Czy znamy anatomię? Część 2 – Tkanka tłuszczowa

O tkance tłuszczowej wiemy niewiele, poza tym, iż jest i czasem sprawia kłopoty. Tymczasem, to jakie funkcje i mechanizmy pełni może być zaskakujące. Jest m.in. głównym źródłem ogólnoustrojowego przewlekłego stanu zapalnego u osób chorych przewlekle (w tym z nadwagą i otyłością), inicjowana jest w niej insulinooporność i zaburzenia metaboliczne, a także warunkuje dziedziczność cukrzycy. Z czego składa się tkanka tłuszczowa? Jaka jest jej rola w gojeniu ran?

Autor: dr n. med. i n. o zdr. Elżbieta Szkiler, pielęgniarka, ekspertka w dziedzinie leczenia ran

Tkanka tłuszczowa dzieli się na tkankę białą (żółtą), brązową oraz różową (u kobiet karmiących). Przebiega w niej wiele różnych reakcji: glikoliza/rozkładanie glukozy, cykl Krebsa (proces spalania cukrów, białek i tłuszczy), cykl pentozowy (alternatywna ścieżka metabolizmu glukozy), synteza kwasów tłuszczowych i triglicerydów (lipogeneza), rozkład triglicerydów (lipoliza), utlenianie kwasów tłuszczowych, synteza białek. Odpowiada również za izolację termiczną, ochronę mechaniczną narządów wewnętrznych, przesuwalność skóry, termoregulację, czucie, immunologię i gromadzenie zapasów energetycznych, w tym wody, wytwarza 600 adipokin, które są cytokinami o charakterze hormonów. U osoby szczupłej i zdrowej nie występuje stan zapalny, a w tkance tłuszczowej jest obecna niewielka ilość przeciwzapalnych makrofagów M2 stanowiących 5-10 proc. wszystkich komórek. Tkanka tłuszczowa produkuje cytokiny przeciwzapalne (IL10). Wzrost ilości adipocytów, a więc narastanie otyłości, blokuje przeciwzapalne makrofagi M2 i powoduje zmianę ich fenotypu na prozapalne M1, które stanowią 60 proc. wszystkich komórek tkanki tłuszczowej.

Trzywarstwowa podskórna tkanka tłuszczowa biała (żółta)/WAT

Stanowi 80 proc. masy całkowitej tkanki tłuszczowej białej, wielkość adipocytów waha się od 20-200 μm i mogą zwiększać swoją średnicę 20-krotnie.

WAT dzieli się na podskórną tkankę tłuszczową (SAT – ang. subcutaneous adipose tissue), która występuje na udach i pośladkach, i podskórną brzuszną tkankę tłuszczową (ASAT – ang. abdominal subcutaneous adipose tissue), ale obie oceniane i opisywane są w literaturze jako SAT oraz trzewną tkankę tłuszczową (VAT – ang. isceral adipose tissue). SAT i ASAT utworzone są z dwóch odrębnych warstw adipocytów rozdzielonych włóknistą powięzią powierzchowną widoczną w MRI.

Warstwy podskórnej tkanki tłuszczowej białej:

• Podskórna – powierzchowna/sSAT – utworzona jest z dużych adipocytów, jest gęsta i blaszkowa, jest magazynem tłuszczu, izolatorem termicznym, jest oporna na lipolizę przez insulinę, gromadzi triglicerydy wytwarzane z glukozy, wydziela duże ilości leptyny i adiponektynę, stan zapalny jest niższy niż w warstwie głębokiej (niski poziom IL6 ).
• Włóknista powięź powierzchowna.
• Podskórna – głęboka/dSAT – u pacjentów z BMI<30 jest utworzona z małych adipocytów, przy BMI>30 adipocyty się powiększają i jednocześnie pojawiają nowe preadipocyty (młode adipocyty) oraz zwiększa się ilość nasyconych kwasów tłuszczowych zwiększając grubość warstwy.

Metabolizm u osób zdrowych (BMI – 18,5-26) obu warstw powierzchownej (sSAT) i głębokiej (dSAT) jest jednakowy, a adipocyty produkują cytokiny przeciwzapalne, ale u osób z cukrzycą typu II ich metabolizm wzrasta, jest różny u kobiet i mężczyzn oraz u osób otyłych. Natomiast warstwa dSAT i tkanka tłuszczowa trzewna (VAT) wykazują wysokie podobieństwo metaboliczne. U kobiet sSAT i dSAT wykazują jednakową ekspresję genów, u mężczyzn ich ekspresja występuje głównie w dSAT z jednoczesną nadekspresją TNF. Różnice w metabolizmie obu warstw narastają wraz ze wzrostem ilości adipocytów i otyłości (już od BMI>26).

