Адипоцит

Адипоцити, познати и како липоцити или масни клетки — клетки кои примарно го сочинуваат масно ткиво, специјализирани за складирање на енергија во форма на маснотии. Адипоцитите се заоблени клетки, кои содржат една или повеќе липидни капки во цитоплазмата. Според припадноста на бело или кафено масно ткиво, масните клетки се делат на бели односно кафени. Меѓу белите и кафените адипоцити постојат морфолошки и функционални разлики. Белите адипоцити имаат улога во метаболизмот на масти и се способни за синтеза и складирање на масти како енергетска резерва. Складирањето на енергетски резерви е во форма на триглицериди преку липогенеза, каде масните киселини од исхраната се естерифицираат и складираат во липидни капки. При енергетска побарувачка, доаѓа до разградување (хидролиза) на триглицеридите од липидните капки и ослободување на слободни масни киселини и глицерол во циркулацијата. Слободните масни киселини се користат од клетките на периферните ткива (мускулите, срцевиот мускул) како и црниот дроб за добивање на енергија за сопствените потреби, додека глицеролот се користи за продукција на гликоза во црниот дроб, која е потребна како примарен извор на енергија за мозокот. Белите адипоцити исто така поседуваат и ендокрина функција и продуцираат биолошки активни супстанци (цитокини, хормони) како што се адипонектин, лептин, резистин и други. Кафените адипоцити имаат улога во термогенезата.
Адипоцитите потекнуваат од мезенхимални матични клетки и се диференцираат преку процес на адипогенеза. Во клеточна култура, адипоцитите исто така можат да формираат остеобласти, миоцити и други типови на клетки.
Постојат два типови на масно ткиво, бело масно ткиво (WAT) и кафено масно ткиво (BAT), составени од два типа на масни клетки.
1 Структура
1.1 Бели масни клетки
Белите масни клетки содржат единствена голема липидна капка, која го зафаќа најголемиот дел од цитоплазмата (цитозолот). Поради ова, се наречени униокуларни масни клетки. Липидната капка е клеточна органела која служи за складирање на масти (главно триглицериди и холестерол естри). Поради големината на липидната капка,јадрото е истиснато кон периферијата на цитоплазмата близу до клеточната мембрана и има плосната форма. Типична масна клетка има пречник од 0.1 милиметри, додека некои се со двојно поголема големина, а други со половина од таа големина. Во овие клетки, мастите се складираат во полутечна состојба и се составени главно од триглицериди и холестерил естри. Белите масни клетки лачат многу белковини со биолошка активност, цитокини и хормони, наречени адипокини како што се резистин, адипонектин, лептин и апелин. Со тоа, масните клетки покрај функцијата за складирање на масти, поседуваат и ендокрина функција. Просечна возрасна личност има 30 милијарди масни клетки со тежина од 13,5 килограми. Ако возрасен човек стекне вишок на тежина, масните клетки се зголемуваат во големина за околу четири пати пред да се поделат и да се зголеми нивниот апсолутниот број. Под светлински микроскоп, униокуларните адипоцити изгледаат како да се празни, а тоа е така затоа што за време на подготовката хистолошкиот препарат, мастите се отстрануваат со ксилол како и со некои други растворувачи.
1.2 Кафеави масни клетки
Кафените масни клетки имаат полиедрална форма. За разлика од белите масни клетки, овие клетки имаат значително повеќе цитоплазма, многу повеќе митохондрии и со неколку липидни капки расфрлани низ цитозолот на цитоплазмата, поради што тие се познати како мултиокуларни клетки. Јадрото е кружно и, иако е ексцентрично сместено, тоа не се наоѓа во периферијата на клетката. Кафеавата боја потекнува од големото количество митохондрии, односно од пигментот цитохром кој е присутен во голема количина во митохондриите. Кафената маст, позната и како „бебешка маст“, се користи за производство на топлина во организмот. Името „бебешка маст“ се должи на тоа, што кај бебињата, кафеното масно ткиво е многу повеќе застапено отколку кај возрасните и особено кај бебињата има значајна функција во продукција на топлина. Поразвиено кафено масно ткиво имаат и животните кои хибернираат.
Белото масно ткиво кое се стекнало со некои одлики на кафено масно ткиво се нарекува бежово масно ткиво, а неговите клетки бежови масни клетки. Во бежовите масни клетки има повеќе помали липидни капки наместо една единствена како во белата масна клетка, како и повеќе митохондрии и поголема експресија на генот ''UCP1'', кој кодира за митохондријалната мембранска белковина термогенин.
