Бушмелева С.Н., Мирошников А. Б.

Аннотация

Жировая ткань представляет собой сложную и гетерогенную ткань, состоящую из клеток с функциями хранения липидов, называемых адипоцитами, и стромоваскулярную функцию, состоящую из эндотелиальных и мезенхимальных стволовых клеток, преадипоцитов, фибробластов и резидентных клеток иммунной системы.

Бытует мнение, что с возрастом происходит понижение обмена веществ, мышечной массы, увеличение жировой ткани и гормонального фона человека, что приводит к различным метаболическим заболеваниям. Возрастные изменения часто трактуют как главную причину гормональных, антропометрических и метаболических нарушений, что порождает в умах специалистов некой возрастной точки (метаболизма Золушки), с которой начинаются болезни человека.

В статье впервые принята попытка умозрительно проанализировать истинные причины возрастных изменений человека.

«Метаболизм Золушки»: возраст, гормоны, мышечная и жировая ткань

Актуальность

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) определяет избыточный вес и ожирение как аномальное накопление или избыток жировой массы, которое неблагоприятно влияет на здоровье человека [32]. По данным ВОЗ, в настоящее время, 2,1 миллиарда человек, (≈30% населения планеты Земля), имеют избыточный вес или ожирение [27].

Возможно, статистика будет отягощаться людьми с саркопеническим ожирением [42] или NWO-синдромом (Normal-Weight Obesity Syndrome), при которых человек с нормальным ИМТ (18,5-24,9 кг/м2) может иметь избыток жира, замаскированный нормальным ИМТ [10]. ВОЗ устанавливает возрастные нормы жировой ткани, индекса массы тела (ИМТ), при этом, по данным специалистов с возрастом жировая ткань увеличивается [33], а мышечная уменьшается [41].

В качестве причины этого следствия, указываются возрастные изменение гормонального фона, понижение метаболизма/обмена веществ и преобладание катаболических процессов над анаболическими. При этом точка демаркации метаболизма (как в сказке Золушка) до сих пор не найдена. Однако на отдельных примерах (Луиза Чикконе (Мадонна) и т.п.), людях, которые ведут активный образ жизни, мы наблюдаем обратные процессы, мышечная масса, и метаболизм с возрастом растет, а жировая ткань уменьшается [6,34]. Возможно, причина метаболических изменений кроится не возрастных изменениях, а в поведенческих, социокультурных процессах.

Жировая ткань

Адипоциты найдены в различных анатомических жировых депо. У человека выделяют 6 жировых депо: подкожное (Подкожная Жировая Ткань (ПЖТ)), висцеральное (Висцеральная Жировая Ткань (ВЖТ)), межмышечное (Межмышечная Жировая Ткань (ММЖТ), внутримышечное (Внутримышечные липиды (ВМЛ)), жировое депо костей и плазмы крови [37].

Около 80% всех жировых запасов находится в ПЖТ. ВЖТ составляет до 10-20% общего жира у мужчин и 5-8% у женщин [44]. Адипоциты составляют основной клеточный компонент жировой ткани и являются главными хранилищами энергии в виде капель триглицеридов (ТГ). Объем жировой ткани (ЖТ) может увеличиваться за счет увеличения объема ранее существовавших адипоцитов (гипертрофия) или путем создания новых небольших адипоцитов (гиперплазия) [20]. Рост ЖТ вызван увеличением скорости хранения TГ (липогенез) и снижением скорости удаления TГ (липолиз) [2].

Адипоциты делятся не только по цвету (белые, розовые и бурые) [21], но и по размерам (малые и большие) [28]. Малые (small) адипоциты действуют как приемники или мощные буферы, которые жадно поглощают свободные жирные кислоты (СЖК) и ТГ после приема пищи. По мере роста адипоцитов они становятся дисфункциональными. Большие (large) адипоциты резистентны к инсулину.

ВЖТ содержит большое количество крупных адипоцитов, в отличие от ПЖТ, которая содержит малые адипоциты. Малые адипоциты более чувствительны к инсулину и обладают высокой авидностью для поглощения СЖК и ТГ [22]. Когда адипоциты накапливают чрезмерное количество СЖК их метаболизм и эндокринная функция смещаются, чтобы произвести широкий спектр провоспалительных факторов, включая адипокины, ангиогенные факторы, факторы свертывания и вазоактивные факторы [18].

На данный момент было идентифицировано более 600 различных факторов [14] и 50 адипокинов [43], вырабатываемых и секретируемых жировой тканью, влияющих на метаболизм глюкозы, липидов, аппетит, сосудистую функцию, воспаление, коагуляцию и сердечно-сосудистую функцию. Крупные адипоциты более метаболически активны и имеют более высокую продукцию адипокинов [40].

