Пустая трата энергии препятствует ожирению

Холостые циклы

Бесполезные или " холостые " циклы – это активное протекание противоположных реакций, требующих затрат энергии, например, реакции синтеза и распада глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1,6-дифосфата, цикл липолиз-липогенез.

Примеры холостых циклов

В результате таких циклов возрастает потребность клетки в энергии АТФ, которая черпается из окисления глюкозы или жирных кислот. Таким образом, расход энергетических субстратов возрастает, скорость катаболизма увеличивается.

Повышение активности Na ⁺ /К ⁺ -АТФазы под действием тиреоидных гормонов также можно отнести к "холостым" циклам, так как величина мембранного потенциала существенно не изменяется из-за обратной диффузии электролитов по градиенту концентрации, а АТФ расходуется гораздо больше.

За сжигание жира тоже отвечает жировая ткань

Бурая жировая ткань

Строение

Клетки белой и бурой жировой ткани значительно отличаются друг от друга. Клетка бурой жировой ткани имеет по всей цитоплазме много мелких жировых капель, окружающих большое количество митохондрий, обильно снабжена окончаниями симпатических нервов и кровеносными сосудами. В эмбриогенезе она развивается из миобластов миотома сомитов, т.е. из предшественников скелетной мускулатуры, а не из предшественников соединительной ткани, подобно белым адипоцитам.

Бурая жировая ткань у младенцев составляет около 5% от массы их тела. Она расположена подкожно, между лопатками, в виде небольших отложений вокруг мышц и кровеносных сосудов шеи, в щеках (комочки Биша), а также в большом количестве – в подмышечных впадинах. Более глубокие отложения находятся в переднем средостении, вдоль позвоночника, вокруг почек, надпочечников, аорты, между лопатками, около почек и щитовидной железы. Между лопатками, на грудной клетке и на плечах у младенцев бурые адипоциты граничат с белыми, но нет четкой грани между клетками, среди бурых адипоцитов на "территории" бурой жировой ткани располагаются в некотором количестве белые адипоциты.

По мере взросления количество клеток бурой жировой ткани в указанных зонах снижается, но совсем не исчезает. По частоте встречаемости в организме одна клетка бурого жира, в среднем, приходится на 100-200 белых адипоцитов.

Функции

Функцией бурой жировой ткани является оперативное обеспечение организма тепловой энергией (адаптивный термогенез). Основной механизм термогенеза определяется тем, что в митохондриях клеток бурых адипоцитов процессы окисления и фосфорилирования не сопряжены (разобщены) и при окислении поступающих сюда жирных кислот происходит, в основном, выделение тепла, а не синтез АТФ.

Разобщение окисления и фосфорилирования обеспечивают специальные белки – термогенины (разобщающие белки, uncoupling proteins, UCP). Существуют несколько изоформ разобщающих белков: UCP-1 находится преимущественно в бурой жировой ткани, UCP-2 – в бурой и белой, UCP-3 – в cкелетных мышцах, UCP-4 и UCP-5 – преимущественно в мозге.

Адаптивный термогенез – это повышение теплопродукции в ответ:

· на изменение окружающей среды (снижение температуры) и на переохлаждение организма. При этом активируется симпатическая нервная система и стимулирует липолиз в бурых адипоцитах,

· на стимуляцию катехоламинами через β3-адренорецепторы – повышение транскрипции гена UCP-1, что приводит к увеличению энергозатрат,

· на избыток потребления пищи или изменение ее состава (поступление жиров),

· на секрецию лептина (усиление транскрипции гена UCP-1),

· на какие-то патологические воздействия.

У человека адаптивный термогенез ярко выражен у новорожденных, но при взрослении становится менее востребованным, заменяясь на иные способы сохранения тепла.
У взрослых отсутствие (резкое снижение) бурой жировой ткани встречается в 10% всех случаев ожирения.

Бурой жировой ткани много у животных, которые впадают в зимний сон и зимнюю спячку, температура тела у них поддерживается за счет адаптивного термогенеза.

Небольшие количества бурой жировой ткани у здоровых взрослых людей осуществляют постпрандиальный (возникающий после еды) термогенез, что в определенной степени препятствует отложению жира на фоне избытка пищи. При ожирении клетки бурой жировой ткани практически отсутствуют и, соответственно, процесс постпрандиального термогенеза не происходит.

Бежевая жировая ткань

Установлено, что помимо белой и бурой жировых тканей имеется промежуточная разновидность – бежевая жировая ткань. Эта ткань является промежуточной между белой и бурой жировыми тканями. Бежевые адипоциты первоначально имеют крайне низкое количество термогенина, но, как и классические бурые адипоциты, реагируют на определенную стимуляцию (понижение температуры, мышечная работа) началом высокой экспрессии термогенина и превращением в активные теплообразующие адипоциты.

Некоторыми авторами возможность перехода белой жировой ткани в бурую жировую ткань через бежевую называется доказанным фактом.
По другим авторам, бежевая жировая ткань является самостоятельной тканью, возникшей из белой и приблизившейся к бурой по морфологическим и биохимическим показателям. Но, тем не менее, она выделяется как отдельная ткань.

Независимо от точек зрения, развитие и наличие бежевой жировой ткани служит важным механизмом поддержания энергетического и температурного гомеостаза.

При работе скелетных мышц в них повышается содержание особого белка - фактора транскрипции PGC-1a (peroxisome proliferator-activated receptor Gamma Coactivator 1-alpha), этот белок также экспрессируется в бурой жировой ткани, сердце и почках. Он стимулирует увеличение количества другого белка FNDC5 (fibronectin type III domain-containing protein 5).

У белка FNDC5 имеется две функции:

1. Даже в очень низких концентрациях он увеличивает синтез мРНК белка термогенина в 70-100 раз.

2. При его расщеплении образуется секретируемый мышцами полипептид, который был назван ирисином. Этот гормон является посредником между физическими нагрузками и различными тканями организма, в том числе белой и бурой жировыми тканями.

Вырабатываясь в работающих мышцах, ирисин транспортируется по крови в белые адипоциты, меняет акценты транскрипции и преобразует белую жировую ткань в бежевую.

Ирисин вырабатывается мышечной тканью не только при физической работе, но и при действии на организм холода. Так, при дрожании от холода в течение 10-15 минут вырабатывается такое же количество ирисина, как и при часовой езде на велосипеде со средней интенсивностью.

Название ирисин дано по имени древнегреческой богини Ириды, которая являлась богиней радуги и вестницей богов Зевса и Геры.