Четврти тип на масна клетка неодамна беше опишана за време на бременоста и периодот на доење (лактација) кај глувци, кога уделот на масното ткиво се намалува, додека уделот на жлезди расте. Новоформираните епителни клетки во жлезденото ткиво се наречени розови адипоцити. Тие најверојатно се резултат на трансдиференцијација на белите адипоцити во епителни клетки кои продуцираат млеко. Формирањето на розови адипоцити е реверзибилно и по завршетокот на лактацијата, тие повторно се претвораат во бели адипоцити кои го возобновуваат белото масно ткиво на дојката.
1.3 Масни клетки на коскената срцевина
Адипоцитите на коскената срж се едноокуларни како и белите масни клетки. Сепак, и кафеавите и белите масни клетки имаат потекло од мезенхимални матични клетки. Депото на масно ткиво на коскената срцевина е слабо разбрано во однос на неговата физиолошка функција и важност за здравјето на коските. Масното ткиво на срцевина се шири во состојби со мала коскена густина, но дополнително се шири во услови на дебелина. Одговорот на масното ткиво на коскената срцевина при физичка активност е приближен на оној на белото масно ткиво (WAT). Вежбите (физичката активност) ја намалуваат големината на масните клетки, како и волуменот на масното ткиво на коскената срцевина, според квантифицирање со МРИ или рендген-микротомографија на коска, обоена со липиден врзувач осмиум.
2 Развој
Како и другите клетки на сврзното ткиво (масното ткиво спаѓа во групата сврзни ткива), адипоцитите се потекнуваат од мезенхимални матични клетки (стем клетки). Од мезенхималните клетки се развиваат пре-адипоцити кои претставуваат недиференцирани фибробласти кои се стимулираат за да формираат адипоцити. Најпрво масните капки (липидните капки) во раниот адипоцит се повеќе на број, одвоени еден од друг, а подоцна се притопуваат (соединуваат) во една единствена голема липидна капка. Белите адипоцитие се развиваат заедно со помала популација на кафени адипоцити кои се присутни во зрелото бело масно ткиво. При адаптација на ниски температури, белите адипоцити стануваат делумно кафени, се стекнуваат со повеќе помали липидни, како и повеќе митохондрии и имаат поголема експресија на генот за термогенин.
Кафените масни клетки исто така се развиваат од мезенхимални матични клетки, но различни место во ембрионот, за разлика од оние на белите адипоцити. Во ембрионалниот развој, кафените адипоцити се појавуваат пред белите адипоцити. Кај човекот, волуменот на кафеното масно ткиво во однос на телесната тежина е максимален при раѓање, кога и потребата за термогенеза (создавање топлина) е најголема. Во текот на детството доаѓа до инволуција на кафеното масно ткиво преку апоптоза на кафените адипоцити и речиси целосно исчезнува. Кај возрасните, кафеното масно ткиво е најактивно кај слаби луѓе. При адаптација на ладно, бежовите адипоците можат да се претворат во кафени, исто така е можна пролиферација и диференцијација на кафени адипоцити од мезенхимални зачетни клетки. Автономните нерви не само што ја стимулираат термогенезата кај кафените адипоцити, туку ја поттикнуваат диференцијатијата и спречуваат апоптоза на зрелите кафени адипоцити.
Студии за масното ткиво дадоа светло во потенцијалните механизми за детерминирање на судбината на пре-адипоцитите, иако точната клеточна линија на адипоцитот сè уште не е јасна. Варијациите во распределбата на телесните масти кои резултираат од нормалниот рат се под влијание на нутритивниот и хормоналниот статус зависен од внатрешните разлики во клетките кои се среќаваат во секое масно депо.
Мезенхималните матични клетки можат да се диференцираат во адипоцити, клетки на потпорно сврзно ткиво, мускули или коски.
Претходникот на диференцирата масна клетка се нарекува липобласт, а туморот од овој тип на клетка е познат како липобластом.
3 Функција
3.1 Turnover на клетки
Се покажало дека масните клетки во некои глувци се намалуваат во број како резултат на подолготрајно гладување, а други својства биле набљудувани при изложување на ладно.
Кога адипоцитите во телото го достигнуваат својот максимален капацитет за складирање на масти, тие можат подлежат на делба и да се зголемат во број за да се овозможи складирање на дополнителни масти.
Возрасни стаорци од различни соеви станале обезни откако биле хранети со силно вкусна храна за време од неколку месеци. Анализата на морфологијата на нивното адипозно ткиво покажа зголемување како во големината на адипоцитите, така и во нивниот број во повеќето масни депоа. Повторно воведување на нормално вкусна храна кај таквите животни доведе до период на загуба на тежина која подразбираше враќање само на нормалната големина на адипоцитите. Бројот на адипоците остана во покаченото ниво постигнато за време на стекнувањето телесна тежина.
Според некои извештаи и учебници, бројот на адипоцити може да се зголеми во детството и адолесценцијата, иако количината е обично постојана кај возрасните. Поединци кои стануваат обезни како возрасни, за разлика од адолесценти, немаат повеќе адипоцити отколку што имале претходно.
