Субекти

По време на еволюцията живите организми са се приспособили да използват различни хранителни източници, включително въглехидрати, липиди и протеини. По-специално, въглехидратите и липидите са двете основни макромолекули, служещи като ключови компоненти на вътреклетъчните продукти за съхранение за генериране на енергия. Важно е, че анаболизмът и катаболизмът на тези макромолекули са тясно вплетени в органи, участващи в регулирането на хранителните вещества, включително мозъка, черния дроб, мастната тъкан, панкреаса и мускулите. Сред многобройните органи и тъкани мастните тъкани играят ключова регулаторна роля в оцеляването, възпроизводството и адаптацията към хранителни стресове чрез функционирането си като депо за съхранение. Например мастните тъкани активно се разширяват в отговор на излишния енергиен прием и генерират енергийни източници в отговор на хранителен дефицит, като незабавно се включват в контрола на системния енергиен баланс. В допълнение, мастните тъкани комуникират с други метаболитни органи чрез секретиране на различни адипокини, оказвайки множество въздействия върху регулирането на системната енергийна хомеостаза.

метаболитни

През последните няколко десетилетия процентът на затлъстяване нараства бързо по света, налагайки висока социална тежест по отношение на качеството на живот. Натрупването на доказателства предполага, че затлъстяването е тясно свързано с развитието на метаболитен синдром, включително хиперлипидемия, хипертония, сърдечно-съдови заболявания, инсулинова резистентност, хиперхолестеролемия, диабет тип 2 и дори някои видове рак. Отличителна черта на затлъстяването е прекомерното разширяване на телесните мазнини, което се дължи на хроничния прием на енергия и заседналия начин на живот. Като се има предвид значителната роля на кръстосания разговор между мастните тъкани и други метаболитни органи, свързани с регулирането на енергийната хомеостаза на цялото тяло, определянето на междуорганна метаболитна комуникация, свързана с енергийната хомеостаза, ще разшири разбирането за сложните системи, допринасящи за затлъстяването. В този специален брой ще обсъдим скорошни открития за клетъчните и молекулярните механизми в кръстосаното обсъждане на ключови метаболитни органи, включително мозъка, сърцето, черния дроб, мастната тъкан и панкреаса, както и тяхната роля в контрола на енергийния метаболизъм, както и като етиология на затлъстяването. Ние също така подчертаваме новите открития от генетични и епигенетични проучвания върху затлъстяването и свързаните с него заболявания като инсулинова резистентност.

Групата на Aimin Xu (Хонконгски университет) предоставя изчерпателен преглед на мастната тъкан и нейните потенциални клинични последици. Те са обсъдили различните характеристики на мастните депа, включително бяла мастна тъкан, кафява мастна тъкан и бежова мастна тъкан. Изглежда има разлики в депата на мазнините в клетъчния състав и физиологичните свойства в резултат на генетични събития или събития в развитието. След признаци на развитие, хормонални промени, метаболитни стресове и стареене, отделните мастни депа показват разлики в реакциите си, както и последващи ефекти върху енергийния метаболизъм, инсулиновата чувствителност и термогенезата. Например, в сравнение с подкожната мастна тъкан, висцералната мастна тъкан е склонна да стане хронично възпалена и устойчива на инсулин при затлъстяване. Те също така дават представа за потенциалната роля на специфичността на мастните депа за медииране на парадоксални фенотипове на две популации - затлъстели, но метаболитно здрави индивиди и слаби, но метаболитно нездрави индивиди.

Добре установено е, че мозъкът има важна роля в регулирането на енергийната хомеостаза чрез оценка на текущото състояние на метаболизма и енергийната хомеостаза, както и чрез оркестрираща модулация както на поведенческите модели, така и на периферния метаболизъм. Различни хранителни вещества и хормони, получени от мастна тъкан, панкреас, стомах, черва и черен дроб, предават информация относно метаболитното състояние в множество области на мозъка. След интегриране на периферни метаболитни, ендокринни и невронални сигнали, изходящите пътища от мозъка регулират приема на храна и разхода на енергия. По-специално, групата на Мин-Сеон Ким (Медицински център Асан и Университета в Улсан) се е фокусирала върху критичната роля на хипоталамуса в контрола на енергийния баланс и затлъстяването. Предвид факта, че координираните взаимодействия между хипоталамуса и периферните метаболитни органи участват в управлението на енергийната хомеостаза на цялото тяло, дефектните сигнали от мозъка са тясно свързани с вредните ефекти на затлъстяването във връзка с енергийния метаболизъм.

