Резюме

Периреналната мастна тъкан, една от мастните маси около бъбреците, може да бъде получена от здрави донори по време на бъбречна трансплантация. Периреналната мастна тъкан е била известна само като съединителна тъкан за защита на бъбреците и бъбречните кръвоносни съдове от външна физическа стимулация. И все пак напоследък мастната тъкан започна да се счита за ендокринен орган и сега се счита, че околобъбречната мастна тъкан има пряк ефект върху метаболитните заболявания. Характеристиките на периреналната мастна тъкан от здрав донор са, че: (Ⅰ) Има голям брой кафяви мастни клетки (70–80 процента от общия брой), (Ⅱ) Повечето от кафявите мастни клетки са неактивни в клетката в покой цикъл, (Ⅲ) Активиращите фактори са постоянно излагане на ниска температура, хормони, метастазни фактори и фактори на околната среда, (Ⅳ) Анатомично, голям брой кафяви мастни клетки са разпределени близо до надбъбречните жлези, (Ⅴ) Бежови клетки, произведени чрез превръщане на бели адипоцити в подобни на кафяви адипоцити, са силно активни, (Ⅵ) Активираните клетки отделят BATokines и (Ⅶ) Ефективността на потреблението на енергия е висока. Въпреки тези предимства, цялата периренална мастна тъкан от здрав донор се изгаря като медицински отпадък. С оглед на използването му, този преглед обсъжда кафявите адипоцити и бежовите клетки в периреналната мастна тъкан от здрав донор и предлага възможности за тяхното клинично приложение.

Ключови думи

периренална; мастна тъкан; здрав донор; кафяви адипоцити; бежови клетки;Ползи от екстракта от цистанче

Щракнете тук, за да получитеефектите от ползите от Cistanche върху бъбреците

Периренална мастна тъкан

Има три вида мазнини около бъбрека: параренална мазнина, синусова мазнина и околобъбречна мазнина. Парареналната мазнина се намира извън бъбречната мембрана и се състои от бяла мазнина [1]. Мазнината в бъбречния синус е разпределена около бъбречните съдове, присъства в бъбречната мембрана и се увеличава със затлъстяването. Периреналната мастна тъкан се намира в ретроперитонеалната кухина и се счита за проста съединителна тъкан, която предпазва бъбреците и бъбречните съдове от външни физически стимули (Фигура 1А) [1].

Фигура 1. Характеризиране на периреналната мастна тъкан. (A) Анатомично местоположение на периренална мастна тъкан, (B) Типове мастни клетки, съставляващи периренална адипозна тъкан, (C) Термогенеза на кафяви адипоцити за изгаряне на калории, (D) Адипокини, секретирани от кафяви, бели и бежови адипоцити, и (E) Индуктори на покафеняване за трансформация на бели адипоцити в бежови клетки.

Независимо от това, тъй като мастната тъкан се счита за ендокринен орган, който отделя различни адипокини, а не само съхранение на енергия, се счита, че периреналната мастна тъкан влияе пряко на метаболитни заболявания като диабет, затлъстяване и сърдечно-съдови аномалии [2]. Като ендокринен орган, периреналната мастна тъкан съдържа голям брой кафяви адипоцити [3] и силно активирани бежови клетки, генерирани от трансформацията на бели адипоцити [4]. Следователно периреналната мастна тъкан се счита за много полезен източник на клетки за терапевтични цели.

Въпреки това цялата периренална мастна тъкан, получена от здрави донори по време на бъбречна трансплантация, се изгаря като медицински отпадък. За да се увеличи възможността за неговото клинично приложение, тази статия разглежда характеристиките и потенциалните приложения на периреналната мастна тъкан.

