Tecido adiposo marrón

O tecido adiposo marrón, tamén chamado graxa marrón ou parda, é un dos dous tipos de tecido adiposo; o outro é o tecido adiposo branco (ou graxa branca), que é máis abundante. O tecido adiposo marrón atópase en case todos os mamíferos.
A clasificación da graxa marrón comprende dúas poboacións celulares distintas con funcións similares. A primeira ten unha orixe embriolóxica común coas células musculares, e atópase nos depósitos corporais "clásicos" máis grandes. A segunda desenvólvese a partir de adipocitos brancos que son estimulados polo sistema nervioso simpático. Estes adipocitos encóntranse intercalados entre o tecido adiposo branco e tamén se chaman 'beixes' e, na literatura inglesa, tamén brite (do inglés brown in white, marrón en branco).
O tecido adiposo marrón é especialmente abundante nos neonatos e en mamíferos que hibernan. Tamén está presente e é metabolicamente activo en persoas adultas, pero a súa presenza en humanos decrece coa idade. A súa función primaria é a termorregulación. Ademais da calor producida polos músculos ao tremer co frío, o tecido adiposo marrón produce calor por termoxénese sen tremer. A utilización como diana terapéutica da graxa marrón para tratar a obesidade humana é un campo de investigación moi activo.
A diferenza dos adipocitos brancos, que conteñen unha soa pinga de lípidos, os adipocitos marróns conteñen numerosas pingas pequenas e un número moito maior de mitocondrias (as cales conteñen ferro), que lle dan ao tecido a súa cor marrón ou parda. A graxa marrón tamén contén máis capilares que a branca. Estes fornecen o oxíxeno e nutrientes que precisa o tecido e distribúen a calor producida polo corpo. Localización e clasificación
A presenza de tecido adiposo marrón en humanos adultos descubriuse en 2003 durante os escaneos de tomografía de emisión de positróns (FDG-PET) para detectar cancros metastáticos. Usando estes escaneos e datos de autopsias humanas, identificáronse varios depósitos de tecido adiposo marrón. En nenos pequenos, os depósitos deste tecido inclúen, entre outros, os seguintes: interescapular, supraclavicular, suprarrenal, pericárdico, paraaórtico e depósitos arredor do páncreas, riles e traquea. Estes depósitos fanse gradualmente máis similares á graxa branca durante a vida adulta. En adultos, os depósitos que se detectan máis frecuentemente nos escaneos de FDG-PET son o supraclavicular, o paravertebral, o mediastinal, o paraaórtico e o suprarenal. Queda por determinar se estes depósitos son de tecido adiposo marrón 'clásico' ou de graxa beixe.
A graxa marrón en humanos na literatura científica e popular refírese a dúas posibles poboacións de células definidas tanto pola súa localización anatómica coma pola súa morfoloxía celular. Ambas as dúas teñen en común que presentan pequenas pingas de lípidos e numerosas mitocondrias ricas en ferro, o que lle dá a súa aparencia marrón ou parda. A graxa marrón "clásica" atópase en depósitos moi vascularizados en localizacións anatómicas bastante consistentes, como entre as omoplatas, arredor dos riles, o pescozo, na área supraclavicular e ao longo da columna. Este ten as células máis pequenas dos dous tipos e con numerosas pequenas pingas lipídicas.
A graxa beixe consta de células inducibles adrenerxicamente, que están dispersas polo tecido adiposo. Ten unha maior variabilidade en canto ao tamaño das pingas lipídicas e unha maior proporción de pingas lipídicas en relación ao número de mitocondrias que os adipocitos da graxa branca, o que lle dá unha aparencia marrón máis clara. Desenvolvemento
As células da graxa marrón proceden da capa embrionaria media, o mesoderma, que tamén é a orixe dos miocitos (células musculares), adipocitos e condrocitos (células da cartilaxe).
