Адипоциты (греч. adipis - жир) — жировые клетки, расположенные в жировой ткани в которых запасаются практически все триглицериды, составляющие от 80% до 90% от всего объема этой клетки. В небольшом количестве в адипоцитах содержатся эфиры холестерина.
Жировая ткань представляет собой разновидность соединительной ткани, в которой большую часть занимают адипоциты. Считается, что адипоциты являются измененными фибробластами. Практически всю жировую клетку заполняет капля жира (триглицериды) с небольшой цитоплазмой и ядром на периферии клетки. По строению, триглицериды (триацилглицеролы) представляют молекулу глицерола (3-х атомного спирта) соединенного с 3-мя молекулами различных жирных кислот.
Количество жировой ткани значительно варьирует в популяции. Общее количество жировой ткани у взрослого мужчины среднего веса доходит до 20 кг. В среднем масса жира у человека массой 70 кг количество жира составляет 11 кг. У профессиональных спортсменов ее содержание может составлять около 3% от массы тела, а при ожирении достигает 70%, превышая норму в несколько раз. Известно, что ожирение представляет собой хроническое заболевание, характеризующееся избыточным накоплением жировой ткани, являющееся важным фактором риска многих хронических заболеваний, включая сахарный диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания и отягощая течение других патологий.
Жировая ткань только на треть состоит из адипоцитов, а оставшиеся две трети — это клетки кровеносных сосудов, поскольку жировая ткань сильно васкуляризована, нервные волокна, фибробласты и предшественники клеток жировой ткани на разных стадиях развития.
Главной функцией жировой ткани является запасание триглицеридов, которые используются организмом как источник энергии. Не менее важное значение — участие в терморегуляции, поскольку жировая ткань обеспечивает теплоизоляцию тела.
Жировая ткань распространена по всему организму — под кожей, в брюшной полости и образует прослойки вокруг внутренних органов. В среднем около 65% от всей жировой ткани составляют деонированные в ней триглицериды, что составляет 95% от всей массы триглицеридов находящихся в теле человека. Триглицериды - это сложные молекулы, содержащие жирные кислоты, находятся в адипоцитах в качестве резервного жира, которые при распаде триглицеридов используются в качестве материала для выработки энергии. При увеличении физической нагрузки, голодании для выполнения разнообразных биохимических реакций распад триглицеридов в адипоцитах повышается. Триглицериды содержаться в клетке в основном в жидкой форме, это позволяет этой форме жира быстро распадаться до свободных жирных кислот и выходить из клеток. Жир по сравнению с углеводами энергетически более «выгоден». Если запасать энергию в виде углеводов — гликогена, дающего в качестве источника энергии глюкозу, то для того чтобы сравнять количество энергии, образующейся при распаде жиров, массу тела человека нужно увеличить более чем на 50 кг.
Жировая ткань — сложное по функциям образование. В жировой ткани жир накапливается за счет синтеза из углеводов и белков (липогенез), а также происходит расщепление жировых веществ (липолиз) с их освобождением, когда количество углеводов, например при сильном физическом напряжении или голодании снижается. В адипоцитах происходят реакции превращения углеводов — гликолиз (утилизация глюкозы) и пентозофосфатный путь, цикл трикарбоновых кислот, бета-окисление жирных кислот. Образовавшиеся триглицериды затем разрушаются до свободных жирных кислот, которые легко проникают через мембраны адипоцитов и разносятся с током крови в органы. В тканях жирные кислоты окисляются и дают необходимую энергию в виде АТФ. Обновление триглицеридов (жиров) в адипоцитах происходит каждые 2-3 недели. Регуляция переключения с распада жиров на синтез осуществляется гормонами - под действием инсулина происходит липогенез, а при стимуляции глюкагоном — липолиз.
