• Типове клетки Бял адипоцит Астроцитокардиомиоцит Ендотел Ентероцит Еозинофил Еритроцит Сперматогония Фибробласт Хепатоцит Мастоцит Скелетна мускулатура Неврон Подоцит Кератиноцит

Типове клетки

мастни киселини

Еднолокусни адипоцити или бели мастни клетки се намират най-вече като част от мастната тъкан, въпреки че могат да бъдат намерени и разпръснати из съединителната тъкан. Белият цвят (понякога жълтеникав) се отнася до цвета на мазнината в свежо състояние. Те са специализирани в съхраняването на енергия под формата на неутрални мастни киселини, когато енергийният баланс е положителен. Повечето адипоцити в тялото на възрастни принадлежат към този тип, едноочни, тоест те съдържат една голяма капка мазнина в своята цитоплазма. Има и други видове адипоцити като многолокулярни или адипоцити от кафява мазнина, бежово и розово.

1. Морфология

Типичните едноочни адипоцити имат заоблена форма. Размерът на клетките е променлив и когато те са пълни с резервни вещества, те могат да достигнат до 100 или 150 µm в диаметър (Фигури 1 и 2). Диаметърът на адипоцитите се променя с развитието. Например, при хората, при плода тя е 40-50 µm, при новородените тя е 50-80 µm, при бебетата е 90-130 µm, при слабите възрастни е 50-200 µm, а при затлъстелите възрастни варира между 90 и 270 µm. Максималният размер е ограничен от дифузия на кислород и от взаимодействия с извънклетъчния матрикс.

Фигура 1. Отляво: мастна тъкан от областта на матката на плъх, оцветена с трихром на Masson. Вдясно: мастна тъкан от задната част на езика на плъха, оцветена с хематоксилин-еозин. Фигура 2. Едноцветни адипоцити със съединителна тъкан. Трихромно оцветяване. Мастна тъкан
Бяла мастна тъкан
Кафява мастна тъкан

Големите адипоцити обикновено са подредени в неправилни шестоъгълни групи, свързани чрез междинни връзки и по този начин могат да реагират координирано на електрически сигнали. Не е известно дали всички клетки на мастното депо са свързани или тази връзка се среща на групи.

Заобикаляща плазмената мембрана на зрелите адипоцити е слой от извънклетъчен матрикс, наречен външна ламина, който е подобен на базалната ламина на епитела. Този лист може да действа като селективна бариера или като поддържаща структура за клетката. Съдържа колаген тип VI, ламинин и хепаран сулфат, но не и фибронектин. Фибронектинът присъства във външната ламина на незрелите адипоцити, но в зрелите се заменя с ламинин.

Извънклетъчният матрикс е много важен за самия адипоцит, тъй като влияе върху неговия размер и диференциация. Например, беше предложено, че изобилието от колаген тип VI в извънклетъчния матрикс на мастната тъкан е важно за контролиране на разширяването на клетките. От друга страна, преадипоцитите не се развиват в зрели адипоцити, ако не могат да освободят МТ1-ММР металопротеазата. Металопротеазите разграждат извънклетъчния матрикс. Тоест, извънклетъчният матрикс физически регулира хипертрофичния растеж на адипоцитите. Мастните клетки се прилепват чрез интегрини към фибронектини, ламинини и колаген. Има цяла поредица от промени в интегриновите вериги, които водят преадипоцитите да се диференцират в зрели адипоцити. Интегрините също могат да бъдат отговорни за усещането на размера на клетките.

2. Растеж и пролиферация на адипоцити

По време на ембрионалното развитие има клетки, които съдържат мастни капчици, видими на 6-ия месец от бременността в хиподермата и вътрешностите, и преминават от около 15 µm в диаметър до 80 µm по време на раждането.

Мастната тъкан може да расте или чрез нарастване на размера на клетките на съществуващите адипоцити (хипертрофия), или чрез пролиферация и образуване на нови адипоцити (хиперплазия или адипогенеза). И двете явления могат да възникнат, когато енергийният баланс е положителен.

Увеличаването на размера на адипоцитите е първата стъпка към затлъстяването, а хиперплазията се появява при тежко затлъстяване. Излишъкът от калории води до хипертрофия на адипоцитите и ако материалът продължава да се съхранява, може да се стимулира хиперплазия или генериране на нови адипоцити. Наблюденията показват, че адипоцитите могат да достигнат максимален размер на клетките и че когато това бъде достигнато, клетъчната пролиферация започва. По този начин хипертрофията обикновено предхожда адипогенезата по време на растежа на мастната тъкан. Големите адипоцити отделят паракринни вещества, които набират преадипоцити. Големите адипоцити стават устойчиви на инсулин. Хипертрофията на адипоцитите при хората е свързана с повишен риск от диабет 2, независимо от общото затлъстяване. Освен това инхибирането на хиперплазията може да доведе до отлагане на извънматочна мастна тъкан в черния дроб и мускулите, което може да доведе до заболявания, свързани със затлъстяването.

Адипогенезата се получава от мезенхимни стволови клетки от фибробластен тип, които се намират в самата мастна тъкан и които поддържат активна популация през целия живот на индивида. В различни отлагания или дори в рамките на едно и също отлагане мастните клетки могат да произлизат от мезенхимни клетки, чийто ембрионален произход могат да бъдат невронните гребени или мезодермата. Има две фази: фаза на компромис, в която стволовата клетка се превръща в преадипоцит и фаза на диференциация, която води преадипоцита да стане зрял адипоцит. Тези стволови клетки се намират в близост до кръвоносни съдове. Броят на едноочните адипоцити в човешкото тяло се определя генетично до ранна възраст.

