, mesenteriia, retroperitoneální oblast, ̶perikardiální, perivaskulární nebo periarteriální, periartikulární, retroorbitální, intramuskulární, atd. ̶nadbytečný VWAT je spojen s insulinovou rezistencí a metabolickými onemocněními a patologickými stavy spojenými s obezitou ̶vyšší obrat adpipocytů, míra lipolýzy a uvolňování FFA ̶vyšší míra uvolňování některých adipokinů ̶ ̶ ̶ ̶ 24 https://www.jci.org/articles/view/129187 mesenterium.jpg retroper.jpg 25 Adobe Systems Distribuce WAT ̶rozložení WAT se mění s věkem ̶genetické faktory ̶zvyšování intraabdominálního tuku a snižování podkožního tuku (i u osob se stabilní hmotností a BMI) ̶ženy: vyšší tělesná akumulace v oblasti hýždí a stehen (gynoidní typ) ̶gluteální adipocyty jsou větší u žen než u mužů ̶ ̶muži mají vyšší tělesnou akumulaci v horní části těla (androidní typ) ̶vyšší riziko metabolických komplikací ̶viscerální adipocyty (mesenteriální a omentální) jsou větší u mužů ̶ ̶množství viscerálního tuku má prokazatelnou spojitost s inzulinovou rezistencí ̶pokud se snížilo množství viscerálního tuku (nikoliv podkožního), tak se IR zlepšila ̶nicméně to neznamená, že subkutánní tuková tkáň nepřispívá k metabolickým abnormalitám, když dochází k nárůstu tělesné hmotnosti ̶ ̶ 26 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2173509314000336 http://www.arcmedres.com/article/S0188-4409(08)00225-7/fulltext wat_distribuce.jpg 27 Adobe Systems Tuková tkáň při obezitě I. ̶Obecná definice obezity vychází z "nadměrného ukládání tělesného tuku" - význam spočívá spíše v metabolických změnách ̶Hyperplázie (zmnožení adipocytů) i hypertrofie (akumulace lipidů a nárůst velikosti adipocytů) jsou v obou případech zcela fyziologické metody akumulace tuku, jejichž podíl na akumulaci se liší v závislosti na jedinci a anatomické lokalizaci tukové tkáně ̶Při nadměrné akumulaci tuku však hypetrofie vede k dosažení terminální velikosti adipocytu a selhání jeho funkce ̶Na metabolických abnormalitách při obezitě se tak zřejmě podílí: ̶narušena rovnováha v řízení metabolismu lipidů (lipolýza, lipogeneze) ̶narušení transkripční regulace klíčových faktorů řídících adipogenezi ̶nedostatečná citlivost na vnější signály, selhání procesu přenosu signálu ̶ image1.jpeg 28 Zdroj obr.: https://www.intechopen.com/source/html/41436/media/image1.jpeg Adobe Systems Tuková tkáň při obezitě II. ̶Nárůst tukové tkáně a hromadění v organismu není prosté zmnožení buněk ̶Pro dobrou funkci je potřeba bohaté cévní zásobení (neoangiogeneze) à prorůstání cév pro zásobování buněk ̶Nadměrná hypetrofie vede k nedostatečné perfuzi tukové tkáně kyslíkem a selhání angiogeneze ̶Tuková tkáň při pokročilé obezitě je hypoxická, infiltrovaná buňkami imunitního systému (monocyty, makrofágy, neutrofily,… - až 40 % buněčné frakce tukové tkáně při pokročilé obezitě) ̶Chemoatraktivní působky buněk imunitního systému podporují další infiltraci – pozitivní zpětná vazba ̶Prohlubující se zánět dále prohlubuje dysfunkci tukové tkáně, včetně změn v genové expresi ̶ ̶ ̶ ̶ 29 Adobe Systems 30 https://www.nature.com/articles/s41580-018-0093-z Adobe Systems Makrofágy ̶intenzivní výzkum – ovlivnění metabolických a endokrinních funkcí ̶klasicky aktivované makrofágy M1 – prozánětlivé a imunitní funkce ̶alternativně aktivované M2 – protizánětlivá odpověď ̶předpoklad trofického vlivu na vývoj tukové tkáně à makrofágy jsou hlavním zdrojem faktorů ovlivňujících angiogenezi a mohou nepřímo zprostředkovat expanzi tukové tkáně ̶ ̶ Makrofágy při obezitě: ̶zánětlivé makrofágy M1 se hromadí v tukové tkáni během obezity a tím podporují insulinovou rezistenci (podle novějších výzkumů specifická skupina „metabolicky aktivních M1“ se specifickým prozánětlivým profilem) ̶alternativní aktivací M2 se zachovává citlivost na insulin prostřednictvím mechanismu závislého na PPAR 31 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4435780/ https://portlandpress.com/clinsci/article/135/6/731/228093/The-complex-role-of-adipokines-in-obesit y Adobe Systems Makrofágy při obezitě ̶hypertrofie tukových buněk vede k postupné fibrotizaci, hypoxii, zánětu a apoptóze adipocytů kritické velikosti, ale i nekrotickým změnám ̶odumřelé adipocyty jsou obklopeny a postupně je odstraňovány makrofágy ̶struktury odstraňování adipocytů se často nazývají „korunkovité struktury“ (crown-like structures) ̶tvorba těchto CLS vyvolává lokální zánětlivou odpověď