Типове адипоцити в периреналната мастна тъкан

Адипоцитите, които изграждат периреналната мастна тъкан, подобно на други мастни тъкани, се делят предимно на бели клетки и кафяви клетки (Фигура 1B). Белите адипоцити съхраняват енергия под формата на триглицериди, които се разграждат до мастни киселини и глицерол по време на гладуване. Те влияят върху апетита и инсулиновата чувствителност по същия начин като ендокринните органи чрез секретиране на хормоноподобни молекули като лептин и липокалин. В същото време кафявите адипоцити поддържат телесната температура чрез освобождаване на химическа енергия като топлина чрез разединителен протеин 1 (UCP1), медииран път, защитен механизъм срещу хипотермия (Фигура 1C) [6,7].

Хистологично, адипоцитите имат еднаква форма, разделени от тънки колагенови интервали. В белите адипоцити цитоплазмата се избутва до ръба от натиска на мастните капчици. Междувременно ядрото е малко и тънко, с овална форма и избутано настрани с голяма мастна капка в средата (Фигура 1B(b)) [8]. Кафявите адипоцити са по-малки и съдържат много мастни капчици (Фигура 1B(a)) [3]. Когато белите адипоцити имат висока експресия на UCP1 и много малки мастни капчици, те се наричат ​​бежови клетки (Фигура 1B(c)) [9l.]. Бежовите клетки са с различен произход от кафявите адипоцити, но имат същата енергоемка функция като калориите; следователно те имат клинична стойност.

стандартизиран Cistanche

Ползи от кафявата мастна тъкан

Основната роля на кафявата мастна тъкан е да поддържа постоянна телесна температура чрез генериране на топлина; генериране на 300 kcal и консумиране на 50 g кафява мастна тъкан (Фигура 1C) [10]. Изгарящото калории действие на кафявата мастна тъкан може да се приложи при лечението на затлъстяване и инсулинова резистентност, които са метаболитни нарушения, причинени от прекомерно натрупване на енергия.

Когато кафявите адипоцити се активират, глюкозата и мастните киселини се отстраняват ефективно от кръвта; кръвната глюкоза се елиминира чрез активиране на 3-адренергичните рецептори върху кафявата адипоцитна мембрана, последвано от повишен синтез на глюкозен транспортер 1 (GLUT1), глюкозен транспортер, от цикличен аденозин монофосфат (cAMP) в цитоплазмата [11]. Плазмените триглицериди се отстраняват чрез активиране на липопротеинови протеази и CD36, секретирани от кафяви адипоцити [12]. По този начин активирането на кафявите адипоцити може ефективно да подобри инсулиновата чувствителност и разхода на енергия и да намали телесното тегло.

Доскоро се смяташе, че кафявата мастна тъкан отсъства при хората на всички етапи от ранна детска възраст до зряла възраст. Въпреки това, с разработването на устройства за измерване на метаболитната активност (флуор-18-флуородезоксиглюкоза позитронно-емисионна томография (18F-FDG-PET)/компютърна томография (CT)), беше установено, че кафявата мастна тъкан присъства в термочувствителните тъкани при възрастни [ 13]. По-специално, голямо количество кафява мастна тъкан беше открито около бъбрека, който е силно активен [14]. В нашите продължаващи предварителни експерименти ние запазихме 302 периферни мастни тъкани; средното тегло на донорите на бъбреците е 229,19 ± 136,53 g, а средната възраст е 32,98 ± 9,94 години. Използвайки 17 проби, ние измерихме разпределението на кафявата мазнина и установихме, че присъства в 10-60 процента (v/v) от тъканта. Имаше значителни индивидуални разлики в обема на кафявата мазнина.

Кафявата мастна тъкан като генератор на топлина

Органелите, участващи в производството на енергия, са митохондриите, а химическата и топлинната енергия се генерират през два канала във вътрешната митохондриална мембрана. Протоните напускат митохондриите през пътя за пренос на електрони, причинявайки потенциална разлика; химическата енергия (ATP) се генерира, когато протоните навлизат през комплекса за синтез на ATP, а топлинната енергия се генерира, когато протоните навлизат в UCP1 пътя, активирайки окислението на мастни киселини в митохондриите (Фигура 1C) [15].

