Freie Fettsäuren (FFAs) werden durch Lipoproteinlipase (LPL) aus Lipoproteinen freigesetzt und gelangen in die Adipozyten, wo sie durch Veresterung mit Glycerin wieder zu Triglyceriden zusammengesetzt werden. Menschliches Fettgewebe enthält etwa 87% Lipide.

Es gibt einen konstanten Fluss von FFAs, die in das Fettgewebe eindringen und es verlassen. Die Nettorichtung dieses Flusses wird durch Insulin und Leptin gesteuert – wenn Insulin erhöht ist, gibt es einen Nettofluss von FFA nach innen, und nur wenn Insulin niedrig ist, kann FFA Fettgewebe verlassen. Die Insulinsekretion wird durch hohen Blutzucker stimuliert, der durch den Verzehr von Kohlenhydraten entsteht.

Beim Menschen wird die Lipolyse (Hydrolyse von Triglyceriden zu freien Fettsäuren) durch die ausgewogene Kontrolle der lipolytischen B-adrenergen Rezeptoren und der durch a2A-adrenerge Rezeptoren vermittelten Antilipolyse gesteuert.

Fettzellen spielen eine wichtige physiologische Rolle bei der Aufrechterhaltung des Triglycerid- und freien Fettsäurespiegels sowie bei der Bestimmung der Insulinresistenz. Bauchfett hat ein anderes Stoffwechselprofil – es ist anfälliger für Insulinresistenz. Dies erklärt in hohem Maße, warum zentrale Adipositas ein Marker für eine gestörte Glukosetoleranz ist und ein unabhängiger Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist (auch ohne Diabetes mellitus und Bluthochdruck). Studien an weiblichen Affen an der Wake Forest University (2009) entdeckten, dass Personen, die unter höherem Stress leiden, einen höheren Anteil an viszeralem Fett in ihrem Körper haben. Dies deutet auf eine mögliche Ursache-Wirkungs-Verbindung zwischen den beiden hin, wobei Stress die Ansammlung von viszeralem Fett fördert, was wiederum hormonelle und metabolische Veränderungen verursacht, die zu Herzerkrankungen und anderen Gesundheitsproblemen beitragen.Jüngste Fortschritte in der Biotechnologie haben die Gewinnung adulter Stammzellen aus Fettgewebe ermöglicht, wodurch das Nachwachsen von Gewebe mit den eigenen Zellen eines Patienten stimuliert werden kann. Darüber hinaus können Stammzellen aus Fettgewebe von Mensch und Tier Berichten zufolge effizient in induzierte pluripotente Stammzellen umprogrammiert werden, ohne dass Feeder-Zellen erforderlich sind. Die Verwendung von patienteneigenen Zellen verringert die Wahrscheinlichkeit einer Gewebeabstoßung und vermeidet ethische Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung humaner embryonaler Stammzellen. Eine wachsende Zahl von Beweisen legt auch nahe, dass verschiedene Fettdepots (d. H. Abdominal, omental, Perikard) Stammzellen aus Fettgewebe mit unterschiedlichen Eigenschaften ergeben. Diese depotabhängigen Merkmale umfassen Proliferationsrate, Immunphänotyp, Differenzierungspotential, Genexpression sowie Empfindlichkeit gegenüber hypoxischen Kulturbedingungen. Der Sauerstoffgehalt scheint eine wichtige Rolle für den Stoffwechsel und allgemein für die Funktion von aus Fett gewonnenen Stammzellen zu spielen.

Fettgewebe ist eine wichtige periphere Quelle von Aromatase bei Männern und Frauen und trägt zur Produktion von Estradiol bei.

Aus Fett gewonnene Hormone umfassen:

• Adiponektin
• Resistin
• Plasminogenaktivator Inhibitor-1 (PAI-1)
• TNFa
• IL-6
• Leptin
• Estradiol (E2)

Fettgewebe sezernieren auch eine Art von Zytokinen (Zell-zu-Zell-Signalproteine), die als adipokine (adipöse Zytokine), die bei Adipositas-assoziierten Komplikationen eine Rolle spielen. Perivaskuläres Fettgewebe setzt Adipokine wie Adiponektin frei, die die kontraktile Funktion der von ihnen umgebenden Gefäße beeinflussen.

Brown fatEdit

Braune Fettzelle

Braunes Fett oder braunes Fettgewebe (BAT) ist eine spezialisierte Form von Fettgewebe, die für die adaptive Thermogenese wichtig ist bei Menschen und anderen Säugetieren. BAT kann Wärme erzeugen, indem es die Atmungskette der oxidativen Phosphorylierung innerhalb der Mitochondrien durch gewebespezifische Expression von uncoupling Protein 1 (UCP1) „entkoppelt“. BAT befindet sich hauptsächlich um den Hals und große Blutgefäße des Thorax, wo es effektiv im Wärmeaustausch wirken kann. BAT wird bei Kälteeinwirkung durch die Freisetzung von Katecholaminen aus sympathischen Nerven robust aktiviert, was zu einer UCP1-Aktivierung führt. Die BVT-Aktivierung kann auch als Reaktion auf Überfütterung auftreten. Die UCP1-Aktivität wird durch langkettige Fettsäuren stimuliert, die nach der Aktivierung des β-adrenergen Rezeptors produziert werden. Es wird vorgeschlagen, dass UCP1 als Fettsäureprotonensymporter fungiert, obwohl der genaue Mechanismus noch nicht geklärt ist. Im Gegensatz dazu wird UCP1 durch ATP, ADP und GTP gehemmt.

Versuche, diesen Prozess pharmakologisch zu simulieren, blieben bisher erfolglos. Techniken zur Manipulation der Differenzierung von „braunem Fett“ könnten in Zukunft zu einem Mechanismus für die Gewichtsverlusttherapie werden, der das Wachstum von Gewebe mit diesem spezialisierten Stoffwechsel fördert, ohne es in anderen Organen zu induzieren.Bis vor kurzem wurde angenommen, dass braunes Fettgewebe in erster Linie auf Säuglinge beim Menschen beschränkt ist, aber neue Beweise haben diesen Glauben nun aufgehoben. Metabolisch aktives Gewebe mit ähnlichen Temperaturreaktionen wie braunes Fettgewebe wurde erstmals 2007 im Nacken und Rumpf einiger menschlicher Erwachsener berichtet, und das Vorhandensein von braunem Fettgewebe bei menschlichen Erwachsenen wurde später histologisch in denselben anatomischen Regionen nachgewiesen.

Beige Fett und WAT Bräunungbearbeiten

Die Bräunung von WAT, auch als „Beiging“ bezeichnet, tritt auf, wenn Adipozyten in WAT-Depots Merkmale von BAT entwickeln. Beige Adipozyten nehmen ein multilokuläres Aussehen an (enthalten mehrere Lipidtröpfchen) und erhöhen die Expression von Entkopplungsprotein 1 (UCP1). Dabei werden diese normalerweise Energie speichernden Adipozyten zu Energie freisetzenden Adipozyten.Die Kalorienverbrennungskapazität von braunem und beigem Fett wurde ausführlich untersucht, da sich die Forschungsbemühungen auf Therapien zur Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes konzentrieren. Das Medikament 2,4-Dinitrophenol, das ähnlich wie UCP1 auch als chemischer Entkoppler wirkt, wurde in den 1930er Jahren zur Gewichtsreduktion eingesetzt. Es wurde jedoch schnell abgesetzt, als eine übermäßige Dosierung zu unerwünschten Nebenwirkungen wie Hyperthermie und Tod führte. β3-Agonisten, wie CL316,243, wurden auch am Menschen entwickelt und getestet. Die Verwendung solcher Arzneimittel hat sich jedoch aufgrund mehrerer Herausforderungen als weitgehend erfolglos erwiesen, einschließlich unterschiedlicher Speziesrezeptorspezifität und schlechter oraler Bioverfügbarkeit.

Kälte ist ein primärer Regulator von BAT-Prozessen und induziert deren Bräunung. Die Bräunung als Reaktion auf chronische Kälteexposition ist gut dokumentiert und ein reversibler Prozess. Eine Studie an Mäusen zeigte, dass die kälteinduzierte Bräunung in 21 Tagen vollständig rückgängig gemacht werden kann, wobei die UCP1 innerhalb von 24 Stunden messbar abnimmt. Eine Studie von Rosenwald et al. wenn die Tiere einer kalten Umgebung erneut ausgesetzt werden, nehmen dieselben Adipozyten einen beigen Phänotyp an, was darauf hindeutet, dass beige Adipozyten erhalten bleiben.

Transkriptionsregulatoren sowie eine wachsende Anzahl anderer Faktoren regulieren die Induktion von Beigefett. Vier Regulatoren der Transkription sind von zentraler Bedeutung für WAT Browning und dienen als Ziele für viele der Moleküle, von denen bekannt ist, dass sie diesen Prozess beeinflussen. Dazu gehören Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor-Gamma (PPARy), PR-Domäne-16 (PRDM16), Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor-Gamma-Coaktivator 1 alpha (PGC-1α) und früher B-Zell-Faktor-2 (EBF2).

Die Liste der Moleküle, die die Bräunung beeinflussen, ist in direktem Verhältnis zur Popularität dieses Themas gewachsen und entwickelt sich ständig weiter, je mehr Wissen erworben wird. Zu diesen Molekülen gehören Irisin und Fibroblastenwachstumsfaktor 21 (FGF21), die gut untersucht wurden und als wichtige Regulatoren der Bräunung angesehen werden. Irisin wird als Reaktion auf Bewegung aus dem Muskel ausgeschieden und erhöht nachweislich die Bräunung, indem es auf beige Präadipozyten einwirkt. FGF21, ein Hormon, das hauptsächlich von der Leber ausgeschieden wird, hat großes Interesse geweckt, nachdem es durch seine Wirkung auf PGC-1α als wirksamer Stimulator der Glukoseaufnahme und als Bräunungsregulator identifiziert wurde. FGF21 kann auch als Reaktion auf Bewegung und eine proteinarme Ernährung ausgeschieden werden, obwohl letzteres nicht gründlich untersucht wurde. Daten aus diesen Studien legen nahe, dass Umweltfaktoren wie Ernährung und Bewegung wichtige Vermittler der Bräunung sein können. Bei Mäusen wurde festgestellt, dass Beiging durch die Produktion von Methionin-Enkephalin-Peptiden durch angeborene lymphoide Typ-2-Zellen als Reaktion auf Interleukin 33 auftreten kann.

Genomik und Bioinformatik-Tools Browning zu studierenedit

Aufgrund der komplexen Natur des Fettgewebes und einer wachsenden Liste von Browning regulatorischen Molekülen, besteht ein großes Potenzial für die Verwendung von Bioinformatik-Tools Studie in diesem Bereich zu verbessern. Studien über die Bräunung von HAUT haben stark von den Fortschritten in diesen Techniken profitiert, da beiges Fett als therapeutisches Ziel für die Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes schnell an Popularität gewinnt.

DNA Microarray ist ein bioinformatisches Werkzeug zur gleichzeitigen Quantifizierung der Expressionsniveaus verschiedener Gene und wurde in großem Umfang bei der Untersuchung von Fettgewebe verwendet. Eine solche Studie verwendete eine Microarray-Analyse in Verbindung mit der Ingenuity IPA-Software, um Veränderungen der WAT- und BAT-Genexpression zu untersuchen, wenn Mäuse Temperaturen von 28 und 6 ° C ausgesetzt waren. Die am deutlichsten hoch- und herunterregulierten Gene wurden dann identifiziert und zur Analyse differentiell exprimierter Signalwege verwendet. Es wurde entdeckt, dass viele der Wege, die in WAT nach Kälteexposition hochreguliert werden, auch in BAT stark exprimiert werden, wie oxidative Phosphorylierung, Fettsäuremetabolismus und Pyruvatmetabolismus. Dies deutet darauf hin, dass ein Teil der Adipozyten bei 6 °C zu einem beigen Phänotyp wechselte. auch Mikroarray-Analyse verwendet, um zu zeigen, dass Insulinmangel die Differenzierung von beigen Adipozyten hemmt, aber nicht ihre Fähigkeit zur Bräunung stört. Diese beiden Studien zeigen das Potenzial für die Verwendung von Microarray bei der Untersuchung von WAT Browning.

Die RNA-Sequenzierung (RNA-Seq) ist ein leistungsfähiges Rechenwerkzeug, das die Quantifizierung der RNA-Expression für alle Gene innerhalb einer Probe ermöglicht. Die Einbeziehung von RNA-Seq in Browning-Studien ist von großem Wert, da sie eine bessere Spezifität, Sensitivität und einen umfassenderen Überblick über die Genexpression bietet als andere Methoden. RNA-Seq wurde sowohl in Human- als auch in Mausstudien verwendet, um beige Adipozyten nach ihren Genexpressionsprofilen zu charakterisieren und potenzielle therapeutische Moleküle zu identifizieren, die den Beige-Phänotyp induzieren können. Eine solche Studie verwendete RNA-Seq, um Genexpressionsprofile von WAT von Wildtyp-Mäusen (WT) und solchen zu vergleichen, die den frühen B-Zell-Faktor-2 (EBF2) überexprimieren. WAT von den transgenen Tieren zeigte ein braunes Fettgenprogramm und hatte eine verringerte WAT-spezifische Genexpression im Vergleich zu den WT-Mäusen. Somit wurde EBF2 als potenzielles therapeutisches Molekül identifiziert, um Beiging zu induzieren.Chromatinimmunpräzipitation mit Sequenzierung (ChIP-seq) ist eine Methode zur Identifizierung von Proteinbindungsstellen auf DNA und zur Beurteilung von Histonmodifikationen. Dieses Instrument hat die Untersuchung der epigenetischen Regulation der Bräunung ermöglicht und hilft, die Mechanismen aufzuklären, durch die Protein-DNA-Wechselwirkungen die Differenzierung beiger Adipozyten stimulieren. Studien zur Beobachtung der Chromatinlandschaften beiger Adipozyten haben ergeben, dass die Adipogenese dieser Zellen auf die Bildung zellspezifischer Chromatinlandschaften zurückzuführen ist, die das Transkriptionsprogramm regulieren und letztendlich die Differenzierung steuern. Unter Verwendung von ChIP-seq in Verbindung mit anderen Tools haben neuere Studien über 30 transkriptionelle und epigenetische Faktoren identifiziert, die die Entwicklung von Adipozyten beeinflussen.