A poboación clásica de células da graxa marrón e a de células musculares parecen derivar da mesma poboación de células nais do mesoderma, o mesoderma paraxial. Ambas as dúas teñen a capacidade intrínseca de activar o promotor do factor mioxénico 5 (Myf5), un carácter só asociado con miocitos e esta poboación de células da graxa marrón. Os proxenitores das células da graxa branca tradicionais e os da graxa marrón inducida adrenerxicamente non teñen a capacidade de activar o promotor de Myf5. Tanto os adipocitos brancos coma os marróns poden derivar de pericitos, as células que rodean os vasos sanguíneos que percorren o tecido adiposo branco. Porén, non ocorre o mesmo en canto á presenza da proteína Myf5, que está implicada na presenza de moitos tecidos.
Adicionalmente, as células musculares que eran cultivadas co factor de transcrición PRDM16 convertíanse en células da graxa marrón, e as células da graxa marrón sen PRDM16 convertíanse en células musculares. Función
As mitocondrias das células eucariotas utilizan combustibles metabólicos para producir adenosín trifosfato (ATP), molécula na que se almacena enerxía. Este proceso implica almacenar primeiro a enerxía como un gradiente de protóns (H+), tamén chamado forza protón-motriz, a través da membrana mitocondrial interna. Esta enerxía utilízase para a síntese de ATP cando os protóns flúen a través da membrana (a favor do seu gradiente de concentración) a través do complexo da ATP sintase; isto coñécese como quimiosmose.
En animais endotermos, a calor corporal mantense sinalándolle á mitocondria que permita que os protóns regresen seguindo o seu grandiente sen produciren ATP (fuga de protóns). Isto pode ocorrer porque existe unha ruta alternativa para os protóns a través dunha proteína desacoplante da membrana mitocondrial interna. Esta proteína é a proteína desacoplante 1, tamén chamada termoxenina ou UCP1, que facilita o retorno dos protóns despois de que foron bombeados activamente fóra da matriz mitocondrial ao espazo intermembrana pola cadea de transporte de electróns. Esta ruta alternativa para os protóns desacopla a fosforilación oxidativa (non hai produción de ATP) e a enerxía da forza protón-motriz libérase en forma de calor.
En certa medida, todas as células dos animais endotermos liberan calor, especialmente cando a temperatura corporal está por debaixo dun limiar regulatorio. Porén, o tecido adiposo marrón está altamente especializado en realizar esta termoxénese sen que se teña á vez que tremer polo frío. Primeiro, cada unha destas células ten un alto número de mitocondrias en comparación coas células máis típicas. En segundo lugar, estas mitocondrias teñen unha concentración maior da normal de termoxenina na membrana interna.
Nenos pequenos
En neonatos a graxa marrón constitúe un 5% da masa corporal e está localizada nas costas, ao longo da metade superior da columna e na zona dos ombreiros. Ten grande importancia para evitar a hipotermia, xa que o frío letal é unha causa importante de risco de morte para os neonatos prematuros.
Numerosos factores fan que os neonatos sexan máis susceptibles ao frío que os adultos: Unha maior proporción de área superficial corporal (proporcional á perda de calor) respecto do volume corporal (proporcional á produción de calor).
Unha maior área superficial corporal da cabeza.
Unha baixa cantidade de musculatura e da capacidade de tremer polo frío.
Unha falta de illamento térmico, por exemplo, de graxa subcutánea e pelo corporal moi delgado (especialmente en nenos nacidos prematuramente).
Unha incapacidade de moverse para irse dos lugares fríos ou con correntes de aire ou materiais que absorben a calor.
Unha incapacidade de usar modos adicionais de manterse quente (por exemplo, secar a pel, poñerse roupa, buscar lugares máis cálidos ou realizar exercicio físico)
Un sistema nervioso que non está completamente desenvolvido e non responde rapidamente e de forma axeitada ao frío (por exemplo, contraendo os vasos sanguíneos da pel e de debaixo da pel: vasoconstrición).