Кафявата мазнина е специална тъкан, която използваме, за да се адаптираме към студа. Когато са изложени на ниски температури, симпатиковите нерви отделят катехоламини (особено норепинефрин) и техните рецептори (3-адренергични рецептори) се активират. След това се активира UCP1 във вътрешната митохондриална мембрана. Свързаните с температурата гени в кафявите адипоцити са непрекъснато активни, когато изпитваме редовни температурни разлики, но бежовите клетки, получени от бели адипоцити, се активират само когато изпитваме излагане на ниска температура [16].

Добавка Cistanche

Кафявата мастна тъкан като ендокринен орган

Активираните кафяви адипоцити секретират вещества чрез ендокринни пътища, които засягат други метаболитни тъкани (моторни мускули) и регулират енергийния метаболизъм [4] и възпалението [17]. Веществата, секретирани от кафявата мастна тъкан, се наричат ​​адипокини или BATокини на кафявата мастна тъкан (BAT) и се секретират от автокринни, паракринни, периферни и ендокринни пътища (Фигура 1D) [18].

Автокринни и периферно секретирани вещества са NGF, FGF2 и VEGF-A, които участват в растежа на кафявите адипоцити, васкуларизацията, неутрализацията и процесите на кръвния поток; тези вещества играят роля в активирането на кафявите адипоцити, когато са изложени на студена среда. Веществата, секретирани от ендокринната система, са IGF1 и FGF21. IGF1 играе роля в намаляването на концентрацията на глюкоза в кръвта. FGF21 се увеличава в кръвта при ниски температури чрез активиране на кафяви адипоцити [20], участва в покафеняването на белите адипоцити [21] и регулира енергийния метаболизъм чрез липопротеиновия катаболен път [22]. Ние анализирахме концентрациите на NGF, FGF2, VEGF-A, IGF1 и FGF21, използвайки 10 периферна мастна тъкан. Съгласно инструкциите на производителя, 25 g от всяка тъкан бяха взети като първоначален обем и беше получена стромална съдова фракция (SVF) с помощта на ръчен комплект (Ustem kit, Ustem Biomedical, Сеул, Корея). Крайният обем на продукта беше 1 mL и NGF 3,56±0,25 pg/mL, FGF2 230.27±167,24 pg/mL, VEGF-A 7,50±5,95 pg/mL, IGF1 2830.85± 5201,98 pg/mL и FGF21 3.36±0,19 pg/mL бяха определени. fGF2, VEGF-A и IGF1 показаха значителни индивидуални разлики, докато NGF и FGF21 показаха относително еднакви характеристики.

Кафявата мастна тъкан също играе роля във възпалителния отговор. Противовъзпалителните BATокини, директно секретирани от кафяви/бежови адипоцити, са SLIT2-C, VEGFA, IGF-1, FGF21, CXCL14, L-PGDS, фолистатин, IL6 и GDF15 [17]. В допълнение, когато се развие възпалителна микросреда (напр. затлъстяване), инфилтрацията на макрофаги и други имунни клетки в мастната тъкан се увеличава. Имунните клетки секретират главно провъзпалителни цитокини, които инхибират „прехода от бели адипоцити към бежови адипоцити“ и насърчават „избелването на кафявите адипоцити“. Фенотипно избелените кафяви адипоцити секретират провъзпалителни BATokines като Chemerin, IGF-1, CX3CL1, RBP4, TNF, GDF8, ET-1, IL6, IL1 и MCP1 [17]. Избелените кафяви адипоцити имат намалена термогенна активност и потиснат капацитет за разход на енергия, като по този начин губят физиологичната ефикасност на кафявите адипоцити.