Адипогенез (созревание/дифференцировка адипоцитов) — сложный процесс, во время которого мезенхимальные стволовые клетки дифференцируются в зрелые адипоциты. Считают, что в обеспечении реакций созревания и работы адипоцита участвует 1200 генов. Выделяют два основных этапа развития адипоцита. На первом этапе происходит превращение мезенхимальной стромальной клетки в предшественник жировой клетки - преадипоцит, а на втором идет окончательное превращение в зрелую жировую клетку. Как белые, так и бурые адипоциты происходят от мезенхимальной стромальной клетки, однако они образуются из различных клеток-предшественников. Увеличение числа клеток происходит за счет повышения митотической активности их предшественников, а зрелые клетки жировой ткани не делятся.
В период внутриутробного перекармливания происходит увеличение числа клеток жировой ткани, определяя далее склонность к полноте, при этом количество клеток жировой ткани после рождения практически не меняется. Период активации гиперплазии клеток жировой ткани приходится на пубертатный возраст (период полового созревания), когда происходит оптимальное распределение жировой ткани, характерное для взрослых. Перекармливание подростков в это время увеличивает в первую очередь количество гипертрофированных висцеральных клеток (внутренних органов) жировой ткани.
Ранее по структуре выделяли белую и бурую жировую ткань, состоящих из разных клеток - белых и бурых адипоцитов, обладающих различными особенностями. Темные оттенки цвета обусловлены повышенным содержанием митохондриальных цитохромов.
Основной функцией белой жировой ткани (белого адипоцита) считают: энергетическую (запасание триглицеридов и последующий их распад), эндокринная функция/синтез биологически активных молекул (синтез адипокинов); осуществление термальной защиты; функция амортизатора/защитной для ряда органов (например, для орбиты глаза).
Белая жировая ткань является преобладающим типом жировой ткани у млекопитающих. Она расположена под кожей (подкожная жировая ткань), а также вокруг внутренних органов (висцеральная жировая ткань). Зрелый белый адипоцит часто содержит одну крупную каплю, занимающую центральное положение. В них высокоактивны метаболические пути синтеза жирных кислот, липогенеза и липолиза. Путем трансдифференциации адипоциты дермы могут преобразовываться в миофибробласты и таким образом участвовать в процессах заживления ран.
Подкожная и висцеральная жировая ткань являются не только пассивными источниками энергии, но и важным эндокринным органом, который регулирует разнообразные физиологические функции. Помимо депонирования липидов и превращения жировых калорий в тепло адипоциты вырабатывают специальные белки — полипептидные гормоны, называемые адипокинами. К настоящему времени идентифицировано свыше 700 адипокинов. Наиболее изученными адипокинами являются лептин, адипонектин, резистин. Эти биорегуляторы участвуют в поддержании энергетического гомеостаза, регуляции метаболизма глюкозы и липидов, а также в чувствительности тканей к инсулину. Большое значение исследователями отводится лептину, концентрация которого в сыворотке крови отражает суммарный энергетический резерв жировой ткани. Лептин вызывает чувство насыщения за счет способности регулировать синтез и высвобождение медиатора голода — нейропептида Y. Адипонектин стимулирует β-окисление жирных кислот и поддерживает уровень глюкозы в кровотоке.
Наряду с белым жиром, у млекопитающих существует второй тип жировой ткани — бурая жировая ткань, отличающаяся морфологически и функционально. Бурая жировая ткань представляет собой малую часть жировой ткани организма взрослого человека и сосредоточена в нескольких участках тела: в подмышечных впадинах, между лопаток и на задней поверхности шеи. Темный цвет ткани обусловлен большей васкуляризацией и высоким содержанием цитохромов в митохондриях адипоцитов. Эти адипоциты имеют высокую плотность митохондрий с хорошо развитой системой крист. Полагают, что этот вид ткани сохранилась в процессе эволюции как защитная система от понижения температуры. Считается, что она выполняет роль регулятора температуры у детей в период новорожденности, когда мышцы и, соответственно, сократительный термогенез еще недостаточно развиты. Зрелые бурые адипоциты мельче белых, неправильной формы, в них протекают биохимические реакции аналогичные для белых адипоцитов, но освобождающиеся при липолизе жирные кислоты используются в них самих для термогенеза.
