Az emberi barna zsírszövet anatómiai elhelyezkedése

Funkcionális relevancia és következmények az elhízásban és a 2-es típusú cukorbetegségben

  1. Harold Sacks 1⇑ és
  2. Michael E. Symonds 2
  1. 1 Endokrinológiai és Diabetes Osztály, VA Greater Los Angeles Healthcare System, Los Angeles, Kalifornia
  2. 2 Korai életkori táplálkozási kutatóegység, Gyermekegészségügyi Akadémiai Osztály, Klinikai Tudományok Iskolája, Egyetemi Kórház, Nottinghami Egyetem, Nottingham, Egyesült Királyság.
  1. Levelező szerző: Harold Sacks, hsackshotmail.com .

  1. H.S. és M.E.S. egyformán hozzájárult e munka kidolgozásához és megírásához.

    zsírszövet-cukorbetegség

    Absztrakt

    Áttekintjük a barna zsírszövet (BAT) anatómiájával kapcsolatos információkat és bemutatjuk azokat. Miért található ott, ahol az embereknél van? Anatómiai eloszlása ​​valószínűleg túlélési értéket ad azáltal, hogy adaptív termogenezissel megvédi a kritikus szerveket a hipotermiától. Végül az elhelyezkedés és a funkció fontos lesz az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség megelőzésére és kezelésére szolgáló terápiás stratégiák mérlegelésekor, ebben az esetben a sikeres beavatkozásoknak jelentős hatást kell gyakorolniuk a BAT működésére a termoneutrális környezetben élő alanyokban. Tekintettel a BAT-raktárak különböző helyszíneire és a reakcióképesség potenciális különbségeire, valószínű, hogy a BAT-nak sokkal finomabb és így korábban figyelmen kívül hagyott funkciói és szabályozási ellenőrzési mechanizmusai mutatkoznak meg.

    A BAT helyei az embereknél

    Az 1. táblázat bemutatja a BAT helyeit, amelyeket Heaton 1972-es emberi boncolások sorozatában (2) azonosítottak és kiegészítettek FDG PET-CT fúziós vizsgálatokkal, amelyeket egészséges önkéntesek végeztek hidegnek jól meghatározott kontrollált klinikai kísérleti körülmények között (6–8) vagy rákvizsgálatra (4,5,10) utaló betegek előzetes ellenőrzött felmelegedés nélkül a szkennerben a környezeti hideg hatásának semlegesítése érdekében A BAT Heaton definícióját zsírmintát tartalmazó multilokuláris adipocitákként hematoxilin-eozinnal festettük fénymikroszkóppal (2), és a BAT-ot zsigeri vagy szubkutánnak neveztük, és mindegyik kategóriát felosztottuk különálló raktárakba, összefüggő szervük vagy szövetük szerint, ahogy azt Nedergaard ábrázolta, Bengtsson és Cannon (1). Meg kell jegyezni, hogy a felsorolt ​​kategóriák összességében hasonlóságot mutatnak a BAT-helyeken az emberek (1) és a rágcsálók (13) között.

    Az emberi BAT eloszlása

    Az emberi szív képe axiális CT-felvételen, amely megmutatja a zsír elhelyezkedését az epicardium, a paracardialis mediastinum, az ereszkedő aorta és a paravertebrális régió körül.

    A szubkután BAT magában foglalja az elülső nyaki izmok és a brachialis plexus hátsó supraclavicularis fossa területén elhelyezkedő depókat (10); a kulcscsontok alatt; a hónaljban; az elülső hasfalban; és a lágyéki területen. Fontos, hogy a BAT az összes fent említett helyen van jelen csecsemőknél és 10 év alatti gyermekeknél, és eloszlása ​​változó mértékben csökken az életkor növekedésével, így 80 éves korára kevés személy rendelkezik BAT-tal bármely helyszínen (2). A szövettan által meghatározott barna zsírsejtek csecsemőkorban eltűnnek az interscapularis zsírpárnából, 10 évesen pedig az inguinalis és az elülső hasfal területéről.

    Az egészséges emberek BAT-funkciójával kapcsolatos prospektív vizsgálatok fő eredményei és korlátai

    Reprezentatív példák olyan termikus felvételekre, amelyek a szupraklavikuláris régióban elhelyezkedő BAT hőmérsékleti különbségét mutatják egy sovány 47 éves felnőtt férfiban (A és B) (BMI 21 kg/m 2), összehasonlítva egy életkornak megfelelő egészséges elhízott férfival ( C és D) (BMI 30 kg/m 2) egy kontroll periódusban (A és C) és a kéz lehűlésére reagálva (B és D). Narancssárga pixelek: 36,0–36,5 ° C; sárga pixelek: 35,5–36,0 ° C.