Луѓето кои биле обезни уште од нивното детство главно имаат зголемен број на масни клетки. Луѓето кои стануваат обезни како возрасни можно е да немаат повеќе клетки отколку нивните соврсници со нормална тежина, но, кај нив масните клетки се поголеми. Општо земено, луѓе со вишок на масни клетки имаат поголеми потешкотии да загубат тежина и да ја одржат тежината по салбеењето, за разлика од обезните, кои само имаат зголемени масни клетки.
Телесните масни клетки имаат регионални одговори на прекумерното хранење што било проучено кај возрасни лица. Во горниот дел од телото, зголемувањето на големината на адипоцитите корелирало со стекнувањето маснотии во горниот дел од телото; сепак, бројот на масни клетки не бил значително променет. За разлика од одговорот на масните клетки на горниот дел од телото, бројот на адипоцити во долниот дел на телото значително се зголемил за време на експериментот. Забележително, во големината на адипоцитите на долниот дел од телото немало промена.
Приближно 10% од масните клетки се обновуваат годишно кај сите возрасни години без значително зголемување на вкупниот број на адипоцити во зрела возраст.
3.2 Адаптација
Дебелината (обезноста) се одликува со проширување на масната маса, преку зголемување на големината на адипоцитите (хипертрофија) и, во помала мера, клеточна пролиферација (хиперплазија). Во масните клетки на обезни лица, постои зголемено продукција на модулатори на метаболизмот, како што се глицерол, хормони, хемокини кои стимулираат макрофаги и про-воспалителни цитокини, што доведуваат до развој на инсулинска резистенција.
Продукцијата на масти во адипоцитите е силно стимулирана од инсулин. Со контролирање на активноста на пируват дехидрогеназата и ензимите на ацетил-КоА карбоксилаза, инсулинот промовира синтеза на незаситени масни киселини. Исто така, промовира внесување на гликоза и предизвикува индуцирање на транскрипцискиот фактор SREBF1, кој ја активира транскрипцијата на гените кои ја стимулираат липогенезата.
SREBF1 (sterol regulatory element-binding factor 1, мк: стерол-регулаторен-елемент-врзувачки фактор 1) е транскрипциски фактор кој се синтетизира како неактивна претходничка белковина, вметнат во мембраната на Ендоплазматскиот ретикулум (ЕР) со помош на два трансмембрнски завојници. Исто така, во мембраната на ЕР е закотвен и SCAP (SREBF-cleavagae activating protein), кој го врзува SREBF1. Комплексот SREBF1-SCAP се задржува во мембраната на ЕР преку INSIG1 (инсулин-индуциран ген 1 белковина). Кога нивото на стерол се исцрпува, INSIG1 го ослободува SCAP и комплексот SREBF1-SCAP сега може да се сортира во транспортни везикули обложени со COPII кои се извезуваат (експортираат) од ЕР кон Голџи. Во Голџи, SREBF1 протеолитички се отцепува и се ослободува како транскрипциски активна, зрела белковина. Потоа е способен да се транслоцира во јадрото и да ја активира експресијата на неговите целни гени.
Клиничките студии покажале дека и покрај тоа што инсулинската резистенција обично се поврзува со дебелина, фосфолипидите на мембраната на адипоцитите кај обезни пациенти обично покажуваат зголемен степен на незаситеност на масните киселини. Се чини дека ова упатува на адаптивен механизам што му на адипоцитот овозможува да ја одржи функционалноста, и покрај зголемените потреби за складирање на масти, поврзани со обезност и инсулинска резистентност.
Една студија спроведена во 2013 година откри дека, иако изразот на mRNA на INSIG1 и SREBF1 е намален во масното ткиво на дебели глувци и луѓе, количината на активен SREBF1 е зголемена во споредба со нормалните глувци и не-обезни пациенти. Оваа надолна регулација (анг. downregulation) на експресијата на INSIG1 во комбинација со зголемувањето на зрелиот SREBF1 исто така колерирала со одржувањето на експресијата на генот на SREBF1. Оттука, се чини дека, со надолна регулација на INSIG1, доаѓа до ресетирање на врската INSIG1/SREBF1, овозможувајќи одржување на нивоа на активен SREBF1. Се чини дека ова помага да се компензираат антилипогените ефекти на инсулинска резистенција и со тоа да се зачуваат способностите за складирање на маснотии на масните клетки, како и достапноста на соодветни нивоа на незаситеност на масни киселини наспроти нутритивниот притисок кај обезноста.
3.3 Ендокрина улога
Адипоцитите можат да синтетизираат естрогени од андрогени, што имањето слаба тежина или прекумерна тежина потенцијално можат да претставуваат ризични фактори за неплодност. Дополнително, адипоцитите се одговорни за производството на хормонот лептин. Лептинот е важен во регулирањето на апетитот и делува како фактор на ситост.