à zhoršuje fungování blízkých adipocytů, infiltrace dalších buněk imunitního systému ̶ ̶zánět narušuje rovnováhu mezi skladováním a mobilizací MK a přispívá k produkci lipidových mediátorů, které narušují signalizaci inzulínu (cytokiny) ̶fibróza tukových buněk podporuje zánětlivé reakce a zvyšuje rezistenci na insulin v tukové tkáni 32 https://doi.org/10.1007/978-3-319-48382-5_9 Obese-adipose-tissue-expansion-resultant-inflammation-and-metabolic-dysregulation-E.png 33 Zdroj obr.: https://www.researchgate.net/profile/Helen_Roche/publication/236910137/figure/fig3/AS:2719579334246 46@1441851232601/Obese-adipose-tissue-expansion-resultant-inflammation-and-metabolic-dysregulation- E.png 34 https://media.springernature.com/full/springer-static/image/art%3A10.1038%2Fnutd.2012.3/MediaObject s/41387_2012_Article_BFnutd20123_Fig1_HTML.jpg Obsah obrázku mapa, perokresba Popis se vygeneroval automaticky. https://meyercancer.weill.cornell.edu/news/2015-10-22/skinny-fat-breast-cancer-and-obesity https://www.mdpi.com/2072-6694/12/6/1686/htm Imunitní odpověď tukové tkáně 35 Zdroj: https://www.researchgate.net/figure/Balance-of-immune-responses-in-the-regulation-of-adipose-tissue -function-Lean-adipose_fig3_301280725 Lean tuková tkáň nese různé protizánětlivé imunitní buňky, jako jsou eozinofily, makrofágy M2, Th2 buňky, iNKT buňky a buňky Treg. Tyto imunitní buňky pomáhají udržovat citlivost na inzulín a uchovávají energii ve formě TAG. U obézních je počet prozánětlivých imunitních buněk, včetně neutrofilů, makrofágů M1, žírných buněk, buněk Th1 a CD8 T buněk, značně zvýšený. Současně snížený počet protizánětlivých imunitních buněk zrychluje prozánětlivou odezvu a dysfunkci tukového tkáně. https://doi.org/10.1016/j.coph.2017.08.006 Adobe Systems Tuková tkáň při obezitě III. ̶Zároveň je však třeba rozlišovat chronický a akutní zánět i z hlediska obezity ̶Akutní zánět v tukové tkáni je fyziologický proces, přechodně podporující adipogenezi, angiogenezi, hnědnutí (browning) a remodelaci tukové tkáně ̶Vyšší míra hyperplazie ve VWAT, tendence k infiltraci buňkami imunitního systému výrazně předcházející terminální hypertrofii a nekrotické změny a vyšší zastoupení fibroblastů (produkce ECM) podporuje teorii, že VWAT za fyziologického stavu představuje pohotovější zásobu energie než SWAT (která má spíše podstatnou termoizolační funkci) a plní určitou pufrační funkci z pohledu ukládání tuku ̶Chronicky zvýšený přívod energie spojen se selháním této pufrační kapacity, patologickou přestavbou ECM a chronickým zánětem ̶Distribuce tuku ve prospěch VWAT tak není z definice „špatná“ nebo patologická – negativní důsledky souvisí se selháním jeho fyziologické funkce, na kterém se podílí řada faktorů včetně správné funkce SWAT 36 Adobe Systems Tuková tkáň při obezitě IV. ̶V různých studiích lze najít odlišné výsledky z pohledu podílu hypertrofie a hyperplazie na zmnožení WAT při obezitě à v závislosti na modelu a věku jedince obecně převažuje hypertrofie X obézní jedinci mají poměrně více adipocytů než štíhlí jedinci à hyperplazie musí hrát roli v expanzi WAT během obezity ̶Experimenty na myších: ̶vysokotučná strava à výrazný nárůst tvorby nových adipocytů v perigonadálním VWAT, ale ne ve SWAT ̶viscerální depot expanduje hyperplasií, zatímco subkutánní depot ne ̶(spojeno s výsledky in vivo, které prokázaly zvýšení proliferace viscerálních prekurzorových buněk adipocytů) ̶Protichůdné studie: při vysokotučném krmení přispívá hyperplázie k expanzi SWAT více než k expanzi VWAT ̶ ̶faktory ovlivňující expanzi WAT: věk, kmen a pohlaví myší, metody používané k hodnocení adipogeneze, atd.. ̶u samců myší je adipogeneze zvýšena u VWAT (při vysokotučné potravě), ale nikoli u SWAT ̶u samic myší je adipogeneze zvýšena v depotech SWAT a VWAT (při vysokotučné potravě) à důsledek vlivu pohlavních hormonů na adipogenezi – muži mají častěji „androidní obezitu“, ženy „gynoidní“ – spíše subkutánní tuk - po menopauze dochází ke změně distribuce ve prospěch viscerálního tuku 37 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5638386/ Adobe Systems Tuková tkáň při obezitě IV. ̶Odlišná schopnost SWAT expandovat hyperplázií má velmi pravděpodobně značný vliv na metabolické komplikace obezity („nezdravá" androidní obezita) ̶Minimální schopnost hyperplázie SWAT na myších modelech je pravděpodobně dána využíváním linií selektovaných pro