Последните открития преразгледаха концепцията за мастните тъкани като обикновен енергиен резервоар. Вместо това мастните тъкани са ендокринни органи, които синтезират и секретират различни сигнални молекули, така наречените адипокини. Съответно, увеличаването или намаляването на затлъстяването влияе върху нивата на циркулиране на адипокините, което води до последващи промени в системната енергийна хомеостаза чрез модулиране на енергийния метаболизъм в други органи. По същия начин, скорошни проучвания върху сърцето разкриват, че сърцето е друг ендокринен орган. Групата на Гари Суини (Университет в Йорк) подчерта неотдавнашните открития за сърдечно ремоделиране, медиирано от кардиокини с множество въздействия върху периферните тъкани. Като моделна система те са се съсредоточили върху възпалението на миокарда при сърдечна недостатъчност и подчертаха критичната роля на кардиокините в модулацията на кръстосания разговор между сърцето и други тъкани.

Черният дроб е едно от основните места за съхранение на енергия и е централен орган в метаболизма на глюкозата и липидите. Излишната енергия от диетата се съхранява под формата на гликоген в черния дроб и след като гликогенните депа се напълнят, всяка допълнителна излишна енергия се натрупва под формата на липиди в мастната тъкан. Освен това черният дроб играе съществена роля в сложната мрежа от системен метаболизъм на енергия, като действа като основен орган на метаболизма на глюкозата, включително гликогенеза, гликогенолиза, гликолиза и глюконеогенеза. Различни метаболити и хормони регулират плътно метаболизма на чернодробната глюкоза чрез модулиране на сложни транскрипционни мрежи. Следователно групата на Seung-Hoi Koo (Корейски университет) обсъжда сегашното разбиране за хомеостазата на чернодробната енергия, по-специално по отношение на ключовите транскрипционни фактори и кофактори, които са критични регулатори на глюкозния и липидния метаболизъм.

Инсулинът и глюкагонът са основни хормони за регулиране на метаболизма на глюкозата и липидите в цялото тяло и двата хормона се произвеждат в панкреаса. Групата на Weiping Han (SBIC и A-STAR) предоставя преглед на развитието на панкреаса и неговите роли в метаболизма на глюкозата. Те подчертават критичната роля на външните сигнали, включително хормони на червата, хранителни вещества, клетъчни метаболити и йони в развитието на панкреаса. Те също така обсъждат молекулярните събития, които са в основата на променливото взаимодействие между панкреаса и други органи, включително мозъка, червата и черния дроб, за да координират енергийния метаболизъм на цялото тяло. Освен това се обсъждат настоящите терапевтични и предполагаеми цели за лечение на диабет тип 2.

Soo Heon Kwak и Kyong Soo Park (Национална университетска болница в Сеул) предоставят общ преглед на настоящите констатации от генетични и епигенетични проучвания по отношение на диабет тип 2. Въпреки че диабетът тип 2 се причинява от множество фактори, последните проучвания за генетични асоциации категорично предполагат, че някои генетични вариации са тясно свързани с честотата на диабет тип 2. В допълнение към генетичните фактори, екологичните сигнали също допринасят за развитието на диабет тип 2 чрез модулиране на епигенетичната регулация, включително метилиране на ДНК, модифициране на хистон и некодиращи РНК. Те обсъждат правдоподобните взаимодействия между факторите на околната среда, генетиката и епигенетиката за медииране на патогенезата на диабет тип 2.

Информация за автора

Принадлежности

Департамент по биологични науки, Институт по молекулярна биология и генетика, Национален център за творчески изследователски инициативи за ремоделиране на мастните тъкани, Национален университет в Сеул, Сеул, Корея

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar