Rasvasolut ovat pääasiallinen solutyyppi , josta rasvakudos pääasiassa koostuu . Adiposyytit ovat pyöristettyjä soluja, jotka sisältävät yhden tai useamman rasvapisaran sytoplasmassa. Riippuen siitä, kuuluvatko ne valkoiseen vai ruskeaan rasvakudokseen , adiposyytit jaetaan valkoisiin ja ruskeisiin , jotka eroavat morfologisesti ja toiminnallisesti. Valkoiset rasvasolut osallistuvat rasva-aineenvaihduntaan, niillä on kyky kerätä triglyseridejä ja muita lipidejä , joita elimistö käyttää myöhemmin energian tuottamiseen, tuottamaan useita hormoneja ( leptiini , adiponektiini , resistiini ja muut), ruskeat rasvasolut kantavat ulos termogeneesi .
Adiposyytit voivat aiheuttaa kasvaimia – hyvänlaatuisia lipoomia ja pahanlaatuisia liposarkoomia . Rasvan kertyminen rasvasoluihin liittyy läheisesti liikalihavuuden kehittymiseen .
Rasvaa varastoivia rasvakudoksen soluja kutsutaan adiposyyteiksi. Yksittäiset rasvasolut ovat muodoltaan pallomaisia. Rasvakudos jaetaan yleensä valkoiseen ja ruskeaan värinsä mukaan. Valkoisen rasvakudoksen adiposyytti sisältää yhden suuren pisaran neutraalia rasvaa (tällaisia rasvasoluja kutsutaan myös yksisilmäiseksi), joka sijaitsee solun keskiosassa ja jota ympäröi ohut kerros sytoplasmaa, jonka paksunnetussa osassa on litistynyt ydin . Adiposyyttien sytoplasmassa on myös pieniä määriä muita lipidejä : kolesterolia , fosfolipidejä ja vapaita rasvahappoja . Nämä pienet rasvasulkeumat ovat erityisen voimakkaita epäkypsissä rasvasoluissa. Kypsällä rasvasolulla on suuri koko, 50-150 mikronia . Koska ksyleeni ja muut histologisten valmisteiden valmistuksessa käytetyt liuottimet huuhtoutuvat lipidit pois , yksisilmäiset rasvasolut näyttävät tyhjiltä valomikroskoopilla katsottuna [1] .
Ruskeissa rasvakudosrasvasoluissa on valkoisiin rasvakudossoluihin verrattuna enemmän mitokondrioita ja yhden suuren rasvapisaran sijasta ne sisältävät monia pieniä rasvasulkeumia sytoplasmassa (tällaisia rasvasoluja kutsutaan multilokulaarisiksi [2] ). Ruskean värin tarjoaa mitokondrioihin sijoittuneet rautaa sisältävät sytokromipigmentit . Muutokset ruskeassa rasvakudoksessa paaston aikana ovat vähemmän ilmeisiä kuin valkoisessa. Ruskea rasvakudos esiintyy eniten vastasyntyneillä ja lepotilassa olevilla eläimillä [3] , mutta sitä esiintyy myös aikuisilla [4] [5] .
Valkoista rasvakudosta, joka on saanut joitakin ruskean rasvakudoksen ominaisuuksia, kutsutaan "beigeksi rasvaksi"; hänen soluissaan, beige-rasvasoluissa , yhden suuren rasvakudoksen sijasta on useita pienempiä sulkeumia, mitokondrioiden määrä lisääntyy ja termogeniiniproteiinia koodaavan UCP1 - geenin ilmentymistaso kasvaa [6] .
Hiirten ihonalaisessa rasvakudoksessa raskauden ja imetyksen aikana on äskettäin kuvattu neljäs adiposyyttityyppi , jolloin rintarauhasten rasvakudos vähenee merkittävästi, kun taas rauhasosa päinvastoin kasvaa. Äskettäin muodostuneita epiteelisoluja , jotka muodostavat rauhasosan, kutsutaan vaaleanpunaisiksi adiposyyteiksi . Ne johtuvat valkoisten rasvasolujen suorasta transdifferentioitumisesta maitoa epiteelisoluiksi . Vaaleanpunaisten rasvasolujen muodostuminen on palautuvaa, ja imetyksen lopussa ne muuttuvat takaisin valkoisiksi adiposyyteiksi palauttaen rintarauhasen rasvaisen osan [7] .
Rasvakudoksella on tärkeä rooli vapaiden rasvahappojen ja triglyseridien pitoisuuksien ylläpitämisessä veressä, ja se edistää myös insuliiniresistenssin (erityisesti vatsan rasvan) kehittymistä. Rasvasolut voivat varastoida myös ruoasta saatavia ja veressä kiertäviä triglyseridejä osana kylomikroneja , maksan syntetisoimia lipidejä, jotka kiertävät verenkierrossa erittäin pienitiheyksisinä lipoproteiineina , lisäksi vapaita rasvahappoja ja glyserolia voidaan syntetisoida itse rasvasoluissa. Lipoproteiinilipaasi hydrolysoi kylomikronit ja erittäin matalatiheyksiset lipoproteiinit veren kapillaarien luminaalisella pinnalla, kun ne tulevat rasvakudokseen . Vapaat rasvahapot pääsevät adiposyytteihin aktiivisen kuljetus- ja diffuusiomekanismin kautta . Adiposyyteissä rasvahappoja lisätään glyseroli-3-fosfaattiin esteröintireaktion aikana, jolloin muodostuu triglyseridejä, jotka pääsevät rasvapisaroihin [8] .
Rasvakudoksessa on jatkuva vapaiden rasvahappojen saanti ja tuotanto. Tuloksena olevaa vapaiden rasvahappojen liikesuuntaa säätelevät hormonit insuliini ja leptiini . Jos insuliini on kohonnut, vapaiden rasvahappojen pääsy rasvakudokseen ylittää tuotantonsa, ja rasvahappojen vapautuminen rasvakudoksesta on mahdollista vain, kun insuliinitaso veressä on alhainen. Insuliinitasot nousevat, kun hiilihydraattipitoisia ruokia nautitaan, mikä johtaa verensokeripitoisuuden nousuun [9] . Insuliini myös stimuloi glukoosin imeytymistä rasvasoluissa ja edistää sen muuttumista rasvaksi [10] .
Adiposyyttien hermoston tai humoraalisen stimulaation yhteydessä rasvavarastot mobilisoituvat ja solut vapauttavat rasvahappoja ja glyserolia. Lisämunuaisten ja postganglionisten sympaattisten päiden erittämä norepinefriini aktivoi hormoniherkän lipaasin , joka hajottaa triglyseridejä lipidipisaroiden pinnalla. Tämän lipaasin aktivoi myös aivolisäkkeen kasvuhormoni . Vapaat rasvahapot diffundoituvat adiposyyttien ja endoteelisolujen kalvojen läpi, pääsevät verenkiertoon ja sitoutuvat albumiiniproteiiniin . Hydrofiilisempi glyseroli kelluu vapaasti veressä ja imeytyy maksaan . Insuliini estää hormoniherkkää lipaasia [11] . Adiposyyttien mobilisaatiota laukaisevat myös adrenaliini [12] ja adrenokortikotrooppinen hormoni [13] [14] .
Rasvakudoksen tuottamilla molekyyleillä on ratkaiseva rooli aineenvaihdunnan homeostaasin ylläpitämisessä , ja niiden muodostumisen häiriöt voivat johtaa liikalihavuuden kehittymiseen ja useisiin liikalihavuuteen liittyviin patologisiin tiloihin, joten rasvakudosta pidetään endokriinisenä elimenä . Rasvakudoshormoneja kutsutaan yhteisesti adipokiineiksi . Adipokiinit ovat erään tyyppisiä sytokiineja (signaaliproteiineja). Ensimmäinen löydetty adipokiini oli leptiinihormoni, joka kuvattiin vuonna 1994. Leptiinillä on rooli normaalin ruumiinpainon ylläpitämisessä ja se välittää kylläisyyssignaalin hypotalamukseen . Leptiini myös säätelee lipogeneesiä maksasoluissa estämällä rasvahappojen biosynteesireittiä ja edistää rasvahappojen hapettumista lihaksissa. Eniten tuotettu adipokiini tunnetaan nimellä adiponektiini . Se parantaa insuliiniherkkyyttä, ja sen antaminen lihaville hiirille on osittain voittanut insuliiniresistenssin. Adipokiineihin kuuluu myös tuumorinekroositekijä α (TNFa), joka osallistuu insuliiniresistenssin muodostumiseen estämällä insuliinin signalointireittiä . Rasvakudoksessa makrofagit ja muut immuunisolut tuottavat TNFa:aa. Lihavilla ihmisillä ja hiirillä tulehdusta edistävän sytokiinin interleukiini 6 :n (IL-6) ilmentyminen lisääntyy rasvakudoksessa, mutta sen rooli glukoosiaineenvaihdunnassa on epäselvä [7] . Adipokiineihin kuuluvat myös asprosiini [15] , resistiini [16] , apelin [17] , kemeriini [18] , CCL2 [19] ja eräät muut sytokiinit. Leptiiniä ja resistiiniä tuottaa pääasiassa ihonalainen rasvakudos [20] . Lisäksi sekä naisilla että miehillä rasvakudos on tärkein perifeerinen aromataasin lähde , joka osallistuu estrogeenien synteesiin [21] .
Ruskean rasvakudoksen päätehtävä on termogeneesi. Eläimillä lepotilan lopussa ja vastasyntyneillä norepinefriini pääsee ruskeaan rasvakudokseen, joka valkoisen rasvakudoksen tavoin stimuloi hormoniherkkää lipaasia ja laukaisee triglyseridien hydrolyysin. Toisin kuin valkoisissa rasvasoluissa, ruskeissa adiposyyteissä vapaita rasvahappoja ei kuitenkaan vapaudu vereen, vaan ne metaboloituvat nopeasti, mihin liittyy hapenkulutuksen ja lämmöntuotannon lisääntyminen. Paikallinen lämpötilan nousu ruskeassa rasvakudoksessa johtaa sitä huuhtelevan veren kuumenemiseen, mikä siirtää lämpöä koko kehoon. Lisääntynyt lämmöntuotanto ruskeissa rasvasoluissa on mahdollista johtuen siitä, että niiden sisäiset mitokondriokalvot sisältävät suuren määrän transmembraanista irtikytkentäproteiinia termogeniiniä eli UCP1:tä . Vapaiden rasvahappojen läsnä ollessa termogeniini sallii protonien virrata kalvojen välisestä tilasta suoraan mitokondriomatriisiin ilman, että protonit kulkevat ATP-syntaasin läpi . ATP :n muodostumisen sijaan protonien energiaa käytetään vapauttamaan lämpöä [22] . Termogeniinin uskotaan olevan protonien ja vapaiden rasvahappojen symportteri , mutta sen spesifinen vaikutusmekanismi on epäselvä [23] . Tiedetään, että ATP, ADP ja GTP estävät termogeniiniä [24] . Ruskeiden adiposyyttien termogeneesi voi aktivoitua myös ylensyömisellä [25] .
Kuten muutkin sidekudossolut, adiposyytit ovat peräisin mesenkymaalisista kantasoluista . Mesenkymaaliset kantasolut synnyttävät preadiposyyttejä, jotka näyttävät suurilta fibroblasteilta , joissa on sytoplasmisia lipidisulkeuksia. Aluksi nuoren valkoisen rasvasolun lipidipisarat eristetään toisistaan, mutta pian ne sulautuvat yhteen muodostaen yhden suuren rasvapisaran. Valkoiset rasvasolut kehittyvät yhdessä pienemmän beige-rasvasolupopulaation kanssa, joita on kypsässä valkoisessa rasvakudoksessa. Alhaisiin lämpötiloihin sopeutuessaan valkoiset rasvasolut muuttuvat osittain palautuvasti ruskeiksi, hankkivat suuren määrän pieniä lipidipisaroita yhden suuren sijasta, niiden geeniekspressioprofiili tulee lähelle ruskeiden rasvapisaroiden (erityisesti termogeniiniä koodaavan UCP1 -geenin ilmentymistä) lisääntyy), ja niin kutsutut beige-rasvasolut aloittavat termogeneesin [26] .
Ruskeat rasvasolut kehittyvät myös mesenkymaalisista kantasoluista , mutta eri kohdissa alkion kehossa kuin missä valkoisten rasvasolujen erilaistuminen tapahtuu. Ruskeat rasvasolut esiintyvät alkion kehityksen aikana aikaisemmin kuin valkoiset. Ihmisillä ruskean rasvakudoksen tilavuus suhteessa ruumiinpainoon on suurin syntymähetkellä, jolloin termogeneesin tarve on suurin, ja katoaa lähes kokonaan lapsuudessa rasvasolujen involution ja apoptoosin seurauksena . Aikuisilla ruskea rasva on aktiivisinta ohuilla ihmisillä. Kylmään sopeutuessaan beige-rasvasolut voivat muuttua ruskeiksi, lisäksi ruskeat rasvasolut voivat lisääntyä ja erottua mesenkymaalisista progenitorisoluista. Autonomiset hermot eivät ainoastaan stimuloi ruskeiden rasvasolujen termogeenistä aktiivisuutta, vaan edistävät myös niiden erilaistumista ja estävät kypsien ruskeiden rasvasolujen apoptoosia [27] .
Valkoiset rasvasolut voivat aiheuttaa yleisiä hyvänlaatuisia muodostumia - lipoomia . Rasvakudoksesta peräisin olevat pahanlaatuiset kasvaimet – liposarkoomat – ovat suhteellisen harvinaisia. Ruskeiden rasvasolujen muodostamia hyvänlaatuisia kasvaimia kutsutaan joskus hibernoomiksi [1] .
Liikalihavuus ymmärretään tilaksi, jossa kehoon kertyy ylimääräistä rasvakudosta [28] . Liikalihavuus lisää riskiä sairastua moniin sairauksiin ja patologisiin tiloihin: sydän- ja verisuonisairauksiin , tyypin 2 diabetekseen , obstruktiiviseen uniapneaan , joihinkin syöpätyyppeihin ja nivelrikkoon [29] . Valkoisen rasvakudoksen muuntamista ruskeaksi pidetään lupaavana strategiana liikalihavuuden hoidossa [30] .
Tällä hetkellä rasvakudosta voidaan käyttää aikuisten kantasolujen lähteenä . Rasvakudoksen kantasolut voidaan helposti ohjelmoida uudelleen indusoiduiksi pluripotenteiksi kantasoluiksi [31] . Kantasolujen hankkiminen potilaan oman kehon solumateriaalista vähentää siirteen hylkimisreaktion riskiä ja välttää monet alkion kantasolujen käyttöön liittyvät eettiset ongelmat [32] . On näyttöä siitä, että kantasoluilla eri paikoista rasvakudosta (vatsan rasva, epikardiaalinen rasva ja muut) on erilaisia ominaisuuksia [32] [33] : proliferaationopeus, immunofenotyyppi , erilaistumispotentiaali ja vastustuskyky hypoksialle [34] .
Sveitsiläinen lääkäri ja tietosanakirjatutkija Konrad Gesner (1516-1565) kuvasi rasvakudoksen (tarkemmin sanottuna ruskeaa rasvakudosta) ensimmäisen kerran vuonna 1551 [35] . Vuonna 1902 havaittiin yhtäläisyyksiä vastasyntyneiden ja talviunissa olevien nisäkkäiden kohdunkaulan rasvakertymien välillä. Aktiivinen ruskean rasvakudoksen tutkimus jatkui 1960-luvulla (1964 William Silverman ja hänen kollegansa osoittivat, että ruskea rasva on vastuussa myös ihmisten termogeneesistä), ja 1980-luvulla todettiin, että ruskeaa rasvakudosta ei ollut aikuisilla. Tätä näkemystä tarkistettiin 2000-luvun lopulla [36] .
Valkoiset adiposyytit tai "rasvavesikkelit" ja niiden vaikutus rasvan kasvuun kuvattiin ensimmäisen kerran 1800-luvulla. Rasvakudoksen aktiivinen tutkimus alkoi vasta 1940-luvulla. Vuonna 1940 osoitettiin, että rasvakudos hermotetaan ja siihen syötetään verta. 1950-luvulla valkoisten rasvasolujen roolia lipidiaineenvaihdunnassa selvitettiin , ja rasvakudoksen säätelyn lisätutkimuksia jatkettiin 1900-luvun jälkipuoliskolla [37] . Ensimmäiset todisteet valkoisen rasvakudoksen endokriinisestä toiminnasta ilmestyivät 1980-luvulla [38] .
| biologiset kudokset | |
|---|---|
| Cell | |
| Eläimet | |
| Kasveja | |
| Katso myös | |