sledování metabolických komplikací a IR ̶Za normálních okolností lze předpokládat hyperplastické zmnožení SWAT jako metabolicky protektivní adaptaci na zvýšený příjem energie - stejný princip jako TZD, jejichž užívání vede ke zmnožení SWAT u diabetiků, avšak současně snížení rizika metabolických komplikací ̶Na metabolickém riziku vycházejícím z obezity se tak zřejmě podílí řada faktorů souvisejících s adipogenezí, zejména ve SWAT - pohlaví, genetika, buněčná signalizace,.. (+ prostředí?) ̶„Metabolicky zdravá obezita“ (MHO) by pak souvisela s relativně vyšší schopnosti zejména SWAT expandovat hyperplazií (přechodný stav, značně závislý na pohlaví a věku) 38 https://doi.org/10.1038/s41580-018-0093-z Adobe Systems Inzulinová rezistence I. ̶Tento závěr podporuje také pozorování metabolických komplikací u pacientů s lipodystrofií (vrozená částečná nebo úplná ztráta adipogeneze) ̶Neschopnost ukládat lipidy a jejich ektopická akumulace a lipotoxicita v periferních tkáních vede ke klinickému obrazu inzulinové rezistence obdobnému k DM 2. typu ̶Některé studie tak nahlíží na obezitu jako „relativní lipodystrofii" - neschopnost adipogeneze v SWAT v době nadměrného příjmu energie vedoucí k neschopnosti využít energetické substráty a patologické remodelaci tukové tkáně a metabolickým komplikacím 39 Adobe Systems Obsah obrázku text, kostra Popis se vygeneroval automaticky. 40 https://www.jci.org/articles/view/129191 Adobe Systems Inzulinová rezistence II. ̶Lokální zánět a funkční změny hypertrofických adipocytů vedou ke vzniku IR v tukové tkáni ̶Neschopnost ukládat další MK a glukózu a poruchy metabolismu tuků v adipocytu (zvýšené uvolňování FFA) – dyslipidémie a ektopická akumulace tuků až lipotoxicita v dalších tkáních (játra, sval, slinivka, srdce – vznik IR v těchto tkáních, funkční změny, apoptóza) – projeví se jako klinický obraz metabolického syndromu (viz další přednášky) ̶Existuje řada teorií o lipotoxicitou vyvolané IR (volné mastné kyseliny – FFA, diacylglyeroly, ceramidy) základní myšlenkou je však vždy absolutní či relativní nadbytek a „spillover“ energetických substrátů ̶Další podíl na vzniku IR také chronický zánět, buněčný stres, adipokiny,… ̶Rozdíly v adipogenezi, včetně přirozeného útlumu v souvislosti s věkem, vysvětlují rozdílnou míru IR a metabolických komplikací nezávisle na BMI (MHO) 41 https://www.nature.com/articles/s41580-018-0093-z doi:10.1152/physrev.00063.2017 Adobe Systems Obsah obrázku text, diagram, mapa Popis byl vytvořen automaticky 42 https://www.jci.org/articles/view/129191 https://www.frontiersin.org/journals/endocrinology/articles/10.3389/fendo.2016.00030/full Adobe Systems Produkce látek ve WAT ̶kvantitativně nejdůležitější – mastné kyseliny ̶další molekuly lipidů včetně prostanoidů, cholesterolu, retinolu a steroidních hormonů (pohlavní hormony a glukokortikoidy) ̶ ̶výskyt různých látek ve WAT od neaktivních až po aktivní formy ̶ mohou mít významné autokrinní a parakrinní funkce ̶ ̶adipokiny ̶sekretované adipocyty, ale i jinými buňkami např. infiltrovanými makrofágy 43 Adobe Systems Adipokiny Ølátky bílkovinné povahy různých chemických struktur (více jak 50 látek) Ø ̶různé fyziologické role: ̶imunitní systém (včetně klasických cytokinů jako jsou TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, IL-4, IL-13 a MCP-1) Øpodporuje vztah mezi chronickým zánětem a obezitou (zvýšení prozánětlivých adipokinů) ̶regulace příjmu energie: leptin ̶regulace krevního tlaku: angiotensinogen ̶regulace metabolismu lipidů: retinol binding protein (RBP-4), cholesterol ester transfer protein (CETP) ̶regulace metabolismu sacharidů (IR): adiponektin, resistin, visfatin, omentin, chemerin,… ̶angiogeneze: vaskulárně endoteliální růstový faktor (VEGF) ̶Regulace adipogeneze a plasticity tukové tkáně: BMP-4/-7 a Gremlin-1 • ̶mnohé jsou syntetizovány i v BAT (avšak obecně odlišný sekreční profil oproti WAT) 44 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23834768 https://link.springer.com/article/10.1007/s10620-008-0585-3 https://www.mdpi.com/1422-0067/21/10/3570 https://www.cell.com/trends/pharmacological-sciences/fulltext/S0165-6147(15)00090-5 45 Zdroj: https://ac.els-cdn.com/S2173509314000336/1-s2.0-S2173509314000336-main.pdf?