    Az UCP1 immunhisztokémiai festést egészséges felnőttek szupraklavikuláris zsírából származó sűrű BAT-csoportokban (7,10,15,18), feokromocitómában szenvedő beteg omentális zsírjában (13), valamint felületi szubkután periumbolikus zsírból készített biopsziában mutatták ki. krónikus tirotropin-szuppresszív L-tiroxin adagokkal kezelt betegtől papilláris pajzsmirigyrák esetén (19). Az UCP1 mRNS expressziója supraclavicularis zsírban (7) több nagyságrenddel magasabb, mint a nyak szubkután WAT, valamint a felső manubrium sternum szubkután zsírban mért alacsony szint, amely lényegesen nagyobb, mint a felszíni hasi zsírban és az alsó végtag szubkutánban zsír (20). Az UCP1 mRNS alacsony expressziójának sejtes forrása a csonka és az alsó végtag szubkután WAT-ban még meghatározandó, de ugyanabból a származásból származhat, mint a bézs, más néven brite (barna-fehérben) - adipociták a közelmúltban, Wu közölte et al. (21) humán felnőtt supraclavicularis BAT-ban és Sharp és mtsai. (22) csecsemő-, gyermek- és tinédzser boncolási mintákban supraclavicularis, posterior mediastinum, retroperitoneális, intraabdominális és mesentericus depókban, amelyek a klasszikus BAT-ban található adipo-myeloblastoktól különböző prekurzorok toborozható klónjából származnak (21).

    Egészséges, sovány férfi és női felnőtteknél (átlag ± SD életkor 40 ± 9 év) a hideg által aktivált humán BAT PET-CT-vel számított átlagos tömege 34 g volt (9–90 tartomány) (8). Ez magában foglalta a domináns supraclavicularis területet, valamint a paraspinalis és para-aorta régiókat, az axilláris depót, a mediastinumot és a mellékveseihez közeli területet. Ez a becslés összehasonlítja az átlagos 151 g-ot (29–296 tartomány) a hidegnek kitett fiatal férfiaknál (9), és a 12–170 g-ot a PET + betegek egy csoportjában, előzetes hidegaktiválás nélkül (10). 63 g méhnyak BAT kiszámítása alapján, amelyet Virtanen et al. (7) becslései szerint az aktivált BAT termogenezis 4,5% -kal járult hozzá az egész test energiafelhasználásához, amelyet jelentősnek (23) tekintettek, és arányos azzal a céllal, hogy a BAT-t kihasználják a WAT-ban tárolt felesleges kalóriák elégetésére az elhízás súlycsökkenése érdekében. és 2-es típusú cukorbetegség (3). A fent idézett ∼5% -os adat alulbecsülhető lehet egy-két tényezővel egyes alanyokban, nagyobb BAT-tömegük miatt.

    Spekulációk az emberi BAT helyeinek funkcionális relevanciájáról

    Az erek hőmérsékletének szabályozása.

    A BAT eloszlása ​​melegvérű állatokban megalapozza az emberi BAT anatómiai helyeinek funkcionális relevanciájának megértését. Smith és Horwitz idézésével az emlősök, köztük a rágcsálók barna zsírjának és termogenezisének 1969. évi átfogó áttekintésében (24) „röviden: a barna zsír egy belső hevítő köpenyt biztosít, amely a szisztémás érrendszer egyes részeit fedi, és jelzéskor aktív metabolikus melegítővé válik. közvetlenül az áramló véráramba viszik, amikor áthalad a hűvösebb perifériára és onnan. ” Mivel az erek anatómiája és topográfiája a rágcsálóknál (25) hasonló az emberéhez (14), ez a magyarázat a BAT eloszlását fejti ki az emberekben a fő artériák és vénák mentén, amelyek helyi fűtőköpenyként működnek. Az érfűtés szerepének kiszolgálásán kívül a BAT-raktárak szelektív funkcionális szabályozását megalapozó emberi adatok hiánya, vagy a termogén források optimális elhelyezkedését a maghőmérséklet fenntartása érdekében felmérő modellek hiánya a „helyi” melegítési funkció bármilyen teleológiai hozzárendelését a a BAT depók helyszínei spekulatív és hipotézist generáló.

    Az emberi BAT gazdag erekfonatot tartalmaz (18). Az emberi nyaki BAT nem rezgő termogenezise a vér perfúziójának megduplázásával párosul 7,5-ről 15,9 ml/perc/100 g zsírszövetre, összehasonlítva a nyaki WAT-perfúzió változásával (3,0 ml/perc/100 g) (8). Célja, hogy több szabad zsírsavat, glükózt és oxigént biztosítson szubsztrátként a megnövekedett mitokondriális oxidációnak és az UCP1-en keresztüli leválasztásának, hogy a szisztémás keringésbe jutó hő keletkezzen az elfolyó vérbe (8). Annak, hogy ez a lokális mechanizmus kiegészülne a hő elosztásával a BAT-tól a szomszédos erekig és a zsigerekig az általános hőmérsékletű homeosztázisban, van értelme, de még nem bizonyított. Cannon és Nedergaard megjegyezte, hogy a BAT fiziológiai jelentősége sokkal egyszerűbb lett volna, ha csak egy helyen található meg a testben, nem pedig meghatározott, de szétszórt területeken (26). Ha feltételezzük ~ 150 g emberi BAT tömegét (a fentiek szerint), a szívteljesítmény 5 L/perc, és a maximális aktivált véráramlás 15 ml/perc/100 g minden BAT helyen, a felmelegedésig eltelt idő a keringő vér térfogata egy szervben koncentrált transzverzális BAT-ra lenne

    3,7 óra. A relevánsabb funkcionális számítás a vér hőmérsékleti gradiense a BAT-depóton az erek beáramlása és a kiáramlás között, amely az aktivált BAT által generált hő felszabadulását tükrözi. A rágcsálók domináns interscapularis BAT-raktárában a teljes hőtermelés 6 ° C-on a 26 ° C-os kontrollérték hétszeresére nőtt (más BAT-ok kisebb mértékű növekedésével szemben), ami elegendő volt a vénás hőmérsékletének emeléséhez. vízelvezetés legalább 1 ° C-kal (25). Egy másik becslés, amelyről állatkísérletek nem számoltak be, a keletkezett hő azon része, amely kifelé diffundálna, hogy egy szomszédos szervet felmelegítsen. Ezek a megfontolások, eltekintve az evolúciós szempontoktól, valamint az akut hideg stressz idején a szervek gyors felmelegítésének biológiai szükségességétől, a BAT diffúzabb szerveződése az érrendszer körül, de a meleg vér közvetlenül a létfontosságú szervekhez történő irányítása hihetőnek tűnik.

    A nyak és a felső mellkas elülső hőképei ugyanazon család négy normál testtömegű híméből, három generációból, egy kéz 20 ° C-os hideg vízbe helyezése előtt és után. Hétéves (A és B) (a 25. BMI centilisen) és 13 éves (C és D) (a 75. BMI centilisen) fiak, 49 éves apa (E és F) (BMI 20 kg)/m 2), és a 73 éves nagyapa (G és H) (BMI 24 kg/m 2). Piros pixelek: 36,5–37,0 ° C; narancssárga pixelek: 36,0–36,5 ° C; sárga pixelek: 35,5–36,0 ° C.

    Feltételezett funkcionális szerep a vazomotoros reaktivitásban.

    Hogyan befolyásolhatja a BAT helyzete az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség terápiás stratégiáit?

    Összefoglalva, az emberi BAT eloszlása ​​az érrendszer mentén és a kritikus szervek körül feltételezhetően hipotermia által kiváltott adaptív termogenezissel biztosítja a túlélési értéket, ezáltal megőrizve a normális testhőmérsékletet, és ezzel együtt az életfunkciókat (26). Különösen fontos lehet a központi és az autonóm (szimpatikus) idegrendszer hideg elleni védekezésében betöltött szerepe. Az alap- és klinikai tudományos vizsgálatokban, valamint az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére szolgáló testsúlycsökkentési stratégiákban figyelembe kell venni azt a helyet, ahol a BAT normálisan az emberben található, de jelenleg a BAT-alapú terápia szerepe a BAT anatómiájához kapcsolódóan további tanulmányokat igényel.

    KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

    A cikk szempontjából lényeges összeférhetetlenségről nem számoltak be.