Возникает логичный вопрос, зачем ЖТ секретирует адипокины? В связи с тем, что повышенный липолиз наблюдается у индивидуумов с ожирением из-за развития резистентности к инсулину, то повышенную секрецию провоспалительных цитокинов, можно объяснить усилением липолиза и освобождением адипоцитов ВЖТ и ПЖТ от СЖК и ТГ [18]. Последующий поток СЖК из жировой ткани в циркуляцию может, в свою очередь, вызывать их эктопическое накопление в других тканях, таких как печень и скелетная мышца.

Жировая ткань и болезни человека

Высокий процент ЖТ связывают с повышенными уровнями адипокинов которые индуцируют хроническое воспаление и нарушения обмена веществ, включая: инсулинорезистентность [30], гиперлипидемию [12], артериальную гипертензию [25], эндотелиальную и сосудистую дисфункцию [13]. Эти нарушения напрямую связывают с развитием сердечно-сосудистых заболеваний [5].

Сильную связь между метаболизмом жировой ткани и врожденным иммунитетом отмечают многие исследователи. Многие из внутриклеточных путей, участвующих в метаболической сигнализации, принимаются за работу также во время иммунного ответа, и большинство факторов, влияющих на адипокины из жировых тканей, помимо регуляции метаболизма, также обладают паракринными и эндокринными функциями в регуляции иммунного ответа [36].

Многие авторы подтверждают наличие оси «метаболизм-иммунитет», так как любое метаболическое изменение сразу же вызывает изменения в иммунном ответе и регуляцию метаболических потоков, как правило, включает активацию внутриклеточных воспалительных и стрессовых путей [17].

Ожирение является фактором риска бесплодия и неблагоприятных репродуктивных результатов как у мужчин, так и у женщин. У мужчин, ожирение или избыточный вес отрицательно влияют на репродуктивный потенциал не только за счет снижения качества спермы, но также путем изменения физической и молекулярной структуры зародышевых клеток в семенниках и, следовательно, влияют на зрелость и функцию сперматозоидов [35].

Увеличение жировой ткани приводит к повышенным уровням эстрадиола у мужчин, что обеспечивает большую отрицательную обратную связь с образованием гонадотропин-рилизинг фактора и, следовательно, лютеинизирующего гормона, что дополнительно снижает циркулирующий тестостерон, причем эту петлю называют «гипогонадальным циклом ожирения» [26]. Поэтому причина низкого тестостерона у мужчин зачастую лежит не в возрастных изменениях, а в увеличении жировой ткани [29]. Подменяя причину и следствие, продавцы гормональной, возрастной терапии тестостероном наносят зачастую непоправимый вред здоровью мужчины.

У женщин ожирение влияет на: созревание ооцитов, развитие эмбриона и имплантацию, плаценту и среду матки [24]. Адипокины (адипонектин, чемерин, резистин, висфатин и оментин), экспрессируются в периферических репродуктивных тканях женщины. Они напрямую воздействуют на репродуктивные ее органы (гипоталамус, гипофиз, яичник, яички, матка и плацента). У большого числа женщин с синдромом поликистозных яичников (заболевание, характеризующейся дисфункцией гонадальной оси и системной нервной эндокринной метаболической сетью с распространенностью до 10% у женщин репродуктивного возраста) отмечают ожирение [11].

Также исследования свидетельствуют о том, что ожирение увеличивает риск для наиболее известных заболеваний соединительно-тканных элементов опорно-двигательного аппарата (СТЭОДА), таких как: остеопороз, тендинопатия и остеоартрит, условия, которые вносят значительный вклад в инвалидность населения [8]. При аномальном скоплении белого жира костного мозга выделяет множество факторов, которые связывают с вредным воздействием на кроветворение, метаболизм костей и качество костей [39].

Адипокины: TNF-α, IFN-γ, IL-2, IL-6, IL-8, IL-18, IL-22, чемерин, липокалин-2, резистин, sE-селектин, фибриноген, комплемент 3, и адипонектин коррелируют с псориазом и могут быть использованы в качестве потенциальных биомаркеров для лечения псориаза [3]. Wardzinski (2018г) и соавторы показали, что ожирение способствует хронической нейроэнергетической недостаточности головного мозга, что сопровождается дисфункциональным переносом глюкозы через гематоэнцефалический барьер и нарушенным синтезом окисления глюкозы в митохондриях головного мозга.