_tid=d17cdc38-1877-11e8- bfd2-00000aacb361&acdnat=1519376533_d8c447220308bfe732647fbe3125d81c Adobe Systems Funkce WAT ̶ = aktivní endokrinní orgán à znaky vychází z produkovaných působků: ̶ ̶vliv adipokinů na metabolismus, citlivost na inzulin, vaskulární homeostázu, angiogenezi, zánět a imunitní buňky ̶akumulace VWAT je doprovázena hypertrofií adipocytů a nadprodukcí prozánětlivých a proaterogenních molekul (resistin, visfatin, vaspin, TNF, ILE-6, atd.) ̶ ̶adipokiny tedy představují skupinu informačních biomarkerů pro diagnostiku metabolických poruch a předpovědi výsledků širokého spektra onemocnění ̶intenzivní výzkum ̶kromě diagnostického využití i značný farmakologický potenciál ̶ ̶ 46 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29461239 47 Adobe Systems Leptin I. ̶První objevený adipokin (1994), jehož popsání nastartovalo výzkum adipokinů a významně posunulo chápání obezity a tukové tkáně (ob linie myších modelů) ̶Produkt bílé tuková tkáně, který dobře koreluje s celkovou adipozitou ̶Fyziologická funkce pravděpodobně protektivní proti nadměrnému příjmu energie v období nadbytku a souvisejícím metabolickým komplikacím ̶Homeostatická regulace příjmu potravy – vyšší hladiny leptinu = pocit sytosti ̶Senzitizace periferních tkání vůči inzulinu (glc do svalů), termogenní aktivita tukové tkáně ̶Účast na regulaci imunitního systému (imunosuprese při hladovění?) ̶Dodání rekombinantního leptinu u obézních však bez efektu – dlouhodobé vyšší hladiny zřejmě souvisejí s leptinovou rezistencí (přesný mechanismus není jednoznačně popsán) ̶ ̶Aktuálně spíše významný marker adipozity a rizika metabolických komplikací ̶Pravděpodobně přispívá k rozvoji hypertenze asociované s obezitou ̶Hraje roli v aktivaci imunitní odpovědi: stimulace proliferace T-lymfocytů, IL-6 a dalších prozánětlivých látek 48 https://www.degruyter.com/view/journals/hmbci/18/1/article-p37.xml Adobe Systems Obsah obrázku savec, krysa, hlodavec, Křeček Popis byl vytvořen automaticky 49 Adobe Systems Leptin II. ̶ ̶U pacientů s DM II ̶pozitivní korelace s TAG, lipoproteinem (a) [Lp (a)], Apo-A1, glukózou, systolickým krevním tlakem a diastolickým krevním tlakem ̶negativní korelace s hladinami HDL ̶IR nepřímo přispívá k hyperleptinemii: hyperinzulinémie – vede pravděpodobně ke zvýšení exprese ob genu a vyšším hladinám leptinu ̶vztah inzulinu a leptinu – může odrážet velikost zásob v tukové tkáni ̶ 50 Adobe Systems Adiponektin I. ̶Syntetizován výhradně v adipocytech a jeho syntéza je narušena při dysfunkci adipocytů ̶Hladiny v plazmě stabilně negativně korelují s obezitou, akumulací viscerálního tuku, dyslipidemií atd. à nižší hladiny markerem MS ̶antiaterogenní, antiapoptoické, antidiabetické a protizánětlivé vlastnosti ̶Studie diskutují i hypoadiponektinemii v patogenezi DM2 a hypertenze ̶Vysoké hladiny adiponektinu byly spojeny se sníženým rizikem ICHS i IM Protizánětlivé působení pomocí tří receptorů (AdipoR1, AdipoR2 a T-kadherin): ̶aktivace AdipoR1 a R2 ̶zvýšená oxidace MK v játrech a svalech ̶zvýšenou produkci laktátu ve svalech ̶snížená glukoneogeneze v játrech a zvýšená absorpce glukózy v buňkách ̶inhibici zánětu a oxidačního stresu ̶ ̶ 51 Adobe Systems Adiponektin II. ̶Aterogeneze ̶adiponektin inhibuje expresi adhezních molekul v endotelových buňkách a inhibuje proliferaci buněk hladkého svalstva à Inhibuje přeměnu monocytů na makrofágy a tvorbu pěnových buněk a sekreci TNF-α ̶zvyšuje sekreci endoteliálního NO ̶ ̶zvýšené hladiny adiponektinu souvisí se zlepšením diferenciace preadipocytů na adipocyty (u obézních jedinců je proces obvykle narušen) ̶ ̶zvýšení adiponektinu podporuje redukce tělesné hmotnosti, popřípadě thiazolidindiony podporují zvýšenou sekreci adiponektinu aktivací PPAR-y v adipocytech ̶ 52 Adobe Systems Poměr leptin vs. adiponektin ̶protichůdné účinky na subklinický zánět ̶leptin – prozánětlivý vs. adiponektin – protizánětlivý ̶ ̶různé studie: ̶poměr leptinu a adiponektinu interaguje navzájem při modulaci rizika DM2 ̶inverzní vztah mezi leptinem a adiponektinem u pacientů s DM2, obezitou a KVO ̶souvislost rizika DM 2 s poměrem leptin/adiponektin à silnější než u samotného leptinu nebo adiponektinu ̶ ̶prakticky odráží míru adipogeneze/velikost adipocytů vůči celkové adipozitě ̶poměr L / A může být užitečným indexem pro IR v klinické praxi ̶indikátorem pro hodnocení účinnosti antidiabetické léčby 53 Adobe Systems Klinické využití adipokinů ̶Přímá terapeutika ̶Leptin/LEPR – přímá aplikace rekombinantního leptinu bez efektu (leptinová rezistence) à terapie