Кафявото затлъстяване също е свързано с циркулиращи екзозомални miRNAs. секрецията на екзозомни микроРНК от BAT потиска транскрипцията. Когато BAT беше трансплантиран в мишки без miRNA-обработващ ензим dicer, който прави микроРНК, бяха наблюдавани различни видове микроРНК, глюкозният толеранс беше намален [23] и miR-92 е известно, че е свързан с усвояването на глюкоза в кафяво мазнини [24].

Билкова цистанче

ПРЕПРАТКИ

1. Лиу, BX; Sun, W.; Kong, XQ Периренална мазнина: уникална мастна подложка и потенциална цел за сърдечно-съдови заболявания. Ангиология 2019, 70, 584–593.

2. Фанг, Й.; Xu, Y.; Янг, Й.; Liu, C.; Джао, Д.; Ke, J. Връзката между дебелината на периреналната мастна тъкан и намалената скорост на гломерулна филтрация при пациенти с диабет тип 2. J. Diabetes Res. 2020, 2020, 6076145.

3. Йесперсен, Нова Зеландия; Feizi, A.; Andersen, ES; Heywood, S.; Hattel, HB; Daugaard, S.; Peijs, L.; Баги, П.; Feldt-Rasmussen, B.; Шулц, HS; и др. Хетерогенността в периреналната област на хората предполага наличието на латентна кафява мастна тъкан, която съдържа прекурсорни клетки на кафява мазнина. Mol. Metab. 2019, 24, 30–43.

4. Kiefer, FW Значението на бежовата и кафявата мазнина при хората. Ендокр. Свържете се. 2017, 6, R70–R79.

5. Джан, Ф.; Хао, Г.; Шао, М.; Nham, K.; An, Y.; Wang, Q.; Zhu, Y.; Кусмински, CM; Хасан, Г.; Гупта, РК; и др. Атлас на мастната тъкан: Идентификация на човешки BAT и бежови депа при гризачи, ръководена от изображения. Cell Metab. 2018, 27, 252–262.e3.

6. Бец, MJ; Enerback, S. Човешка кафява мастна тъкан: Какво сме научили досега. Диабет 2015, 64, 2352–2360.

7. Van den Beukel, JC; Grefhorst, A.; Hoogduijn, MJ; Steenbergen, J.; Мастроберардино, PG; Дор, FJ; Themmem, AP Жените имат по-голям потенциал да предизвикат покафеняване на периреналната мастна тъкан, отколкото мъжете. Затлъстяването 2015, 23, 1671–1679.

8. Фагерберг, Л.; Hallstrom, BM; Oksvold, P.; Kampf, C.; Djureinovic, D.; Odeberg, J.; Хабука, М.; Tahmasebpoot, S.; Danielsson, A.; Едлунд, К.; и др. Анализ на човешката тъканно-специфична експресия чрез интегриране в целия геном на транскриптомика и протеомика, базирана на антитела. Mol. клетка. Протеом. 2014, 13, 397–406.

9. Kiefer, FW Browning и термогенно програмиране на мастната тъкан. Най-добра практика. Рез. Clin. Ендокринол. Metab. 2016, 30, 479–485.

10. Ротуел, Ню Джърси; Запас, консумация на MJ Luxus, индуцирана от диета термогенеза и кафява мазнина: аргументът в полза. Clin. Sci. 1983, 64, 19–23.

11. Олсен, JM; Сато, М.; Dallner, OS; Сандстром, Алабама; Пизани, Д.Ф.; Chambard, JC; Amri, EZ; Hutchinson, DS; Bengtsson, T. Поглъщането на глюкоза в клетките на кафявата мастна тъкан зависи от mTOR комплекс 2-насърчава GLUT1 транслокация. J. Cell Biol. 2014, 207, 365–374.

12. Бартелт, А.; Bruns, OT; Reimer, R.; Hohenberg, H.; Ittrich, H.; Peldschus, K.; Каул, MG; Tromsdorf, U.; Weller, H.; Waurisch, C.; и др. Активността на кафявата мастна тъкан контролира клирънса на триглицеридите. Нац. Med. 2011, 17, 200–205.