Поскольку энергетическое состояние мозга предсказывает последующее потребление калорий, низкий уровень его нейроэнергетики может способствовать перееданию и поддержанию увеличения массы жировой ткани [45]. Ожирение или локализованные жировые скопления часто сопровождают или усугубляют целлюлит. Увеличение объема жира приводит к увеличению сил растяжения в жировых дольках. Это напряжение проецируется на поверхность кожи и усугубляет впадины, вызывая эффект, подобный эффекту фаршированного одеяла [15].

Ожирение и мышечная масса

Важность мышечной массы реже рассматривается в контексте ожирения. У людей с ожирением часто мышц больше (особенно в нижних конечностях) [7] и их основной обмен веществ выше, чем у людей с нормальным весом [23]. МЖТ ингибирует активацию двигательных единиц, что приводит к снижению мышечной силы [46]. Также, ММЖТ секретирует адипокин TNF-a [47], который снижает мышечную работоспособность [19]. Исследования показывают, что накопление ММЖТ увеличивается с ростом ЖТ [16]. Большую ММЖТ в области бедер связывают с более низкой прочностью СТЭОДА и силой разгибателя колена [1], с пониженной силой верхних конечностей [31] и более медленной скоростью ходьбы [4].

Эффекты снижения жировой ткани

Из-за анатомического положения ВЖТ утилизируется в венозную кровь непосредственно в печень через портальную вену. Это контрастирует с ПЖТ утилизацией, где венозный дренаж проходит через системные вены. Портальный дренаж висцерального жира обеспечивает прямой печеночный доступ к СЖК и адипокинам, секретируемым висцеральными адипоцитами [28]. ВЖТ более чувствительна к методикам по снижению веса, чем ПЖТ, при этом все методики потери веса влияют на ВЖТ больше, чем на ПЖТ. Известно, что на каждый 1 кг потерянного веса ЖТ уровни воспалительных маркеров снижаются на 0,13 мг/л [38], а также многие адипокины понижаются с потерей массы ЖТ [9].

Выводы

Анализ и обобщение литературных источников показал, что ЖТ, а не возраст, лежит в основе метаболических и гормональных нарушений человека. «Метаболизм Золушки», то есть, когда одномоментно, с возрастом нарушаются гормональные, гомеостатические процессы не поддерживается наукой. Причины данного явления кроются не в биологическом старении, а в долгосрочном, гипокалорическом образе жизни, который положительно сказывается на росте жировой массы тела.

Жировая ткань, мощнейший эндокринный орган секретирующий, в процессе инсулинорезистентности, гормоны (адипокины), которые усиливают липолиз тем самым избавляя жировую ткань от излишков жира. Данные гормоны оказывают отрицательное воздействие на весь организм в целом, что нарушает метаболизм мышц, мозга, гормональной и сердечно-сосудистой системы. В связи с научными данными, врачам эндокринологам, диетологам и специалистам работающим с метаболическими нарушениями необходимо помнить, что именно жировая ткань причина, а метаболические и гормональные нарушения в основной массе своей являются следствием заболеваний человека.