cílená na senzitizaci k leptinu, terapie lipodystrofie ̶FGF-19/21 – role v regulaci metabolismu lipidů a glc, regulace lipogeneze při energetickém nadbytku, termogenezi (browning) à analoga v předběžných klinických studiích ̶Sledování hladin ̶ Adipokiny asociované se se specifickými procesy (zánět – IL, TNF-α), konkrétními tukovými depy (omentin), vzájemné poměry adipokinů jako potenciální indikátory ̶Diagnostické markery, sledování úspěšnost léčby ̶Perspektivní adipokiny ̶BMP-4/-7 – adipogeneze, browning ̶Resistin, visfatin, vaspin – metabolismus glc, insulinová rezistence ̶DPP-4 – degradace inkretinových hormonů à využití antagonistů v léčbě DM2 ̶ 54 FGF = fibroblast growth factor DPP-4 = Dipeptidyl-peptidáza 4 https://doi.org/10.3390/biomedicines11051427 http://dx.doi.org/10.1016/j.tips.2015.04.014 Adobe Systems Funkce WAT dle lokalizace ̶WAT v prsou a hýždích je vysoce citlivá na estrogeny ̶WAT v horní části zad a okolí krku je citlivější na glukokortikoidy ̶VWAT (intraabdominální) se podílí na sekreci adipokinů souvisejících se zánětem a diabetem 2. typu ̶SWAT vykazuje menší sekreci prozánětlivých adipokinů à Odlišný původ a funkce adipocytů dle tukového depa ̶perivaskulární WAT ̶popsán prozánětlivý sekreční profil podobný profilu VWAT ̶perivaskulární (periarteriální) WAT může vzniknout jako fyziologický mechanismus pro regulaci distribuce krevního oběhu mezi orgány a uvnitř orgánů ̶vyšší periarteriální WAT – škodlivý ̶v podmínkách nadbytečné energie – zvýšení usazenin – zvýšená produkce prozánětlivých adipokinů à podpora vývoje aterosklerózy ̶ 55 Adobe Systems Hnědá tuková tkáň (BAT) ̶Výrazně vyšší inervace a vaskularizace oproti WAT ̶Hustá kapilární síť: ̶zásobuje adipocyty substrátem a kyslíkem pro oxidaci ̶efektivní distribuce tepla do zbytku těla ̶ ̶Funkční rozdíl dán přítomností hnědých adipocytů ̶zvýšený výdej energie a produkce tepla à působením tzv. rozpojovacího proteinu-1 (UCP-1) ̶schopnost přímo utilizovat glukózu a MK ̶význam v dětském věku X funkce zachovaná a indukovatelná v dospělosti à BAT získává pozornost jako možnost terapeutického zásahu pro obezitu a metabolická onemocnění včetně DM II ̶ adipocyt_brown.png 56 Zdroj obr.: http://www.drhenrywu.com/brown-adipose-tissue-obesity/ Adobe Systems Dýchací řetězec ̶vnitřní membrána mitochondrií ̶využití redukovaných koenzymů (z CC a β-oxidace), přenosu elektronů a protonů přes specifické komplexy ̶produktem DŘ je energie ve formě ATP, teplo a voda ̶ ̶složky DŘ: NADH+H+ , FADH2 , koenzym Q, FeS-protein, cytochromy, transmembránové komplexy (I-IV) ̶výsledek DŘ ̶přenesení 10 H+ do intermembránového prostoru v případě použití NADH+H+ ̶přenesení 6 H+ v případě použití FADH2 ̶aerobní fosforylace, kdy F0F1-ATPasa propouští protony do matrix mitochondrie za tvorby ATP à za každé 4 protony se vytvoří 1 ATP ̶ ̶ ̶ 57 Adobe Systems Uncoupling protein UCP-1 = tzv. rozpojovací protein ̶patří do pětičlenné rodiny UCPs ̶dosud identifikováno 5 homologů UCPs v lidské tukové tkáni ̶ostatní členové UCP rodiny dosud ne zcela prozkoumány ̶UCP-1 – dobře charakterizovaná termogenní role v BAT ̶ ̶po aktivaci rozptyluje protonový gradient generovaný řetězcem pro přenos elektronů à snižuje potenciál mitochondriální membrány à vede k vysoké oxidaci substrátu a ke vzniku tepla (relativně malé množství) ̶ ̶Rozpojovací protein – rozpojuje za normálních okolností těsně spjaté procesy dýchacího řetězce a aerobní fosforylace ̶ 58 https://biophysicallab.wordpress.com/projects-2/projects/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10653477 Adobe Systems Dýchací řetězec - UCPs dychací řetězec.png 59 Zdroj: https://biophysicallab.wordpress.com/projects-2/projects/ Adobe Systems Hnědé adipocyty ̶hnědé adipocyty exprimují fyziologicky vysoké množství UCP-1 ̶bohatá inervace à regulace růstu BAT – sympatikus ̶ ̶β3-adrenoceptory (AR) ̶jsou specificky exprimovány hnědými adipocyty ̶pozitivní korelace mezi hustotou hnědých adipocytů a hustotou adrenergních vláken ̶po aktivaci adrenalinem řídí hnědou termogenní aktivaci adipocytů ̶snižují obezitu u obézních krys ̶expozice chladu stimuluje expanzi BAT prostřednictvím aktivace proliferace a diferenciace hnědých adipózních prekurzorových buněk ̶ ̶ovlivnění chování bílých adipocytů à jak mají metabolicky fungovat ̶ 60 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ 61 •Odlišný sekreční profil BAT oproti WAT (avšak stále významná sekreční aktivita) •Minimální exprese typických WAT adipokinů (leptin) •Pravděpodobně vychází z prakticky opačné metabolické funkce http://www.