Дали даден регион на тялото с мастна тъкан реагира чрез пролиферация зависи от няколко фактора, като съществуващата популация от клетки-предшественици, способността за перфузия на кръвта и плътността на инервацията на нервите. Например, има обратна връзка между плътността на инервацията и увеличената скорост на разпространение. Също така някои хормони, като инсулин или тестостерон, засягат адипоцитите, но изглежда действат повече върху размера на клетките, отколкото върху пролиферацията. В тялото обаче има две големи отделения за съхранение на мазнини: висцерално и подкожно, а хиперплазията е по-свързана с подкожните, докато хипертрофия с висцерални отлагания. Произходът е различен и за двамата и тяхната физиология и функция също са различни.

3. Функции

Основната функция на адипоцитите е да съхраняват енергия под формата на мазнини. Функциите му обаче са по-широки. По този начин е известно, че те са важни и за поддържане на хомеостазата на глюкозата и липидите в организма. Освен това, в зависимост от местоположението в тялото на мастната депозит, където се намира адипоцитът, неговата функция ще бъде различна.

Енергиен резерв

Основната мисия на адипоцитите е да съхраняват хранителни вещества под формата на неутрални триглицериди, така че те да могат да се отделят по време на тренировка или липса на храна. От извънклетъчната среда те могат да улавят глюкозата и да я превръщат в мастни киселини, те също включват мастни киселини и холестерол. Мастната тъкан е много гъвкава, когато става въпрос за натрупване или освобождаване на енергия. По време на периоди на излишък на храна той съхранява мастни киселини, които се отделят, когато е необходима енергия. Липидите, тъй като не са водоразтворими, се съхраняват по-добре от гликогена. Количество липиди съхранява два пъти повече от същото количество глюкоза. Един грам липиди съхранява около 38 kJ. Магазинът не само спестява енергия, но също така предотвратява ектопични мастни натрупвания и липотоксичност в други клетки (особено мускули и черен дроб).

Около 80% от свободния (нестерифициран) клетъчен холестерол е върху мембраните на липидните капчици. Мастните натрупвания функционират като мивка за холестерол при слаби индивиди. 25% от общия холестерол в организма при хората се намира в мастните депа при нормалните хора. Кавеолите са богати на адипоцити, в които има както кавеолин 1, така и кавеолин 2. Взаимодействието на двата кавеолина е важно за образуването на кавеоли в адипоцитите. Тази олигомеризация силно зависи от холестерола. Рецепторът за инсулин се намира в кавеолите на адипоцитите. По време на растежа на мастната капчица кавеолините от плазмената мембрана се придвижват към мембраната на мастната капка, докато се включва много холестерол. Всъщност именно холестеролът активира трансфера на кавеолини, за да улесни разширяването на мастната капка.

Липогенезата включва включването и съхранението на триглицериди вътре в адипоцита (Фигура 3). Основният път на липиден синтез е от sn-глицерол-3-фосфатния предшественик, който се превръща в моно, ди или триглицериди чрез естерификация на мастните киселини, която се случва в ендоплазмения ретикулум. Инсулинът е хормон, който благоприятства този процес, тъй като увеличава включването на глюкоза в адипоцита, от който се произвежда 3-Р глицерол, необходим за образуването на триглицериди. Глицерол 3-Р може да се образува и от други източници като лактат или някои аминокиселини. Инсулинът има допълнителна роля, тъй като инхибира липолизата. Вграждането на глюкоза става главно чрез транспортера GLU4, разположен в мембраната на адипоцитите. Този рецептор се включва във везикулите и след това в ендозомите, когато нивата на инсулин са ниски, но когато нивата на инсулин се повишат и инсулинът активира своите рецептори, GLU4 се излага на повърхността и включва глюкоза.

Фигура 3. Липогенеза и липолиза (модифицирана от Rutkowski et al., 2015).

Липолизата е разграждането на триглицеридите от мастни капчици до мастни киселини (Фигура 3). Ензимите, отговорни за липолизата, се намират на повърхността на мастната капка, които в отговор на хормонален стимул увеличават техния брой или се набират от цитозола. Тези мастни киселини се освобождават в извънклетъчната среда.

Ендокринни

В допълнение към функцията си на клетки за съхранение на резервни вещества, адипоцитите са много активни клетки в секрецията на протеини и хормони, известни общо като адипокини. Мастната тъкан е най-голямата ендокринна структура в тялото и е в състояние да освободи повече от 500 активни молекули, наречени адипокини, някои от които с възпалителна активност. Адипокините, като лептин и адипонектин, участват в метаболизма. Лептинът действа в хипоталамуса, където регулира приема на храна, докато адипонектинът предизвиква инсулинова чувствителност в черния дроб и мускулите. Адипоцитите секретират молекули, свързани не само с метаболизма, но и с имунитета, васкулогенезата или ремоделирането на извънклетъчния матрикс.

Защита

Мастният слой, който се отлага под дермата, освен резервна тъкан, служи на много животни като топлоизолатор срещу много ниски температури. Подкожните мастни натрупвания намаляват механичното увреждане на кожата.

Haczeyni H, Bell-Anderson KS, Farrell GC. 2018. Причини и механизми на разширяване на адипоцитите и разширяване на мастната тъкан. Преглед на затлъстяването. 19: 406-420.

Hausman DB, DiGirolamo M. Bartness TJ. Hausman G J, Martin RJ. 2001. Биологията на пролиферацията на бели адипоцити. Преглед на затлъстяването. 2: 239-254.

Папа Б.Д., Уорън КР, Паркър КК, Коуън Калифорния. 2016. Микрооколен контрол на съдбата и функцията на адипоцитите. Тенденции в клетъчната биология. 26: 745-5

Rutkowski JM, Stern JH, Scherer PE. 2015. Клетъчната биология на разширяването на мазнините. Списание за клетъчна биология. 208: 501-512.