W ASAT i SAT, dSAT jest najgrubsza z tyłu w przestrzeni międzykręgowej L4-L5, ale poza częścią brzuszną rozciąga się z przodu od dolnej części żeber do tyłu – górnej warstwy pośladków i górnej części uda, ponadto zwiększa się/rozrasta przy hiperglikemii na czczo, głównie u mężczyzn. Jest warstwą luźną, otoczkową i nieregularną z nadmierną ekspresją genów zapalnych (wysoka ekspresja IL6). Ekspresja genów w dSAT jest znacznie intensywniejsza niż w sSAT i jest odpowiedzią na bodziec zewnętrzny o dużo wyższym poziomie stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego w nadwadze i otyłości. Przy wzrastającej ilości adipocytów/komórek tłuszczowych wzrasta jej metabolizm, wywołuje stan zapalny, silniejszy niż w warstwie powierzchownej (TNF alfa, IL6, PAI-1, prozapalne makrofagi M1), wywołuje ogólnoustrojową insulinooporność oraz zespół metaboliczny, cukrzycę typu 2, jest wrażliwa na lipolizę (rozkład triglicerydów) przez insulinę i jest efektywniejsza niż w tkance trzewnej, a jej produkty(kwasy tłuszczowe i glicerol) wydala do układu krążenia.

Produkty wytwarzane w tkance podskórnej są uwalniane do krwioobiegu, co wywołuje ogólnoustrojowy stan zapalny. Stymulacja układu współczulnego i aktywacja czynnika transkrypcyjnego PPARγ przez ekspozycję na zimno i leki adrenergiczne sprzyjają przekształcaniu się tkanki tłuszczowej białej w brunatną. Ekspresja TNF w dSAT zwiększa się w otyłości i bezpośrednio wpływa na rozwój insulinooporności.

Trzewna tkanka tłuszczowa biała/żółta (visceral adipose tissue- VAT)

Wykazuje duże podobieństwo metaboliczne do dSAT, fizjologicznie stanowi 10-20 proc. masy całkowitej WAT. Zwiększenie bilansu energetycznego <0,5 proc. powoduje przyrost masy ciała, a nadmierny tłuszcz może się odkładać nie tylko w tkance trzewnej, ale także jako WAT w tkance podskórnej. Ponadto posiada zwiększoną aktywność metaboliczną, w tym nasilone uwalnianie kwasów tłuszczowych, oraz intensyfikację glukoneogenezy (syntetyzowanie glukozy z niecukrowych prekursorów, np. mleczanu, aminokwasów, glicerolu). Jest także hormonalnie bardziej aktywna niż tkanka podskórna i bardziej wrażliwa na lipolizę przez insulinę, gromadzi 30-35 proc. tłuszczów WAT. W tkance trzewnej stężenia cytokin prozapalnych są o 50 proc. wyższe niż w tkance podskórnej (IL-6 oraz TNFa i PAI-1), a także liczniejsze receptory glikokortykosteroidów, androgenów, AT1 i b3- adrenergiczne oraz przeciwzapalne – adiponektyna, antagonista receptora IL-1 i IL-10. Wydziela więcej niż tkanka podskórna związków biologicznie czynnych, w tym adiponektynę, rezystynę, wisfatynę, ale mniej leptyny. Kwasy tłuszczowe uwolnione w procesie lipolizy są uwalniane do krwi i transportowane przez żyłę wrotną do wątroby. Nadmierna ilość kwasów tłuszczowych unieczynnia cytokiny przeciwzapalne, a w wątrobie wyzwala insulinooporność wątroby, wykazuje większą niż tkanka podskórna wrażliwość na katecholaminy. VAT jest silnie związana z cukrzycą typu II i chorobami układu krążenia u dorosłych.

W CT2 wywołuje przerost adipocytów, stan zapalny i włóknienie tkanki tłuszczowej, zwiększa się grubość dSAT i VAT, co wywołuje podwyższenie poziomu triglicerydów, insulinooporność mięśni i wątroby, a także obniża się elastyczność metaboliczna (pobieranie energii z glukozy lub tłuszczu zależnie od potrzeb organizmu) i zostaje upośledzony metabolizm energetyczny. W dSAT i VAT obniża się ekspresja GLUT4 (białko, które odpowiada za transport glukozy) i mRNA (koduje aminokwasy w syntezie białek).