13. Хани, TF; Gharehpapagh, E.; Камел, ЕМ; Бък, А.; Himms-Hagen, J.; von Schulthess, GK Кафява мастна тъкан: Фактор, който трябва да се има предвид при симетричното усвояване на маркера в областта на шията и горната част на гърдите. Евро. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 2002, 29, 1393–1398.

14. Свенсон, Пенсилвания; Линдберг, К.; Hoffmann, JM; Таубе, М.; Перейра, MJ; Mohsen-Kanson, T.; Hafner, AL; Ризел, М.; Palming, J.; Dani, C.; и др. Характеризиране на кафява мастна тъкан в човешкото периренално депо. Затлъстяването 2014, 22, 1830–1837.

15. Брондани, Луизиана; Assmann, TS; Duarte, GC; Грос, JL; Canani, LH; Crispim, D. Ролята на разединителния протеин 1 (UCP1) върху развитието на затлъстяване и захарен диабет тип 2. Arq. Сутиени. Ендокринол. Метаболизъм. 2012, 56, 215–225.

16. Хармс, М.; Seale, P. Brown и бежова мазнина: Развитие, функция и терапевтичен потенциал. Нац. Med. 2013, 19, 1252–1263.

17. Омран, Ф.; Christian, M. Възпалителна сигнализация и активност на кафявите мазнини. Преден. Ендокринол. 2020, 11, 156.

18. Виляроя, Ф.; Cereijo, R.; Villarroya, J.; Giralt, M. Кафява мастна тъкан като секреторен орган. Нац. Rev. Endocrinol. 2017, 13, 26–35.

19. Гунавардана, SC; Piston, DW Обръщане на диабет тип 1 при мишки чрез трансплантация на кафява мастна тъкан. Диабет 2012, 61, 674–682.

20. Hanssen, MJ; Broeders, E.; Samms, RJ; Vosselman, MJ; ван дер Ланс, АА; Cheng, CC; Адамс, AC; Ван Маркен Лихтенбелт, WD; Schrauwen, P. Серумните нива на FGF21 са свързани с активността на кафявата мастна тъкан при хората. Sci. Rep. 2015, 5, 10275.

21. . Фишър, FM; Kleiner, S.; Дурис, Н.; Фокс, ЕК; Мепани, RJ; Verdeguer, F.; Wu, J.; Харитоненков, А.; Flier, JS; Maratos-Flier, E.; и др. FGF21 регулира PGC-1alpha и покафеняването на белите мастни тъкани в адаптивната термогенеза. Genes Dev. 2012, 26, 271–281.

22. Schlein, C.; Талукдар, С.; Хайне, М.; Fischer, AW; Krott, LM; Нилсон, Словакия; Brenner, MB; Heeren, J.; Scheja, L. FGF21 понижава плазмените триглицериди чрез ускоряване на липопротеиновия катаболизъм в белите и кафявите мастни тъкани. Cell Metab. 2016, 23, 441–453.

23. Тому, Т.; Мори, MA; Драйфус, JM; Кониши, М.; Сакагучи, М.; Wolfrum, C.; Рао, TN; Winnay, JN; Гарсия-Мартин, Р.; Grinspoon, SK; и др. Циркулиращи miPHK, получени от адипоза, регулират генната експресия в други тъкани. Nature 2017, 542, 450–455.

24. Чен, Й.; Буйел, JJ; Hanssen, MJ; Siegel, F.; Пан, Р.; Naumann, J.; Шел, М.; Van Der Lans, A.; Schlein, C.; Froehlich, H.; и др. Концентрацията на екзозомна микроРНК miR-92a в серума отразява активността на човешката кафява мазнина. Нац. Общ. 2016, 7, 11420.

1. Обединен институт за регенеративна медицина, Kyungpook National University, Daegu 41405, Корея;