Genetikbearbeiten

Die Thrifty-Gen-Hypothese (auch Hungerhypothese genannt) besagt, dass der Körper in einigen Populationen in Zeiten des Überflusses effizienter Fett zurückhalten und dadurch in Zeiten der Nahrungsmittelknappheit eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Hunger entwickeln kann. Diese Hypothese, die ursprünglich im Zusammenhang mit Glukosestoffwechsel und Insulinresistenz vorgebracht wurde, wurde von physikalischen Anthropologen, Physiologen und dem ursprünglichen Befürworter der Idee selbst in Bezug auf diesen Kontext diskreditiert, obwohl sie laut ihrem Entwickler in anderen Kontexten „so lebensfähig bleibt wie beim ersten Fortschritt“.

Im Jahr 1995, Jeffrey Friedman, in seiner Residenz an der Rockefeller University, zusammen mit Rudolph Leibel, Douglas Coleman et al. entdeckte das Protein Leptin, das der genetisch übergewichtigen Maus fehlte. Leptin wird im weißen Fettgewebe produziert und signalisiert dem Hypothalamus. Wenn der Leptinspiegel sinkt, interpretiert der Körper dies als Energieverlust und der Hunger nimmt zu. Mäuse, denen dieses Protein fehlt, essen, bis sie viermal so groß sind wie normal.Leptin spielt jedoch eine andere Rolle bei ernährungsbedingter Fettleibigkeit bei Nagetieren und Menschen. Da Adipozyten Leptin produzieren, sind die Leptinspiegel bei Adipösen erhöht. Der Hunger bleibt jedoch bestehen, und wenn der Leptinspiegel aufgrund von Gewichtsverlust sinkt, steigt der Hunger. Der Abfall von Leptin wird besser als Hungersignal angesehen als der Anstieg von Leptin als Sättigungssignal. Erhöhtes Leptin bei Adipositas ist jedoch als Leptinresistenz bekannt. Die Veränderungen, die im Hypothalamus zu einer Leptinresistenz bei Adipositas führen, stehen derzeit im Mittelpunkt der Adipositasforschung.

Gendefekte im Leptin-Gen (ob) sind bei Adipositas beim Menschen selten. Bis Juli 2010 wurden weltweit nur 14 Personen aus fünf Familien identifiziert, die ein mutiertes ob—Gen tragen (von denen eine die erste identifizierte Ursache für genetische Fettleibigkeit beim Menschen war) — zwei Familien pakistanischer Herkunft leben in Großbritannien, eine Familie lebt in der Türkei, eine in Ägypten und eine in Österreich – und zwei weitere Familien wurden gefunden, die einen mutierten Ob-Rezeptor tragen. Andere wurden als genetisch teilweise mangelhaft in Leptin identifiziert, und bei diesen Personen können Leptinspiegel am unteren Ende des normalen Bereichs Fettleibigkeit vorhersagen.Mehrere Mutationen von Genen, an denen die Melanocortine (die in Gehirnsignalen verwendet werden, die mit Appetit assoziiert sind) und ihre Rezeptoren beteiligt sind, wurden auch als Ursache von Fettleibigkeit in einem größeren Teil der Bevölkerung als Leptinmutationen identifiziert.

Physikalische EigenschaftenBearbeiten

Fettgewebe hat eine Dichte von ~0,9 g/ml. Somit schwimmt eine Person mit mehr Fettgewebe leichter als eine Person mit gleichem Gewicht und mehr Muskelgewebe, da Muskelgewebe eine Dichte von 1,06 g / ml aufweist.