Список литературы

  1. Addison O, Marcus RL, Lastayo PC, Ryan AS. Intermuscular fat: a review of the consequences and causes. Int J Endocrinol 2014;2014: 309570.
  2. Arner P. Human fat cell lipolysis: biochemistry, regulation and clinical role. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 19, 2005, 471–482.
  3. Bai F, Zheng W, Dong Y, Wang J, Garstka MA, Li R, An J, Ma H. Serum levels of adipokines and cytokines in psoriasis patients: a systematic review and meta-analysis. Oncotarget, 2018, Vol. 9, (No. 1), pp: 1266-1278.
  4. Beavers KM, Beavers DP, Houston DK, Harris TB, Hue TF, Koster A, Newman AB, Simonsick EM, Studenski SA, Nicklas BJ, et al. Associations between body composition and gait-speed decline: results from the Health, Aging, and Body Composition study. Am J Clin Nutr 2013; 97:552–60.
  5. Boudet G, Walther G, Courteix D, Obert P, Lesourd B, Pereira B, Chapier R, Vinet A, Chamoux A, Naughton G, Poirier P, Dutheil F. Paradoxical dissociation between heart rate and heart rate variability following different modalities of exercise in individuals with metabolic syndrome: The RESOLVE study. Eur J Prev Cardiol. 2017 Feb;24(3):281-296.
  6. Byles JE Fit and well at eighty: defying the stereotypes of age and illness. Ann N Y Acad Sci. 2007 Oct; 1114:107-20.
  7. Carneiro IP, Elliott SA, Siervo M, Padwal R, Bertoli S, Battezzati A, Prado CM Is Obesity associated with altered energy expenditure? Adv Nutr Int Rev, 2016, J 7 (3):476–487.
  8. Collins KH, Herzog W, MacDonald GZ, Reimer RA, Rios JL, Smith IC, Zernicke RF, Hart DA Obesity, Metabolic Syndrome, and Musculoskeletal Disease: Common Inflammatory Pathways Suggest a Central Role for Loss of Muscle Integrity. Front. Physiol. 2018,9:112.
  9. Corpeleijn E, Feskens EJM, Jansen EH, Mensink M, Saris WHM, Blaak EE. Lifestyle intervention and adipokine levels in subjects at high risk for type 2 diabetes: the study on lifestyle intervention and impaired glucose tolerance Maastricht (SLIM). Diabetes Care, 2007; 30: 3125–3127.
  10. De Lorenzo A, Martinoli R, Vaia F, Di Renzo L. Normal weight obese (NWO) women: an evaluation of a candidate new syndrome. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2006; 16:513–523.
  11. Dupont J, Pollet-Villard Х, Reverchon M, Mellouk N, Levy R. Adipokines in human reproduction. Horm Mol Biol Clin Invest, 2015, 1-14.
  12. Dutheil F, Gordon BA, Naughton G, Crendal E, Benson AC. Cardiovascular risk of adipokines: a review. Journal of International Medical Research, 2017, 0(0) 1–14.
  13. Dutheil F, Walther G, Chapier R, Mnatzaganian G, Lesourd B, Naughton G, Verney J, Fogli A, Sapin V, Duclos M, Vinet A, Obert P, Courteix D, Lac G. Atherogenic subfractions of lipoproteins in the treatment of metabolic syndrome by physical activity and diet — the RESOLVE trial. Lipids Health Dis. 2014, Jul 11; 13:112.
  14. Galic S, Oakhill JS, Steinberg GR. Adipose tissue as an endocrine organ. Mol Cell Endocrinol 316(2):2010,129–139.
  15. Goldman MP, Bacci PA, Leibaschoff G, Hexsel D, Angelini F. Cellulite Pathophysiology and Treatment. Taylor & Francis Group, 2006, 1-353.
  16. Goodpaster BH, Theriault R, Watkins SC, Kelley DE. Intramuscular lipid content is increased in obesity and decreased by weight loss. Metabolism 2000, 49, 467–472.
  17. Goossens GH. The role of adipose tissue dysfunction in the pathogenesis of obesity-related insulin resistance. Physiol Behav, 2008, 94(2):206–218.
  18. Guilherme A, Virbasius JV, Puri V, Czech MP Adipocyte dysfunctions linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes. Nat Rev Mol Cell Biol 114:2008,715–728.
  19. Hardin BJ, Campbell KS, Smith JD, Arbogast S, Smith J, Moylan JS, Reid MB. TNF-
    acts via TNFR1 and muscle-derived oxidants to depress myofibrillar force in murine skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 2008, 104, 694–699.
  20. Hersoug L, Moller P, Loft S. Role of microbiota-derived lipopolysaccharide in adipose tissue inflammation, adipocyte size and pyroptosis during obesity. Nutrition Research Reviews, 2018,1-11.
  21. Heymsfield SB, Wadden TA. Mechanisms, Pathophysiology, and Management of Obesity. The New England Journal of Medicine, 2017, 254-266.
  22. Hisra A, Vikram NK. Clinical and pathophysiological consequences of abdominal adiposity and abdominal adipose tissue depots. Nutrition 2003; 19: 457–466.
  23. James WP, Davies HL, Bailes J, Dauncey MJ. Elevated metabolic rates in obesity. Lancet. 1978 May 27;1(8074):1122-5.