В настоящее время в зависимости от оттенков в настоящее время помимо белой и бурой жировой ткани выделяют еще 3 типа адипоцитов. Белые подкожные адипоциты путем трансдифференциации дают начало розовым и бежевым адипоцитам. Бежевые адипоциты — сосредоточены в подкожной белой жировой ткани, розовые адипоциты - формируются в ткани молочной железы в период беременности и лактации. Желтые адипоциты - присутствуют в костном мозге длинных костей и позвоночника.
Считается, что бежевые адипоциты выполняют функцию запасания энергии и эндокринную, участвуют в термогенезе, а также в регуляции метаболизма углеводов. Желтые адипоциты осуществляют эндокринную функцию, участвуют в регуляции кроветворения и костном ремоделировании. Розовые адипоциты задействованы в обеспечении энергией ткани молочной железы и в выработке грудного молока.
Помимо выполнения необходимых физиологических функций в норме — запасание энергии в виде триглицеридов, термогеруляции и эндокринной, жировая ткань имеет важное значение в развитии ряда патологических состояний — ожирение, активация перекисного окисления липидов, ее злокачественное перерождения.
Полагают, что основной причиной ожирения является нарушение баланса между накоплением и потреблением энергии. При ожирении жировая ткань подвергается патологическому ремоделированию. Факторы, определяющие жировую массу у взрослых людей, до конца не изучены, но считается, что наиболее важным является повышенное накопление липидов в уже развитых жировых клетках (адипоцитах), а количество адипоцитов детерминировано генетически. Механизмы развития ожирения организма окончательно не выяснены, но считается, что появление избыточной массы тела и развитие ожирения связано с экспансией белой жировой ткани. Это увеличение происходит при нарастании объема адипоцитов (гипертрофии) и/или изменении их количества (гиперплазии) за счет образования новых адипоцитов путем дифференцировки преадипоцитов. Считается, что развитию ожирения в большей степени способствует накопление висцеральной жировой ткани в брюшной полости, чем избыточное отложение подкожной жировой клетчатки, которая метаболически менее активна. Гиперплазия адипоцитов чаще всего сопутствует наиболее тяжелым формам ожирения, развивающимся, как правило, в молодом возрасте.
Более того, В гипертрофированных (увеличенных) адипоцитах в результате механического стресса развиваются воспалительные процессы. В жировой ткани вырабатывают большое количество провоспалительных цитокинов, включая ФНО-α, интерлейкин-6 и другие. Гипертрофия адипоцитов в сочетании со снижением ангиогенеза (образование новых кровеносных сосудов) способствует развитию выраженной гипоксии, которая является триггером гибели адипоцитов путем ишемического некроза и апоптоза (запрограммированной смерти клеток). Продукция провоспалительных цитокинов резко возрастает, нарушается проведение сигналов инсулина. Рост фибробластов и развивающийся приводит к избыточному накоплению коллагена, что снижает пластичность жировой ткани, ограничивается возможность адипоцитов накапливать липиды и происходит накопление жира в других тканях.
В жировых клетках содержится высокая концентрация жирных кислот, подверженных свободнорадикальному окислению при повышенной концентрации активных форм кислорода с активаций перекисного окисления липидов (ПОЛ). Активация ПОЛ, происходящая при ряде заболеваний, например, при гипоксии, сопровождается образованием пероксидных и алкоксильных радикалов, что в дальнейшем приводит к продукции гидроперекисей липидов, обладающих повреждающим действием на мембраны клеток.
Жировая ткань может стать источником новообразований, как доброкачественных — липом, ангиолипом, фибролипом, так и злокачественных. Имеются данные и роли дедифференцированных адипоцитов в патогенезе липосаркомы. Из бурой жировой ткани могут формироваться гиберномы — доброкачественные и злокачественные опухоли. При ряде заболеваний зрелые адипоциты способны дедифференцироваться и вновь приобретать свойства преадипоцитов либо плюрипотентных стволовых клеток.