Tkanka tłuszczowa brązowa/BAT

Znajduje się wyłącznie na karku, między łopatkami, na szyi, w okolicy pachwin, nerek i pach. Odpowiada za termogenezę, produkcję ciepła i utrzymanie stabilnej temperatury oraz likwidację nadmiaru energii, ale także ze dziedziczenie otyłości i cukrzycy typu II. Jej ilość wzrasta w temperaturach poniżej termoobojętności (20-22⁰ C), a ekspozycja na zimno zwiększa objętość komórek 100-krotnie. Utylizuje lipidy wytwarzając ciepło, syntetyzuje czynniki stymulujące proces angiogenezy, np. VEGF, HIF-1, IL-8, a także NO. Nadmierna podaż tłuszczów i węglowodanów zwiększa termogenezę poposiłkową, co doprowadza do otyłości. Ekspozycja na zimno <10⁰ C zmienia tkankę WAT w BAT lub redukuje ilość komórek WAT.

Brak narażenia na zimno oraz głodzenie i restrykcyjna dieta powodują zanik BAT. Dowiedziono, iż w WAT znajdują się komórki BAT i odwrotnie. Zależnie ekspozycji na ciepło lub zimno, poziomu ekspresji genu UCP-1 (uncoupling protein 1 or thermogenin/ białko rozprzęgające 1 lub termogenina) i genu leptyny może też nastąpić zmiana charakteru tkanki z białej na brązową lub z brązowej na białą – powstają wówczas komórki pośrednie – beżowe.

Otyłość

Otyłość określa się dla chorych z BMI>30kg/m2, ale już przy BMI 26-27 kg/m2 obniża się ekspresja adipokin i rozwijają się zaburzenia receptorów, co skutkuje dodatnim bilansem energetycznym i początkowo występuje zwiększenie objętości adipocytu (hipertrofia), a następnie zwiększenie ich ilości (hiperplazja) i nieodwracalne gromadzenie się tkanki tłuszczowej prowadzące do otyłości i insulinooporności.

Nadmiar tkanki tłuszczowej wywołuje hipoksję i nadmiar czynników prozapalnych (TNF α ,IL-1, IL6, CRP, PAI-1, które razem wywołują insulinooporność) oraz niedobór cytokin przeciwzapalnych (IL10), a także jest czynnikiem wywołującym rozwój komórek nowotworowych. Odpowiada także za uogólnioną odpowiedź immunologiczną, rozwój stanu zapalnego, metabolizm glukozy, insulinowrażliwość, wydzielanie insuliny, adhezję komórkową, wzrost i funkcję naczyń, adipogenezę i rozwój kości, wzrost komórek, metabolizm lipidów, akumulację lipidów w wątrobie, regulację apetytu i sytości, poziom ciśnienia tętniczego, kurczliwość mięśnia sercowego, regulację aktywności fizycznej.

Metabolizm organizmu

Regulacja metabolizmu jest możliwa dzięki przepływowi pomiędzy organami wewnętrznymi glukozy, wolnych kwasów tłuszczowych i aminokwasów oraz przez regulację ośrodka głodu i sytości, a także regulację hormonalną. Za regulację hormonalną i produkowanie hormonów przez żołądek, jelita, trzustkę, tarczycę, nadnercza i nerki jest odpowiedzialna insulina, która odpowiada za magazynowanie dostarczanych składników odżywczych w formie glikogenu, trójglicerydów i białek, glukagonu, adrenaliny, noradrenaliny, kortyzolu czy hormonu wzrostu i wielu innych czynników regulatorowych. Poza aktywnością metaboliczną adipokin metabolizm organizmu jest oparty na:

• hepatokinach produkowanych w wątrobie – odpowiedzialnych za dostępność glukozy i za zaburzenia metabolizmu węglowodanów i lipidów oraz za insulinooporność. Ich poziom można obniżyć przez zwiększenie aktywności fizycznej i obniżenie podaży pożywienia;
• miokinach – wytwarzanych w mięśniach szkieletowych (wszystkie mięśnie i ścięgna przymocowane do kości) i umożliwiających ruchy celowe, które przechowują białko jako zapas energii i budulca. W trakcie aktywności fizycznej i kurczenia się mięśnie wytwarzają czynniki odpowiedzialne za własną hipertrofię, regenerację i miogenezę (IL4, IL6, IL7, IL15, IGF-1, FGF2, BDNF, SPARC), wpływają na wychwyt i dystrybucję glukozy (IL6, IL13, FSTL-1, CHI3L1, FGF21), lipolizę i beta-oksydację (IL6, IL15, BDNF, BAIBA, iryzyna, mionektyna) oraz na angiogenzę (IL8, CXCR2) i rewaskularyzację (FSTL1), a także zmieniają białą tkankę tłuszczową WAT na brązową BAT, co ogranicza rozwój otyłości i chorób metabolicznych.