  24. Jungheim ES, Travieso JL, Hopeman MM. Weighing the impact of obesity on female reproductive function and fertility. Nutr Rev 2013;71(Suppl 1): S3–8.
  25. Kanai H, Matsuzawa Y, Kotani K, Keno Y, Kobatake T, Nagai Y, Fujioka S, Tokunaga K, Tarui S. Close correlation of intra-abdominal fat accumulation to hypertension in obese women. Hypertension. 1990 Nov;16(5):484-90.
  26. Kelly DM, Jones TH. Testosterone and obesity. Obesity Rev: an official journal of the International Association for the Study of Obesity. 2015; 16:581-606.
  27. Maillard F, Pereira B, Boisseau N. Effect of High-Intensity Interval Training on Total, Abdominal and Visceral Fat Mass: A Meta-Analysis. Sports Med, 2017, 1-20.
  28. Marin P, Andersson B, Ottosson M, Olbe L, Chowdhury B, Kvist H, Holm G, Sjostrom L, Bjorntorp P. The morphology and metabolism of intra-abdominal adipose tissue in men. Metabolism 1992; 41: 1241–1248.
  29. Mathew H, Castracane VD, Mantzoros C. Adipose tissue and reproductive health. Metabolism. 2017 Nov 16, 1-40.
  30. Nagaretani H, Nakamura T, Funahashi T, Kotani K, Miyanaga M, Tokunaga K, Takahashi M, Nishizawa H, Kishida K, Kuriyama H, Hotta K, Yamashita S, Matsuzawa Y. Visceral fat is a major contributor for multiple risk factor clustering in Japanese men with impaired glucose tolerance. Diabetes Care. 2001 Dec;24(12):2127-33.
  31. Nonaka K, Murata S, Shiraiwa K, Abiko T, Nakano H, Iwase H, Naito K, Horie J. Effect of Skeletal Muscle and Fat Mass on Muscle Strength in the Elderly. Healthcare (Basel). 2018 Jun 26;6(3).1-6.
  32. Obesity: preventing and managing the global epidemic. Report of a WHO consultation. World Health Organ. Tech Rep Ser. 2000;894: I–XII, 1–253.
  33. Ogden CL, Carroll MD, Fryar CD, Flegal KM. Prevalence of Obesity Among Adults and Youth: United States, 2011-2014. NCHS Data Brief. 2015 Nov;(219):1-8.
  34. Phoenix C, Smith B Telling a (good?) counterstory of aging: natural bodybuilding meets the narrative of decline. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. 2011 Sep;66(5):628-39.
  35. Rosenblatt A, Faintuch J, Cecconello I. Abnormalities of reproductive function in male obesity before and after bariatric surgery-A comprehensive review. Obes Surg 2015; 25:1281–92.
  36. Rutkowski JM, Davis KE, Scherer PE. Mechanisms of obesity and related pathologies: the macro- and microcirculation of adipose tissue. FEBS J, 2009, 276:5738–5746.
  37. Sanchez-Gurmaches J, Guertin DA. Adipocyte lineages: Tracing back the origins of fat. Biochim Biophys Acta 2014; 1842:340-51.
  38. Selvin E, Paynter NP, Erlinger TP. The effect of weight loss on C-reactive protein: a systematic review. Arch Intern Med, 2007; 167: 31–39.
  39. Singh L, Tyagi S, Myers D, Duque G. Good, Bad, or Ugly: The Biological Roles of Bone Marrow Fat, Current Osteoporosis Reports, 2018, 1-8.
  40. Skurk T, Alberti-Huber C, Herder C, Hauner H. Relationship between adipocyte size and adipokine expression and secretion. J Clin Endocrinol Metab. 2007 Mar;92(3):1023-33.
  41. Smith GI, Mittendorfer B. Sexual dimorphism in skeletal muscle protein turnover. J Appl Physiol (1985). 2016 Mar 15;120(6):674-82.
  42. Stenholm S., Harris T. B., Rantanen T., Visser M., Kritchevsky S. B., Ferrucci, L. Sarcopenic obesity: definition, cause and consequences. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 11, 2008, 693–700.
  43. Trayhurn P, Wood IS. Adipokines: inflammation and pleiotropic role of white adipose tissue. Br J Nutr 2004; 92: 347–355.
  44. Wajchenberg BL. Subcutaneous and visceral adipose tissue: their relation to the metabolic syndrome. Endocr Rev 2000; 21: 679–738.
  45. Wardzinski EK, Kistenmacher A, Melchert UH, Jauch-Chara K, Oltmans KM Impaired brain energy gain upon a glucose load in obesity. The address for the corresponding author was captured as affiliation for all authors. Please check if appropriate. Ymeta, 2018,1-27.
  46. Yoshida Y, Marcus R.L, Lastayo PC. Intramuscular adipose tissue and central activation in older adults. Muscle Nerve 2012, 46, 813–816.
  47. Yudkin J.S. Inflammation, obesity, and the metabolic syndrome. Horm. Metab. Res. 2007, 39, 707–709.

Сведения об авторах

  • Бушмелева Светлана Николаевна — сертифицированный нутрициолог, ведущий эксперт по питанию Лицея «Учёный Фитнес»;
  • Мирошников Александр Борисович — кандидат биологических наук, профессор РАЕ, доцент кафедры спортивной медицины РГУФКСМиТ, проректор по НИР Лицея «Учёный Фитнес».