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpendo.00250.2013# Adobe Systems Béžové adipocyty I. ̶Nachází se ve WAT, ale morfologicky a funkčně mají blíže k BAT à lze také narazit na označení brite (brown in white) ̶ ̶Původ je stále kontroverzní: ̶Indukovatelné prakticky ve všech depech WAT, ale s různou účinností ̶Původ z přítomné prekurzorové populace odlišné od typických WAT? ̶Transdiferenciace dospělých bílých adipocytů à stejné prekurzorové buňky, ale odlišný fenotyp odpovídající spíše BAT? ̶Prakticky veškerá WAT je za extrémních podmínek schopna přeměny (à browning) ̶De-novo adipogeneze X dormantní à aktivace? 62 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5274505/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3764508/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5627770/ https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcvm.2020.00022/ Adobe Systems Béžové adipocyty II. ̶Některé béžové adipocyty: UCP1-negativní, jiné UCP1-pozitivní ̶Mitochondriální morfologie se pohybuje od typického bílého adipocytu až po typický hnědý adipocyt ̶Exprimují UCP-1 při odpovědi na chlad nebo jiné induktory (např. β-adrenergní agonisté nebo PPARy aktivátory) ̶Závislost na externích podnětech pro indukci UCP-1 je charakteristickým znakem béžového tuku ̶ 63 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5274505/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3764508/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5627770/ https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcvm.2020.00022/ adipogeneze.jpg 64 Zdroj.: http://210.27.80.93/arn/Maps/Details?key=21 Adobe Systems tukova tkan.jpg 65 Zdroj obr.: https://media.eurekalert.org/multimedia_prod/pub/web/109143_web.jpg Adobe Systems Distribuce BAT - kojenci • • ̶tenká vrstva interkapsulární BAT ̶perirenální BAT ̶ ̶ podobné morfologické a molekulární rysy jako BAT hlodavců ̶exprimuje geny, které jsou charakteristické pro klasické hnědé adipocyty ̶ ̶po narození se množství BAT snižuje • • – • • • dítě.png 66 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ BAT v dospělosti I. •BAT obecně heterogenní a obsahuje více buněčných typů (hnědé X béžové adipocyty?) • •studie používající PET-CT odhalily vysokou prevalenci metabolicky aktivních oblastí • v supraklavikularní oblasti u dospělých lidských subjektů, kolem štítné žlázy •cervikální, paracervikální, supraklavikulární a paravertebrální, perirenální atd. • •biopsie z těchto oblastí jsou obohaceny o UCP-1-pozitivní buňky • • • • brown-fat-distribution-nedergaard-e1370609910305.jpg 67 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ Adobe Systems BAT v dospělosti II. ̶zjištěná aktivita BAT negativně koreluje s indexem tělesné hmotnosti (BMI) a / nebo tělesným tukem ̶množství BAT klesá s věkem ̶existují vyšší hodnoty detekovatelných BAT u mladých a štíhlých lidí ̶činnost BAT je u mladých lidí s nadváhou nebo obezitou snížena ̶místa s funkčními BAT častější u žen než mužů ̶aktivita BAT se zvyšuje po dlouhodobé expozici chladu ̶(např. 10 dní, teplota prostředí 15 až 16 °C, 6 hodin denně ̶hlavní výstupní parametry: aktivace BAT – PET-CT, energetický výdej nepřímou kalorimetrií před a po expozicí chladu à výrazné zvýšení BAT, výrazné zvýšení celkového E výdaje) ̶ 68 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ Adobe Systems Dlouhodobá expozici chladem ̶u myší: ̶umístění do chladného prostředí à akutně brání svou tělesnou teplotu „třesením“ (tzv. shivering thermogenesis) – svalové kontrakce à zvýšení produkce tepla ̶při dlouhodobé expozici chladu se třesení postupně sníží, ale energetické výdaje zůstávají zvýšené à tzv. nonshivering thermogenesis à lze připsat BAT; adaptivní termogeneze ̶ ̶u člověka: ̶1) dlouhodobá expozice chladu: 12 °C, 8h denně, 31 dní u zdravých mužů vedla k postupnému snižování chvění, zatímco produkce tepla zůstala zvýšená; ale neprozkoumána BAT ̶2) dlouhodobá expozice chladu: 15 až 16 °C, 6h denně, 10 dní; hlavní výstupní parametry: aktivace BAT – PET-CT, energetický výdej nepřímou kalorimetrií před a po expozicí chladu à výrazné zvýšení BAT, výrazné zvýšení celkového E výdaje) 69 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3726172/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613812/ Adobe Systems Vliv chladu na BAT ̶expozice chladem aktivuje BAT působením na sympatická nervová vlákna ̶sympatikus inervuje hnědé adipocyty na úrovni parenchymu ̶ ̶chronická studená expozice vede k větvení noradrenergních parenchymálních vláken à významně zvyšuje sympatickou inervaci BAT ̶M2 makrofágy vylučují katecholaminy, které zvyšují katabolismus a udržují termoregulační funkce během expozice za studena ̶ cold exposure.jpg 70 Adobe Systems Browning I. ̶nadbytečná WAT – nepříznivé účinky na metabolické zdraví ̶expozice teplem, stárnutí a obezita à „whitening“ ̶ ̶stimulace vývoje béžových adipocytů ve WAT (tzv. „browning") má potenciál naklonit energetickou rovnováhu od skladování k výdeji ̶strategie, která slibuje boj proti rostoucí epidemii obezity a metabolickému syndromu ̶intenzivní výzkum ̶řada perspektivních možností ovlivnění X zatím nízká úspěšnost ̶dle výzkumů na myších: aktivace BAT má příznivé účinky na: ̶adipozitu, inzulinovou rezistenci a hyperlipidemii 71 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24146030 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcvm.2020.00022/ Adobe Systems https://www.researchgate.net/profile/Alexandra_Paul3/publication/324476714/figure/fig6/AS:614524717 629448@1523525518638/Browning-Whitening-of-WAT-A-The-number-of-beige-adipocytes-in-WAT-can-be-incre ased.png 72 Zdroj obr.: https://www.researchgate.net/figure/Browning-Whitening-of-WAT-A-The-number-of-beige-adipocyte s-in-WAT-can-be-increased_fig6_324476714 Adobe Systems Hlavní regulátory hnědnutí ̶chronická expozice chladu ̶fyzická aktivita zvyšuje hnědnutí WAT a výdej energie ̶ ̶agonista PPARγ (agonista peroxizomálně aktivovaného receptoru γ) ̶PGC-1α – koaktivátor PPARγ ̶PRDM16 (PR domain containing 16) – determinující faktor hnědnutí ̶irisin (hormonální stimul – myokin) ̶FGF21 (fibroblastový růstový faktor 21 ) - působí autokrinním a parakrinním způsobem à zvýšení hnědnutí WAT ̶β-adrenergní stimulace (farmakologická léčba) ̶ ̶Aktivní výzkum ve snaze najít další induktory hnědnutí – farmakoterapie obezity ̶ ̶ 73 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3764508/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2587487/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4435780/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5274505/ Adobe Systems Browning II. WAT à vystavení určitému podnětu à tendence převzít fenotyp BAT ̶ trio_of_fat.png 74 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3764508/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2587487/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4435780/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5274505/ Adobe Systems Browning III. ̶v bazálním stavu mají béžové adipocyty nízkou termogenetickou aktivitu a malé množství mitochondrií ̶po aktivaci mají mnoho biochemických a morfologických vlastností BAT: ̶ přítomnost multilokulárních lipidových kapiček a mnohočetných mitochondrií àpři plné stimulaci vyjadřují podobné hladiny UCP-1 jako hnědé adipocyty ̶ reverzibilní transdiferenciace ̶expozice teplem – změna opět na adipocyty fenotypicky podobné WAT ̶opětovné vystavení chladu zahrnovalo návrat k fenotypu BAT s UCP-1 ̶opakovaná aktivace po předchozím vystavení chladu velice účinná (epigenetické změny?) ̶zachování fenotypu a metabolické aktivity i po ztrátě UCP-1 ? 75 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3764508/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2587487/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4435780/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5274505/ https://joe.bioscientifica.com/view/journals/joe/241/3/JOE-18-0598.xml Adobe Systems Browning IV. ̶β-adrenergní stimulace je kromě fyziologických situací či cílené stimulace léky relevantní také při hyperkatabolických stavech ̶Akutní systémový zánět a cytokinová bouře při vážných klinických stavech (popáleniny, sepse, kachexie) jsou doprovázeny významným browningem napříč většinou adipózních dep ̶Do určité míry fyziologická mobilizace tukových zásob, zvýšená aktivace UCP-1 však vede ke ztrátovému metabolismu tuků a prohloubení katabolismu (à zvýšení energetické potřeby) ̶Mobilizace FFA také může vést k lipotoxicitě a prohloubení inzulinové rezistence u hyperkatabolických stavů (primárním faktorem však akutní zánět) ̶Extrémní browning lze tedy považovat za patologický – otázka rovnováhy ̶Naopak chronický zánět a β-adrenergní stimulace u obezity (+ věk?) vedou k downregulaci β-adrenergních receptorů a narušení signalizace (homestatický posun), vedoucí k narušení termogeneze a procesu mobilizace lipidů à koncept katecholaminové rezistence (viz další přednášky) ̶ 76 https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-042220-023633 https://doi.org/10.1111/dom.15637 https://doi.org/10.1172/jci153357 Adobe Systems Zvýšení clearance a využití živin hnědými a béžovými adipocyty by mohlo snížit přebytek TAG a glukózy bezova_TT.jpg 77 Zdroj obr.: https://www.nature.com/articles/nrendo.2013.204 78 https://www.mdpi.com/1422-0067/21/17/6241 ADRB3 = adrenergní receptory beta-3 SIRT1 = Sirtuin 1 Adobe Systems Růžová tuková tkáň ̶alveolární epiteliální buňky mléčné žlázy ̶pravděpodobně vycházejí z transdiferenciace subkutánních bílých adipocytů ̶ ̶úkolem je produkovat a vylučovat mléko ̶identifikována v myších podkožních tukových depech během těhotenství a laktace ̶růžové adipocyty: ̶vznikají výhradně v ženských podkožních depech během těhotenství a laktace - alveologeneze ̶splňují definici adipocytu (schopnost uchovat velké množství lipidů) ̶mléčná žláza je v těhotenství a laktaci zbarvená do růžova (i na makroskopické úrovni) ̶ ̶růžové adipocyty, kromě mléčných složek, vylučují leptin ̶zřejmě hraje důležitou roli při regulace pocitu sytosti u mláďat 79 http://www.eje-online.org/content/170/5/R159.long Adobe Systems Vývoj alveolů mléčné žlázy ̶během těhotenství alveoly postupně nahrazují tukovou tkáň ̶alveoly mléčné žlázy se vyvíjejí ve dvou fázích dvěma různými mechanismy: ̶ ̶první fáze těhotenství ̶alveoly tvořeny epiteliálními buňkami, které by mohly pocházet z proliferace kmenových buněk ̶postrádají cytoplazmatické kapénky lipidů ̶subkutánní tuk se zmenšuje postupně ̶ ̶druhé stadium těhotenství ̶alveoly složeny z epiteliálních buněk s tukem ̶podkožní adipocyty postupně získají epiteliální vlastnosti, pravděpodobně pod hormonálními stimuly àagregují s růžovými adipocyty a s myoepiteliálními buňkami za vzniku alveolů sekretujících mléko à à ̶ 80 http://www.eje-online.org/content/170/5/R159.long Adobe Systems 81 https://www.researchgate.net/publication/287271156_Mammary_glands_aquaporins_and_milk_production https://www.mdpi.com/2073-4409/8/7/662 Adobe Systems Růžová tuková tkáň II. ̶ ̶výzkum karcinomu prsu: ̶ ̶reverzibilní transdiferenciace white-to-pink by mohla osvětlit biologii karcinomu prsu ̶ ̶dle studií ztráta exprese PPARγ buňkami sekrečních epiteliálních mléčných žláz vytváří vhodné prostředí pro vývoj karcinomu prsu ̶ ̶PPARγ je klíčovým faktorem pink-to-white diferenciaci in vitro 82 http://www.eje-online.org/content/170/5/R159.long Adobe Systems Plasticita tukové tkáně I. ̶tuková tkáň = spousta metabolických, buněčných a endokrinních funkcí ̶ ̶více buněčných typů přispívá k adipogenezi ve vývoji a remodelaci tukové tkáně ̶WAT, BAT, béžové adipocyty, růžové adipocyty ̶různý původ (dosud neobjasněný) ̶ ̶lokalizace tukové tkáně jsou heterogenní a obsahují dynamickou směs buněčných typů a mají různé funkce ̶WAT: adipokiny, které ovlivňují stravovací chování a metabolismus (leptin, adiponektin, resistin, adipsin), zánět, imunitu atd. ̶BAT: hormony a růstové faktory (betatrofin a FGF21) ̶růžové adipocyty: mléčná složka, leptin ̶schopnost hypertrofie a hyperplazie adipocytů ̶ 83 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925443913001658 Adobe Systems Plasticita tukové tkáně II. ̶adipocyty se obměňují po celý život a jsou dynamicky regulovány z hlediska počtu, velikosti a metabolických vlastností ̶ ̶progenitory adipocytů ̶aktivují se během homeostatického obratu a hyperplastické expanze ̶podílejí se na browningu (fenotypový přechod mezi anabolickými a katabolickými stavy) ̶vlastní metabolická plasticita zralých buněk ̶browning, přeměna white-to-pink ̶mobilita a metabolická plasticita tukové tkáně může být zaměřena na terapeutický přínos 84 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925443913001658 Adobe Systems Čtení pro náročné ̶https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcvm.2020.00022/full ̶https://www.nature.com/articles/s41580-018-0093-z ̶https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30067154/ ̶https://www.mdpi.com/1422-0067/21/10/3570 ̶ 85 DĚKUJI ZA POZORNOST 86