Позаклітинні везикули жирової тканини - потенційна роль ожиріння та діабету 2 типу
Сюань Гао
1 Інститут серцево-судинних та медичних наук, Університет Глазго, Глазго, Великобританія
Карлос Саломон
2 Лабораторія біології екзосом, Центр клінічної діагностики, Центр клінічних досліджень Квінслендського університету, Королівський Брісбен та жіноча лікарня, Університет Квінсленда, Брісбен, QLD, Австралія
3 Фармацевтичний факультет, кафедра клінічної біохімії та імунології, Університет Консепсьона, Консепсьйон, Чилі
4 Материнсько-фетальна медицина, Кафедра акушерства та гінекології, Фонд клініки Охснера, Новий Орлеан, Лос-Анджелес, США
5 Mater Research Institute-University of Queensland, Translational Research Institute, Woolloongabba, QLD, Австралія
Діліс Дж. Фрімен
1 Інститут серцево-судинних та медичних наук, Університет Глазго, Глазго, Великобританія
Анотація
Вступ
Протягом останніх декількох десятиліть функція жирової тканини та адипоцитів була широко досліджена через їх центральну роль в енергетичному гомеостазі, ожирінні та діабеті (1, 2). Відкриття адипокінів призвело до визнання ключової ролі продуктів секреції жирової тканини в опосередкуванні наслідків надлишкового накопичення жирової тканини та її більш широкої ролі в обміні речовин. Зовсім недавно секреція жирової тканини позаклітинних везикул (ЕВ) та їх потенційна роль у регуляції метаболізму та розвитку інсулінорезистентності (ІР) та діабету 2 типу стали предметом розслідування. У цій статті буде розглянуто наявні дані про природу ЕВ, що виробляється складовими частинами жирової тканини, та їх потенційний локальний та віддалений вплив на кінцеві органи.
Позаклітинні везикули - це сферичні везикули із зовнішнім ліпідним бішаром, які вивільняються майже з усіх живих клітин від бактерій до багатоклітинних організмів (3). EV класифікуються відповідно до їх розміру та шляху, за допомогою якого вони були утворені (тобто ендоцитарної або плазматичної мембрани). Електромобілі групуються за розміром та походженням як екзосоми (
40–100 нм), мікровезикули (
100–1000 нм), а також апоптотичні тіла (
Структура і функції жирових тканин
Види жирової тканини
Біла жирова тканина людини розподілена по всьому тілу, основні депо класифікуються як підшкірна жирова тканина та вісцеральна жирова тканина (7). Вісімдесят відсотків білої жирової тканини знаходиться в підшкірному відділі, а до 10–20% - у вісцеральному відділі, головним чином навколо брижі та сальника (7). Також є невелика кількість жирової тканини, розташованої навколо кровоносних судин (периваскулярна жирова тканина) та в печінці, м’язах, суглобах та кістковому мозку. У той час як підшкірна жирова тканина функціонує переважно доброякісно як депо для зберігання надлишку жирних кислот, вісцеральна жирова тканина тісніше пов'язана з несприятливим метаболічним та запальним профілем, який спостерігається у осіб із ожирінням та ІЧ (8–10). Запаси коричневої жирової тканини значні у гризунів, але у людей в основному є лише у немовлят або дорослих, які пройшли адаптацію до холоду (11). Коричнева жирова тканина сприяє не тремтячому термогенезу за допомогою експресії роз’єднуючого білка 1 в його мембранах мітохондрій і може відігравати важливу роль в енергетичному гомеостазі (12). Біла жирова тканина може бути індукована для вираження деяких особливостей коричневої жирової тканини, а отримані адипоцити називаються бежевими (13).
Клітинний склад жирової тканини
Жирова тканина містить адипоцити та стромальні клітини, отримані з жиру (рис. (Рис. 1). 1). Адипоцити - основний тип клітин жирової тканини. Надлишок калорій, як жирні кислоти, зберігається в краплях ліпідів у межах адипоцитів у вигляді тригліцеридів. У постпрандіальний період новоутворені менші адипоцити більш жахливо поглинають вільні жирні кислоти, що виділяються з циркулюючих тригліцеридів у ліпопротеїнах плазми ліпопротеїновою ліпазою, що призводить до утворення більших адипоцитів (14). Жирові стромальні клітини містять попередні адипоцити, ендотеліальні клітини, фібробласти, лімфоцити, макрофаги, мієлоїдні клітини, перицити, гладком’язові клітини та мезенхімальні стромальні стовбурові клітини (15). Жирові стромальні клітини підтримують проліферацію та диференціювання преадипоцитів до адипоцитів in vivo та in vitro і секретують різноманітні цитокіни та фактори росту, що чинять потенційні паракринні ефекти (15). похідні жирової тканини мезенхімальні стовбурові клітини (ADSC) мультипотентні і можуть диференціюватися на адипоцити, остеобласти, хондроцити та міоцити (16).
Білі адипоцити та EV, отримані з ADSC. Скорочення: EV, позаклітинна везикула; ADSC, мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з жирової тканини; ІЧ, інсулінорезистентність; TGF, трансформуючий фактор росту; T2DM, цукровий діабет 2 типу; ССЗ, серцево-судинні захворювання; НАЖХП, неалкогольна жирова хвороба печінки.
Розширення жирових тканин
Коли люди страждають ожирінням, надмірне споживання калорій зберігається у вигляді тригліцеридів у адипоцитах білої жирової тканини. Якщо є недостатня ємність у зрілих адипоцитах, нові адипоцити утворюються з попередніх адипоцитів, щоб збільшити ємність зберігання (17). Формування адипоцитів (адипогенез) відбувається у дві фази (18). Перша фаза адипогенезу білої жирової тканини спрямована на диференціацію та передбачає вироблення виділених білих попередніх адипоцитів із мезенхімальних стовбурових клітин. Після здійснення преадипоцити втрачають свою мульти-потенцію і можуть лише диференціюватися в адипоцити або проліферувати. Кінцева диференціація з утворенням зрілих білих адипоцитів призводить до характерного вигляду зрілого адипоцита, що містить одну єдину краплю ліпідів, яка займає майже весь простір всередині клітини. Подібним чином диференціація коричневої жирової тканини включає стадію диференціювання, за якою слід кінцева стадія диференціації (18).
У деяких індивідуумів існує обмежена здатність виробляти зрілі адипоцити з попередніх адипоцитів (гіперплазичне розширення адипоцитів), і замість цього надлишки жирних кислот зберігаються в існуючих зрілих адипоцитах, що призводить до збільшення їх розміру (гіпертрофічне розширення) (19). Більші адипоцити, як правило, є більш дисфункціональними, і вони стають резистентними до інсуліну, що призводить до посилення ліполізу завдяки стійкості до антиліполітичних ефектів інсуліну (8). Збій ангіогенезу та забезпечення адекватного кровопостачання гіпертрофічних адипоцитів призводить до некрозу, інфільтрації макрофагів у жирову тканину та запалення та вивільнення адипокіну. «Розливання» жирних кислот, які неможливо утримувати в підшкірних адипоцитах, призводить до збільшення вісцерального жирового відділу і, зрештою, припливу жирних кислот до ектопічних ділянок, що зберігаються у вигляді внутрішньоклітинних крапель ліпідів у тканинах, таких як печінка та підшлункова залоза. Утворення позаматкового жиру тісно пов’язане з розвитком ІР та T2DM, і особи з обмеженою можливістю розширення адипоцитів, такі як південноазіатці, мають підвищений ризик діабету 2 типу (20).