A produción de calor na graxa marrón proporciona ao meniño un medio alternativo de regulación térmica.
Adultos
Pensábase que unha vez que os meniños crecen, a maioría das mitocondrias deste tecido (que son as responsables de que teña cor marrón) deaparecen, e o tecido faise similar en función e aparencia á graxa branca. En raros casos, a graxa marrón continúa crecendo en vez de involucionar; isto causa un tumor coñecido como hibernoma. Sábese que a graxa marón non está relacionada coa graxa branca, senón co músculo esquelético.
Os estudos feitos usando escaneos por tomografía de emisión de positróns de humanos adultos mostrou que o tecido adiposo marón aínda está presente na maioría dos adltos na parte superior do peito e pescozo (especialmente paravertebralmente). Os depósitos restantes fanse máis visibles (incrementando a captación de trazadores, o que significa máis actividade metabólica) coa exposición ao frío, e menos visibles se se administra un beta bloqueante adrenérxico antes do escaneo. Estes descubrimentos poderían levar a atopar novos métodos de perda de peso, xa que a graxa marrón toma moléculas calóricas da graxa normal e quéimaas. Os científicos conseguiron estimular o crecemento da graxa marrón en ratos. Un estudo con ratos knockout APOE mostrou que a exposición ao frío promociona o crecemento e inestabilidade de placas ateroscleróticas. O estudo cos ratos realizouse con temperaturas baixas sostidas de 4 °C durante 8 semanas que puideron causar unha condición de estrés, debido ao cambio forzado rápido en vez de ter realizado unha aclimatización máis segura, que podería usarse para comprender o efecto sobre adultos humanos de reducións modestas da temperatura ambiente de só 5 a 10 °C. Ademais, varios estudos máis recentes documentaron os beneficios substanciais da exposición ao frío en múltiples especies inclíndo os humanos, por exemplo os investigadores concluíron que "a activación do tecido adiposo marrón é unha posibilidade terapéutica poderosa para mellorar a hiperlipidemia e protexer da aterosclerose" e que a activación da graxa marrón reduce os niveis plasmáticos de triglicéridos e colesterol e atenúa o desenvolvemento da aterosclerose inducida pola dieta.
Cómpre facer estudos a longo prazo en adultos humanos para establecer un balance de beneficios e riscos, en combinación coa investigación histórica das condicións da vida das recentes xeracións humanas antes do actual incremento do empeoramento da saúde relacionado coa acumulación excesiva de graxa branca. Os estudos farmacolóxicos utilizando agonistas dos β3-adrenoceptores mostraron que se aumentaba a actividade metabólica da glicosa do tecido adiposo marrón en roedores.
Investigacións adicionais atoparon o seguinte: A activación de tecido adiposo marrón mellora a homeostase da glicosa e a sensibilidade á insulina en humanos, suxerindo que as persoas cun funcionamento da insulina alterado poderían beneficiarse da activación do tecido adiposo marrón; porén, hai unha aplicación máis ampla dado que hai investigacións que mostran que mesmo as elevacións moderadas da glicosa sanguínea en individuos sans están asociadas con danos que co tempo sofren moitos órganos como os ollos, tendóns, sistema endotelial/cardiovascular e cerebro, e ten como resultado niveis máis altos de produtos finais da glicación avanzada prexudiciais.
A activación do tecido adiposo pode xogar un importante papel na saúde e densidade ósea.
A activación do tecido adiposo marrón pola exposición ao frío incremena os niveis de adiponectina, e só dúas horas de exposición ao frío o resultado é un incremento do 70% da adiponectina circulante en persoas do sexo masculino adultas. As persoas centenarias (tanto homes coma mulleres) e a súa descendencia teñen unhas características xenéticas que aumentan a adiponectina, e teñen un maior nivel de adiponectina circulante, o que indica unha ligazón entre a lonxevidade e a podución de adiponectina. Ademais, as altas concentracións no plasma de adiponectina en persoas centenarias foron asociadas con indicadores metabólicos favorables, e cuns baixos niveis de proteína C-reactiva e E-selectina.
O incremento da exposición ao frío aumenta a circulación de irisina. A irisina mellora a sensibilidade á inslina, incrementa a calidade dos ósos, está implicada na construción de masa muscular magra, e axuda a reducir a obesidade ao converter a graxa branca en graxa marrón, proporcionando moitos dos beneficios do exercicio. Os centenarios sans caracterízanse por un incremento dos niveis séricos de irisina, mentres que os niveis desta hormona eran significativamenre máis baixos en pacientes xoves con infarto de miocardio. Estes descubrimentos poden incentivar máis investigacións sobre o papel prestado pola irisina non só nos trastornos vasculares senón tamén na modulación da duración da vida.
A produción do factor de crecemento de fibroblastos 21 (FGF-21) foi documentada como un camiño cara á lonxevidade. A activación do tecido adiposo marrón por exposición ao frío regula á alza o factor de crecemento de fibrobalstos 21 circulante en humanos nun 37%. O FGF21 mellora a sensibilidade á insulina e o metabolismo da glicosa, o que pode explicar parcialmente os seus beneficios promotores da lonxevidade.
A temperaturas ambientais basais, o HDAC3 facilita a expresión de UCP1 e o programa da graxa marrón termoxénica para asegurar a supervivencia ao frío aguda por medio da desacetilación e activación do PGC-1alfa.
A exposición ao frío incrementa a fosforilación/actividade da SIRT1 tanto no músculo esquelético coma no tecido adiposo marón, incrementando a termoxénese e a sensibilidade á insulina por desacetilación da PGC-1alfa e outras proteínas diana. Os niveis elevados de SIRT1 en persoas están asociados cun incremento da lonxevidade humana. A SIRT1 (e outras sirtuínas) teñen moitos efectos metabólicos, pero un moi importante para mellorar a saúde e lonxevidade é que o SIRT1 incrementa a sensibilidade á insulina e o control da glicosa no múculo esquelético, desencadea a conversión da graxa branca en marrón e incrementa a actividade do tecido adiposo marrón. Outros animais
O tecido adiposo marrón interescapular dos roedores denomínase con frecuencia e de forma inapropiada glándula da hibernación. Isto fai que pareza que é un tipo de glándula, cando en realidade é unha porción de tecido adiposo que está entre as escápulas dos animais roedores. Esta acumulación de tecido adiposo marrón está dividida en dous lobos, lembra unha primitiva glándula que regule a liberación de diversas hormonas. A función deste tecido parece que é o almacenamento de lípidos de cadea media ou pequena para o seu consumo metabólico durante a hibernación; a estrutrua pequena dos lípidos permite usar unha vía máis rápida de produción de enerxía que a glicólise.
En estudos nos que estaba lesionado o tecido adiposo marrón interescapular de ratas, demostrouse que as ratas tiñan dificultade en regular o seu peso corporal normal.
Os mamíferos de vidas máis longas, como morcegos (30 anos) e ratas toupa espidas (32 anos), teñen todos unha gran cantidade de tecido adiposo marrón cunha alta actividade. Porén, é improbable que a graxa marrón exerza un papel na regulación da temperatura corporal de moitos mamíferos de corpo grande, xa que o xene UCP1, que codifica a proteína termoxénica clave dese tecido, foi inactivado durante a evolución de varias liñaxes (por exemplo, cabalos, elefantes, sirénidos, baleas e hiracoideos). Unha proporción reducida área superficial/volume entre as especies de corpo grande fai decrecer a perda de calor, diminuíndo as demandas termoxénicas necesarias para manter a temperatura corporal. A perda da UCP1 noutras especies (por exemplo, pangolíns, armadillos, preguiceiros e osos formigueiros) pode estar ligada a presións selectivas que favorecen as baixas taxas metabólicas.