Piśmiennictwo

1. Buczkowska M., Buczkowski K., Głogowska-Gruszka A., Duda S., Dyaczyński M., Przemysław Nowak P. Tkanka tłuszczowa – budowa i funkcje , ze szczególnym uwzględnieniem charakterystyki wybranych adipokin i ich wpływu na organizm. Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 2019, Tom 25, Nr 3, 162–169
2. Cancello R.,Zulian A.,Gentilini D., Maestrini S., Barba A.D., Invitti C.,Cora D.,Caselle M.,Liuzzi A., Di Blasio A.M. Molecular and Morphologic Characterization of Superficialand Deep-Subcutaneous Adipose Tissue Subdivisions in Human Obesity. Obesity (2013) 21, 2562-2570. doi:10.1002/oby.20417
3. Fletcher J., Downie F., Dowsett C., Milne J., Ousey K., Schoonhoven L. Wounds UK Consensus Document. Recognising, managing and preventing deep tissue injury (DTI). London: Wounds UK, 2017. Available to download from: wounds-uk.com
4. Fürstenberg E., Lachowicz K., Stachoń M. Różne oblicza tkanki tłuszczowej i tłuszczu pokarmowego.Problemy Nauk Biologicznych Kosmos.2010;59(3-4):289-299
5. Khan M.H., Rao B.K.,Sadick N.S. Cellulit i podskórna tkanka tłuszczowa: różnice i podobieństwa Edra Urban & Partner https://edraurban.pl › book_file › modelowanie
6. Kim S.H., Chung J., Song S.W., Jung W.S., Lee Y.A., Kim H.N. Relationship between deep subcutaneous abdominal adipose tissue and metabolic syndrome: a case control study. Diabetol Metab Syndr (2016) 8:10 DOI 10.1186/s13098-016-0127-7
7. Kozak-Nurczyk P.K.,Nurczyk K.,Prystupa A.,Szcześniak G.,Panasiuk L. Wpływ tkanki tłuszczowej i wybranych adipokinna insulinooporność oraz rozwój cukrzycy typu 2. Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 2018, Tom 24, Nr 4, 210–213
8. Krajewski P.Adipokiny: ogniwo łączące otyłość z chorobami zapalnymi skóry. https://www.umw.edu.pl/pl/aktualnosci/adipokiny-ogniwo-laczace-otylosc-z-chorobami-zapalnymi-skory-0
9. Marinou K., Hodson L.,Vasan S.K.,Fielding B.A.,Banerjee R.,Brismar K.,Koutsilieris M., Clark A., Neville M.J., Karpe F. Structural and Functional Properties of Deep Abdominal Subcutaneous Adipose Tissue Explain Its Association With Insulin Resistance and Cardiovascular Risk in Men. Diabetes Care 2014;37:821–829 | DOI: 10.2337/dc13-1353
10. Murawska-Ciałowicz E. Tkanka tłuszczowa – charakterystyka morfologiczna i biochemiczna różnych depozytów. Postepy Hig Med Dosw (online), 2017; 71: 466-484
11. Romano F, Serpico D, Cantelli M, Di Sarno A, Dalia C, Arianna R, Lavorgna M, Colao A and Di Somma C (2023)Osteoporosis and dermatoporosis: a review on the role of vitamin D.Front. Endocrinol. 14:1231580. doi: 10.3389/fendo.2023.1231580
12. Walker G.E., Verti B.,Marzullo P., Savia G., Monica Mencarelli M., Zurleni F., Antonio Liuzzi A., Di Blasio A.M. Deep Subcutaneous Adipose Tissue: A Distinct Abdominal Adipose Depot OBESITY Vol. 15 No. 8 August 2007 1933-1943
13. Wnęk D.Rola tkanki tłuszczowej w organizmie człowieka. https://www.mp.pl/pacjent/dieta/odchudzanie/wprowadzenie/172225,tkanka-tluszczowa