- Biochémia, fyziológia výživy a patofyziológia obezity
- Lenka DUCHOŇOVÁ, Igo KAJABA, Ernest ŠTURDÍK
- Lek Obz, 60, 2011, č. 5, s. 214 – 220.
SÚHRN
Tukové tkanivo je dynamický orgán s významnou úlohou komunikovať s inými orgánmi a tkanivami prostredníctvom vlastných sekrečných produktov, adipokínov. Adipokíny ovplyvňujú široké spektrum fyziologických funkcií, ako je príjem a výdaj energie, inzulínová senzitívnosť, metabolizmus lipidov, ale aj krvný tlak a zápalové procesy. Zmeny v syntéze, sekrécii alebo účinku týchto látok u obéznych jedincov prispievajú k patogenéze obezity a sprievodných ochorení. Predkladaný článok je prehľadom týkajúcim sa poznatkov o biochemických pochodoch, ktoré riadia účinnosť energetickej premeny a ovplyvňujú energetický výdaj. Opisuje význam metabolizmu samotného tukového tkaniva a metabolické zmeny zaznamenané pri obezite.
Kľúčové slová: obezita – tukové tkanivo – adipocyty – adipokíny – leptín.
- Biochemistry, nutrition physiology and pathophysiology of obesity
- Lenka DUCHOŇOVÁ, Igo KAJABA, Ernest ŠTURDÍK
- Lek Obz, 60, 2011, 5, p. 214 – 220.
SUMMARY
Adipose tissue is a dynamic body with an important role to communicate with other organs and tissues through their own secretory products, adipokines. Adipokines affect a wide variety of physiological functions such as intake and energy expenditure, insulin sensitivity, lipid metabolism, but also blood pressure and inflammatory processes. Changes in synthesis, secretion or action of these substances in obese individuals contribute to the pathogenesis of obesity and accompanying diseases. The submitted paper is an overview of knowledge of biochemical processes that controls efficiency of energy conversion and affects of energy expenditure. The paper describes importance metabolism of adipose tissue itself and metabolic changes in obesity.
Key words: obesity, adipose tissue, adipocytes, adipokines, leptin.
Úvod
Jednou z aktuálnych medicínskych tém súčasnosti je nadváha a obezita. V očiach laikov primárne estetický fenomén, ale z pohľadu odborníkov a postihnutých aj závažný zdravotný problém. Na vzniku a vývoji obezity sa podieľa celý rad faktorov. Obezita je aj príčinou mnohých vážnych chorôb. Práve tieto skutočnosti favorizujú záujem o dôsledné poznanie patofyziologických mechanizmov obezity.
V malej miere je za nadváhu či obezitu zodpovedná monogénová príčina. Vo veľkej miere ide o polygénový pôvod. Známe sú však aj iné ako genetické dôvody prejedania sa a následného excesívneho ukladania tuku. Organizmus sa plne adaptuje na zmeny v energetických zásobách a výsledkom je fakt, že z tukového tkaniva je plnohodnotný neuroendokrinný a imunitný orgán, ktorý sa svojou aktivitou líši v závislosti od distribúcie tuku v organizme. Jeho aktivita sa stáva základným kameňom pre zvýšené zdravotné riziko a sekundárny vznik chorôb, ktoré zásadne ovplyvňujú život jedinca.
Množstvo tuku v tele určuje pomer dvoch zložiek energetickej bilancie, energetického príjmu a energetického výdaja. Energetický výdaj závisí nielen od svalovej práce, ale od všetkých metabolických pochodov v svaloch, pečeni, mozgu, tukovom tkanive a aj od účinnosti energetickej premeny v tkanivách. Biochemické pochody, ktoré sú zvlášť významné pre účinnosť energetickej premeny, a tým aj pre hromadenie tukového tkaniva, začíname hlbšie spoznávať až v poslednej dobe. Je pravdepodobné, že abnormálne biochemické pochody v adipocytoch sa podieľajú na patogenéze obezity iniciovaním hyperlipogenézy, na druhej strane aj na vzniku lipodystrofie. Regulačné peptidy a rôzne metabolity uvoľňované z tukového tkaniva ovplyvňujú metabolizmus ďalších tkanív a majú dôležitú úlohu pri rozvoji metabolického syndrómu.
Etiológia obezity
Hlavnou príčinou vzniku obezity je pozitívna energetická bilancia, čo je nepomer medzi energetickým príjmom a výdajom. Príjem aj výdaj je ovplyvnený celým radom faktorov (obr. 1). Príjem potravy je riadený chuťou do jedla, ktorú kontrolujú impulzy z centra hladu a sýtosti, umiestnené na úrovni hypotalamu. Rôzne látky tvorené v tráviacom trakte, nadobličkách a vlastnom tukovom tkanive stimulujú alebo blokujú spomínané centrá v závislosti od prítomnosti alebo chýbania potravy v tráviacom trakte a od úrovne energetických zásob. Ďalej sú to zmyslové vnemy, ktoré môžu vzbudiť pocit hladu alebo navodiť pocit sýtosti. V prípade obezity sa nadmerný príjem potravy dáva do súvisu s poruchou súhry centra hladu a sýtosti, čím postihnutý jedinec stráca pojem o hranici, kde sa končí skutočná potreba organizmu a začína sa prejedanie, hlavne v prípade obzvlášť obľúbených jedál. V priebehu rokov sa tráviaci trakt prispôsobí spracovaniu väčšieho množstva potravy, žalúdok zväčšuje svoj objem, a tak informácie o jeho naplnení prichádzajú do mozgových centier neskoro.
Celkový príjem energie závisí od skladby potravy (od obsahu základných živín, vlákniny, prípadne aj alkoholu). Tento príjem by mal zodpovedať energetickému výdaju. V našej populácii sa síce energetický príjem priemerným spotrebiteľom plní v relácii s odporúčanými výživovými dávkami (OVD) obyvateľstva SR (10), niektoré skupiny populácie ho však prekračujú až o 20 – 30 %. Pokiaľ je zvýšený energetický príjem a dochádza k plynulému vzostupu telesnej hmotnosti, hovorí sa o tzv. dynamickej fáze obezity. Pokiaľ je hmotnosť obézneho jedinca ustálená, hovorí sa o tzv. stacionárnej fáze obezity (je rovnováha medzi príjmom a výdajom).
Pri rozvoji obezity zohráva najväčšiu úlohu predovšetkým nadmerný prívod tukov. Tuky majú vysokú energetickú hodnotu a najvyššiu sýtiacu schopnosť. Telo prebytočný tuk ukladá do tukových zásob a kapacita tvorby tukových zásob je relatívne neobmedzená. Na ukladanie cukru má telo obmedzenú kapacitu a veľké množstvo prijatých sacharidov sa podľa energetickej potreby rýchlo spáli (oxiduje). Problémom je jednoduchý (repný) cukor, ktorý sa preferuje hlavne pre svoje chuťové vlastnosti; pri jeho vyššej spotrebe môže dôjsť k jeho premene na tuky – mastné kyseliny a k ich následnému ukladaniu. Vyšší prísun bielkovín nezohráva pri vzniku obezity významnejšiu úlohu. Ďalšou súčasťou potravy je vláknina. Tá pozitívne ovplyvňuje príjem stravy tým, že vďaka svojej schopnosti napučiavať rozpína hladkú svalovinu tráviaceho ústrojenstva, čím urýchľuje nástup pocitu sýtosti.
Energetický výdaj predstavuje druhý pól tejto rovnováhy a spočíva v energetickej spotrebe potrebnej na udržanie fyziologického fungovania organizmu, na udržiavanie telesnej teploty a integrity vo vzťahu k okoliu. Metabolizmus predstavuje veľkú časť energetickej spotreby organizmu za fyziologických podmienok. Na celkovej energetickej potrebe sa podieľajú tieto zložky: pokojový výdaj, termogenéza, postprandiálny energetický výdaj a pohybová aktivita. Počas detstva a dospievania je to potreba rastovej funkcie (v priemere 20 % dennej energie) a u tehotných energetická ešte potreba pre vývoj plodu a telesných štruktúr výstavby organizmu tehotnej.
Pokojový energetický výdaj sa na celkovom dennom výdaji podieľa v 55 – 70 %. Je ovplyvňovaný predovšetkým genetickými a endokrinnými faktormi a slúži k zaisteniu základných životných funkcií organizmu a k udržiavaniu telesnej teploty. Postprandiálny energetický výdaj = termický efekt potravy. Je spojený s procesom trávenia, vstrebávania a metabolizmu živín obsiahnutých v potrave. Na celkovom energetickom výdaji sa podieľa v 8 – 12 %. Pohybová aktivita tvorí 20 – 40 % denného energetického výdaja a v dôsledku sedavého spôsobu života však čím ďalej, tým menej.
Energetická bilancia je vzťah medzi príjmom a výdajom energie, preto sa na zistenie bilancie určuje diferencia) medzi príjmom a výdajom. Základný princíp energetickej bilancie vyjadruje rovnica:
energetická bilancia = energetický príjem – energetický výdaj.
Pozitívna energetická bilancia vzniká vtedy, keď je príjem energie väčší ako výdaj. Rozdiel, a teda aj energetická bilancia sú pozitívne. Prebytočná energia sa v organizme ukladá vo forme tukov, ktoré vytvárajú zásoby, čím sa zvyšuje telesná hmotnosť človeka. Dlhodobo pôsobiaca pozitívna energetická bilancia má za následok hromadenie tukových zásob a vzostup telesnej hmotnosti aj u tých jedincov, ktorí nie sú predisponovaní k vzniku obezity. Negatívna energetická bilancia vzniká, keď je príjem energie nižší ako výdaj. Potom je rozdiel, a tým aj bilancia negatívna. Negatívna energetická bilancia spôsobuje úbytok tukových zásob, ale aj aktívnej telesnej hmotnosti – kostrového svalstva a nastáva pokles telesnej hmotnosti.
Tukové tkanivá, rozdelenie a ich funkcia
Tukové tkanivo nie je iba masa buniek slúžiaca na uskladňovanie energie v podobe mastných kyselín, triacylglycerolov, ale aj významný inkrečný orgán. Podieľa sa na imumologických a vaskulárnych reakciách, regulácii apetítu a mnohých ďalších komplexných a dynamických funkciách, ktoré sa predpokladajú na základe súčasných poznatkov.
Biely a hnedý tuk predstavujú dva základné typy tukového tkaniva. Zatiaľ čo metabolicky aktívne, bohato prekrvené hnedé tukové tkanivo potrebujú malé cicavce a ľudskí novorodenci na termogenézu, biele tukové tkanivo podľa klasického konceptu slúži ako tepelná izolácia, mechanická podpora a najmä zásobáreň energie – zdravý dospelý človek s BMI do 25 kg/m2 uskladňuje v 12 až 15 kg bieleho tukového tkaniva až 110 000 – 135 000 kalórií (22).
Hnedé tukové tkanivo
V hnedom tukovom tkanive sa lipidy uskladňujú vo forme početných tukových kvapôčok vytvárajúcich typický „penovitý” charakter hnedých adipocytov, ktoré sú navyše bohato vybavené mitochondriami. U novorodencov sa tento typ tukového tkaniva nachádza najmä na krku, ale aj intratorakálne okolo veľkých ciev. V dospelosti hnedý tuk zaniká a je nahradený tukom bielym (22).
Biele tukové tkanivo
Principiálnou funkciou bieleho tuku je uskladňovanie nadbytku energie vo forme triacylglycerolov a ich uvoľňovanie je regulované lipolýzou na glycerol a mastné kyseliny (MK), ktoré sú energetickými substrátmi pre pečeň a svaly. Biele tukové tkanivo nie je homogénne, najnovšie štúdie naznačujú špecifické rozdiely v metabolických, morfologických a funkčných charakteristikách viscerálneho a subkutánneho tukového tkaniva. Zjavujú sa dokonca aj rozdiely v distribúcii medzi jednotlivými oblasťami podkožného tuku. Zmnoženie viscerálneho tuku sa spája s vysokým rizikom vzniku metabolického syndrómu a pridružených chorôb (4). Podstatou obezity je hromadenie bieleho tukového tkaniva.
Tukové tkanivo je v skutočnosti morfologicky veľmi rôznorodé, zrelé adipocyty nepredstavujú viac ako 50 % všetkých buniek. Objavenie endokrinne aktívnych sekrečných proteínov tukového tkaniva prispelo k rekvalifikácii tukového tkaniva na neuroendokrinný a imunitný orgán. Významnú úlohu zohral aj fakt, že sa v ňom identifikovalo množstvo iných typov buniek, napr. pericytov, endotelových buniek, monocytov, makrofágov, pluripotentných kmeňových buniek, preadipocytov.
Rast tukového tkaniva
Tukové tkanivo sa môže zväčšiť tak v dôsledku zvýšenia počtu adipocytov (hyperplázia), ako aj v dôsledku zväčšenia tukových buniek (hypertrofia). Veľkosť adipocytov závisí od rovnováhy medzi skladovaním a uvoľňovaním triacylglycerolov. Zvýšený príjem potravy a zvýšená sekrécia inzulínu podporujú lipogenézu, kým zvýšená fyzická aktivita a zvýšená sekrécia lipolytických hormónov a enzýmov podporujú oxidáciu tuku.
Pri obezite dochádza najprv k hypertrofii tukových buniek, ktorá je reverzibilná. Neskôr dochádza k rozmnoženiu buniek, čo je prakticky nezvratný pochod a veľmi sťažuje chudnutie (2, 19).
Sekrečná funkcia tukového tkaniva
Biele tukové tkanivo nie je len orgánom skladovania energie a dôležitým článkom energetického metabolizmu. Je aj inkrečným orgánom, z ktorého sa vyplavovuje mnoho rôznych látok so silnými regulačnými účinkami na samotné tukové tkanivo, ale i na iné časti v tele. Patria k nim aj voľné mastné kyseliny. Voľné mastné kyseliny vyplavované z tukového tkaniva sú primárne energetickým substrátom pre ďalšie tkanivá, ale regulujú v rôznych tkanivách aj metabolické deje, expresiu génov a citlivosť na inzulín (11).
Medzi základné látky vylučované adipocytmi patria adipokíny (5): rezistín, adiponektín, PAI-1, angiotenzín, TNF-?. IL-6, leptín, adipsín. Mnohé z nich majú endokrinné účinky na tkanivá či orgány (tab. 1).
Proteíny súvisiace s imunitným systémom sú adipsín, acyláciu stimulujúci faktor, adiponektín, tumor nekrotizujúci faktor-? (TNF-?) a faktor inhibujúci migráciu makrofágov. Okrem iného sú tieto látky potrebné aj na kontrolu energetickej rovnováhy alebo inzulínovej rezistencie. Adiponektín sa významne podieľa na regulácii glukózového a lipidového metabolizmu (znižovaním inzulínovej rezistencie). Adipsín aj adiponektín sa fyziologicky vyskytujú v sére a ich sekréciu podporuje inzulín (8).
Medzi proteíny súvisiace s vaskulárnou funkciou, ktoré sú vylučované tukovými bunkami, patrí napr. angiotenzinogén a PAI-1. Biele tukové tkanivo obsahuje celý systém renín-angiontezín, ako angiotenzinogén, enzým konvertujúci angiotenzín, angiotenzín II. Angiotenzín II zvyšuje lipogenézu, reguluje syntézu lipidov a ukladanie tukov.
V priebehu súčasnej dekády sa objavilo množstvo ďalších sekrečných proteínov – adipokínov s endokrinnými účinkami, ktoré ovplyvňujú veľmi veľa fyziologických funkcií na úrovni celého organizmu, predovšetkým energetickú bilanciu (chuť do jedla – príjem potravy, metabolizmus sacharidov a tukov – ukladanie a výdaj energie, termogenézu), reakcie imunitného systému, reprodukciu, hemostázu, krvný tlak a angiogenézu. Patria k nim prozápalové cytokíny, zložky komplementu, fibrinolytické proteíny a proteíny systému renín-angiotenzín, ako aj mnoho iných bioaktívnych proteínov.
V súčasnosti je známych vyše 50 adipokínov, čo z adipocytov robí bunky s veľmi bohatou a komplexnou inkrečnou funkciou. Odhaduje sa, že 20 – 30 % génov exprimovaných v tukovom tkanive kóduje práve sekrečné proteíny (13). Mnohé z nich majú lokálne auto- a parakrinné účinky na adipozitu, rast a diferenciáciu tukového tkaniva, metabolizmus adipocytov a zápalové procesy v tukovom tkanive, ale aj endokrinné účinky v iných orgánoch a tkanivách (obr. 2).
Tukové tkanivo je hlavným zdrojom leptínu, regulačného peptidu, ktorý koreluje s jeho množstvom a klesá pri hladovaní. Objavenie leptínu v r. 1994 bolo veľkým krokom dopredu pri poznávaní mechanizmov vzniku a vývoja obezity. Centrálnymi mechanizmami cez hypotalamické centrá leptín tlmí príjem potravy a zvyšuje metabolický obrat. Pôsobí aj priamo na bunky periférnych tkanív prostredníctvom špecifických receptorov na ich povrchu. Absencia leptínu či defekt leptínového receptora v tkanivách vyvolá obezitu u zvierat aj človeka. Globálny metabolický efekt leptínu odráža vplyv tohto hormónu na expresiu génov lipidového metabolizmu v svaloch, pečeni a tukovom tkanive. Tým klesá obsah triacylglycerolov v svaloch, pečeni, pankrease a ďalších tkanivách. V svaloch, ale možno i v tukovom tkanive leptín ovplyvňuje metabolizmus prostredníctvom regulačnej dráhy závislej od aktivity enzýmu AMPK (adenozínmonofosfátom aktivovaná proteínová kináza) (1, 6).
Adiponektín, globulárny proteín, sa tvorí prakticky v zrelých adipocytoch, a to v subkutánnom aj vo viscerálnom tuku. Na rozdiel od leptínu a iných adipokínov sa koncentrácia adiponektínu v cirkulácii, ako aj jeho expresia v tukovom tkanive pri obezite znižuje a naopak, chudnutie sprevádza vzostup adiponektínu (9). Adiponektín je najhojnejšie zastúpeným produktom tukového tkaniva a jeho plazmatické koncentrácie dosahujú hodnoty od 3 do 30 ?g/ml. Zohráva kľúčovú úlohu v regulácii metabolizmu mastných kyselín a sacharidov (7). Doteraz bolo zistených niekoľko adiponektínových metabolických účinkov v rôznych tkanivách. Ovplyvňuje množstvo fyziologických procesov, napr. v pečeni stimuluje senzitívnosť na inzulín (17), znižuje influx voľných mastných kyselín, zvyšuje oxidáciu mastných kyselín a redukuje uvolňovanie glukózy z pečene. Vo svaloch zvyšuje využitie glukózy a podporuje oxidáciu tukov. V cievnej stene adiponektín inhibuje adhéziu monocytov, inhibuje transformáciu makrofágov na penové bunky inhibíciou expresie scavenger receptorov a znižuje proliferáciu buniek hladkého svalstva, ktorá je podmienená vplyvom rastových faktorov. Adiponektín zvyšuje aj produkciu oxidu dusnatého (NO) v endotelových bunkách a stimuluje angiogenézu. Nie je vylúčené, že sa priamo podieľa aj na regulácii apetítu a na kontrole telesnej hmotnosti (18). Všetky tieto funkcie adiponektínu svedčia o tom, že je to unikátny hormón s antidiabetickým, protizápalovým a antiaterogénnym efektom (24).
Rezistín je hormón, ktorý by mal inzulínovú rezistenciu a ďalšie komplikácie obezity vyvolávať. Jeho koncentrácia je pri obezite (prinajmenšom u myší a potkanov) zvýšená. U ľudí tieto experimentálne výsledky zatiaľ potvrdené neboli a význam rezistínu v etiopatogenéze obezity zostáva sporný.
Metabolizmus tukového tkaniva a hormonálna regulácia
Metabolické vlastnosti tukového tkaniva sa líšia v závislosti od prevládajúceho typu adipocytov (hnedé alebo biele tukové tkanivo) a od anatomickej distribúcie v tele. Podstatou obezity, je ako sme už uviedli hromadenie bieleho tukového tkaniva (2). Metabolizmus tukového tkaniva riadia adrenergické hormóny, ktoré stimulujú lipolýzu a oxidáciu mastných kyselín, a inzulín, ktorý brzdí lipolýzu a stimuluje ukladanie triacylglycerolov v adipocytoch. Adipocyty sú hlavným miestom metabolizmu lipidov, skladovania triacylglycerolov a ich oxidácie v bielom tukovom tkanive a termogenézy v hnedom tukovom tkanive (6, 7).
Pri nadmernom príjme potravy funguje hnedé tukové tkanivo ako termogénny orgán. Termogenéza je aktivovaná noradrenalínom uvolňovaným zo sympatických nervových zakončení na adipocytoch. Noradrenalín pôsobí prostredníctvom ?-adrenergických receptorov. To vedie k stimulácii hormónosenzitívnej lipázy (HSL) a k uvoľneniu mastných kyselín z endogénnych triacylglycerolov. Mastné kyseliny vstupujú do mitochondrií, kde sú oxidované. Vzniká tak teplo, pretože sa protóny vracajú späť do mitochondrií. Tukové tkanivo priamo ovplyvňuje krvné koncentrácie mastných kyselín, ktoré sa z neho vyplavujú. Zmeny koncentrácií mastných kyselín v krvi ovplyvňujú i syntézu triacylglycerolov v pečeni (obr. 3, 4).
Biochemické pochody v rôznych tkanivách prebiehajú vo vzájomných interakciách sprostredkovaných metabolitmi (glukózou, ketolátkami, laktátom, glycerolom a mastnými kyselinami) a ďalšími faktormi (leptínom, adipsínom, rezistínom a tumor nekrotizujúcim faktorom-?) vyplavovanými z tkanív. Metabolické dráhy sú ovplyvňované centrálnymi neurohormonálnymi reguláciami (aktivitou adrenergického systému, pankreasu, štítnej žľazy), ktoré spätne reagujú na zmeny koncentrácií metabolitov glukózy v krvi. Výsledkom všetkých týchto interakcií je špecifické nastavenie celkovej úrovne metabolizmu a spotreby jednotlivých substrátov v rôznych bunkových typoch a tkanivách (11).
Na obrázku 3 sú vyznačené efekty glukagónu, inzulínu a leptínu na metabolizmus za fyziologických podmienok. Pri obezite (obr. 4) sa rýchlosť metabolických tokov mení.
Pečeň komplexne reaguje na zvýšenú potrebu mastných kyselín z tukového tkaniva (11):
• stúpa glukoneogenéza,
• zvyšuje sa lipogenéza,
• zvyšuje sa vyplavovanie glukózy a lipoproteínov (VLDL),
• znižuje sa vychytávanie VLDL (pre nižšiu aktivitu LPL),
• znižuje sa väzba inzulínu na hepatocyty a jeho degradácia,
• narušený je metabolizmus cholesterolu.
Všetky tieto zmeny zdôrazňujú rozvoj metabolického syndrómu (3). Voľné mastné kyseliny plnia funkciu metabolického substrátu i signálnej molekuly a sú zrejme hlavným induktorom uvedených zmien. Nepriaznivý odraz obezity na metabolizmus pečene sa v mnohých smeroch tlmí leptínom. Leptín sa zvýšenou mierou vyplavuje z hypertrofovaného tukového tkaniva, zvyšuje ?-oxidáciu mastných kyselín v hepatocytoch (obr. 3) a chráni tým pečeň pred prílišnou akumuláciou triacylglycerolov – steatózou. Leptín zabraňuje inzulínovej rezistencii hepatocytov, zároveň aktivuje glykogenolýzu v hepatocytoch a brzdí tak nadmernú akumuláciu glykogénu v pečeni (16).
Transport mastných kyselín krvou do tkanív je znázornený len schematicky. Z väčšej časti prebieha vo forme triacylglycerolov viazaných v chylomikrónoch (transport z gastrointestinálneho traktu lymfou do pečene), v lipoproteínoch (transport medzi pečeňou, svalom a tukovým tkanivom). Vstup tejto frakcie mastných kyselín do tkanív je umožnený až po ich hydrolýze vplyvom lipoproteínovej lipázy. Voľné mastné kyseliny vyplavované z tukového tkaniva sa viažu na sérové bielkoviny, predovšetkým na albumín, a transportované do pečene a svalov.
Uvoľňovanie mastných kyselín závisí od aktivity hormónosenzitívnej lipázy (HSL), ktorá je po jedle inhibovaná inzulínom. Tá sa nachádza v tukových bunkách, ale aj v iných orgánoch. Je prítomná v kostrových svaloch a v srdci, kde štiepi uložené mastné kyseliny, ktoré sa následne využijú na energiu v týchto orgánoch. Zmeny v činnosti HSL môžu hrať dôležitú úlohu vo vývoji srdcových chorôb, diabetu a obezity (12).
Pri hladovaní sa na rozdiel od hnedého tuku i ďalších tkanív zvyšuje adrenergná stimulácia bieleho tuku vplyvom vzostupu sérových koncentrácií noradrenalínu. Je tak aktivovaná koncentrácia HSL a stúpa vyplavovanie mastných kyselín do krvi. Lipolytický efekt katecholamínov je výraznejší v abdominálnom než v podkožnom tuku. Naproti tomu v podkožnom tukovom tkanive je silnejší antilipolytický efekt inzulínu (21).
Výstup mastných kyselín do adipocytov závisí od aktivity lipoproteínovej lipázy (LPL), ktorá produkuje mastné kyseliny hydrolýzou krvných triacylglycerolov. Aktivita LPL v tukovom tkanive je stimulovaná inzulínom. Všeobecne sa predpokladá, že u človeka je LPL hlavným regulátorom ukladania tuku a syntéza mastných kyselín v adipocytoch má pre vytvorenie tukových zásob len malý význam (15). Trendom pri liečbe obezity je znižovať príjem tukov a sacharidov. To síce napomáha redukovať preobezitu a obezitu, ale na druhej strane by diéta s výrazným obmedzením tukov mohla mať i nepriaznivý vplyv, pretože pri veľmi nízkom obsahu tukov v strave stúpa syntéza mastných kyselín
(v pečeni a tukovom tkanive). Tým sa mení spektrum mastných kyselín v plazmatických triacylglyceroloch. Stúpa obsah nasýtených na úkor nenasýtených mastných kyselín, čo by mohlo mať nepriaznivý dopad na kardiovaskulárny systém (23).
Zmeny metabolizmu v tukovom tkanive pri obezite
Obezitu sprevádzajú početné zmeny metabolizmu tukov a sacharidov v tukovom tkanive. Charakteristické sú zmeny metabolizmu glukózy, ktoré podmieňuje znížená citlivosť na účinok inzulínu. Nie je jasné, čo je podkladom pre asociáciu obezity a inzulínovú rezistenciu. Sú však známe nepriaznivé dôsledky, ktoré majú zmeny metabolizmu v hypertrofovanom tukovom tkanive pre celý organizmus. V tukovom tkanive sa utlmia všetky vplyvy inzulínu. Inzulín brzdí oxidáciu glukózy, pretože nedostatočne stimuluje vstup pyruvátu do Krebsovho cyklu. Vzniká tak viac laktátu, ktorý sa transportuje do pečene, kde stimuluje glukoneogenézu (obr. 3).
Dôsledkom inzulínovej rezistencie je aj pokles tvorby glycerol-3-fosfátu počas glykolýzy. Tým chýba mastným kyselinám partner pre ich reesterifikáciu do triacylglycerolov a mastné kyseliny sa zvýšenou mierou vyplavujú z adipocytov. Pri obezite sa mení odpoveď tukového tkaniva na katecholamíny. V podkoží klesá ich lipolytický efekt, pretože nad aktivitou ß-adrenergických receptorov (ktoré stimulujú lipolýzu) prevažuje vplyv ?2-adrenergických receptorov (ktoré lipolýzu inhibujú). Naproti tomu v hypertrofovanom tukovom tkanive v brušnej dutine lipolytický efekt katecholamínu narastá. To vedie pri abdominálnom type obezity k masívnemu transportu mastných kyselín a glycerolu portálnym systémom do pečene a k sekundárnym zmenám, ktoré potencujú rozvoj diabetu. Rezistencia adipocytov na
inzulín by preto mohla byť adaptívnym mechanizmom, ktorý zamedzuje nadmernému hromadeniu tuku v tele (11).
Z mnohých štúdií je zrejmé, že rezistencia tukového tkaniva na inzulín je jedným z hlavných faktorov, ktoré vedú k systémovej rezistencii na inzulín a k metabolickému syndrómu. Pri tom je ale množstvo glukózy utilizované z krvi adipocytmi v porovnaní so svalom veľmi malé. To znamená, že systémová rezistencia na inzulín nepramení z nízkej úrovne metabolizmu glukózy v adipocytoch, ale že rezistencia a rozvoj metabolického syndrómu závisia od aktívneho pôsobenia tukového tkaniva na metabolické pochody v iných častiach tela.
Vznik inzulínovej rezistencie pri obezite sa pripisuje najmä vplyvom leptínu, tumor nekrotizujúcemu faktoru-? a neesterifikovaným mastným kyselinám. Všetky tieto látky sú z adipocytov hypertrofovaného tukového tkaniva vyplavované vo zvýšenej miere. Leptín však inzulínovú rezistenciu nevyvoláva, naopak, zvyšuje citlivosť k inzulínu tým, že indukuje oxidáciu lipidov v svaloch. Dôležitým spojovacím článkom medzi obezitou a nízkou citlivosťou na inzulín by mohol byť rezistín, ktorý je tiež vyplavovaný z adipocytov, ale i z ďalších tkanív. Je otázkou, do akej miery môžu byť skôr opísané zmeny lipidového metabolizmu v adipocytoch faktorom vyvolávajúcim obezitu a do akej miery dôsledkom nadmerného hromadenia tuku (11).
Patofyziologické dôsledky zmeneného profilu adipokínov pri obezite
Porucha funkcie tukového tkaniva sa spája so znížením diferenciácie adipocytov a so zmenami inkrečnej kapacity i spektra adipokínov. Znížená diferenciácia adipocytov obmedzuje kapacitu tukového tkaniva uskladňovať tuk. Dochádza preto k nadmernému ukladaniu lipidov v kostrovom svale, pečeni a v bunkách pankreasu a i k akumulácii intraabdominálneho tuku, čo vedie k vzniku inzulínovej rezistencie (20), poruchám sekrécie inzulínu a k negatívnym účinkom na metabolizmus. Ďalším charakteristickým prejavom dysfunkcie tukového tkaniva pri obezite je zmena sekrečného profilu adipokínov, ku ktorej prispieva subklinický zápal a hypoxia, ako aj porucha diferenciácie adipocytov (22).
Poznanie, že sekrécia adipokínov je dynamická vlastnosť tukového tkaniva, ovplyvniteľná rôznymi fyziologickými aj patologickými stavmi, viedla k nastoleniu hypotézy, že zmena spektra adipokínov, ktorá vedie k nerovnováhe medzi adipokínmi s protizápalovými a antidiabetickými vlastnosťami, podmieňuje zvýšené riziko vzniku diabetu či kardiovaskulárnych chorôb (22).
Záver
Preobezita až obezita Európanov neustále narastá, preto pokračuje výskum optimálnej stravy na zníženie a udržanie hmotnosti. Strava v minulosti mala značne vysokú energetickú hodnotu, pri svojom každodennom zamestnaní s fyzickou námahou však ľudia zostávali štíhli.
Je zrejmé, prečo existuje množstvo programov zameraných na redukciu hmotnosti a ani jeden z nich nie je univerzálny, resp. nefunguje na 100 %. Preobezita a obezita môžu mať množstvo rôznych príčin, ktoré jednoducho daný diétny režim nie je schopný ovplyvniť. Podstatou obezity je abnormálne hromadenie tukového tkaniva. Treba si uvedomiť, že tukové tkanivo nie je len energetickou rezervou, ale ide o plnohodnotný orgán, ktorý úzko komunikuje s mozgom a zásadne zasahuje do celkového metabolizmu organizmu. Čím je toto tkanivo väčšie, najmä pri jeho lokalizácii vo viscerálnej oblasti, tým väčšmi narušuje fyziologickú rovnováhu vo viacerých systémoch, čím sa stáva rizikovejším pre organizmus ako celok.
Literatúra
1. AHIMA, R.: Adipose tissue as an endocrine organ. Obesity, 14, 2006, Suppl. 5, s. 242-249. ISSN 1930-7381.
2. ARNER P.: Obesity – a genetic disease of adipose tissue? Br J Nutr, 83, 2000, s. 9-16. ISSN 0007-1145.
3. BRAUNER, P., FLACHS, P., KOPECKÝ, P.: Odpřahující proteiny a metabolický syndrom. Postgr Med, 4, 2002, s. 426-430. ISSN 0032-5481.
4. DESPRES, J.P., LEMIEUX, I.: Abdominal obesity and metabolic syndrome. Nature, 444, 2006, s. 881-887. ISSN 0028-0836.
5. DIRAISON, F., YANKA, V., LETEXIER, D., DUSSERE, E., JONES, P., BEYLOT, M.: Differences in the regulation of adipose tissue and liver lipogenesis by carbohydrates in humans. J Lipid Res, 44, 2003, s. 846-853. ISSN 0022-2275.
6. FRAYN, K.: Metabolic regulation: A Human Perspective, 2. vyd. Oxford, UK: Blackwell Publishing, 2003, 339 s. ISBN 063206384X.
7. GROPPER, S., SMITH, J., GROFF, J.: Advanced Nutrition and Human Metabolism, 4. vyd. Belmont (CA): Thomson Wadsworth, 2005, 600 s. ISBN 0534559867.
8. HEBER, D.: An integrative view of obesity. Am J Clin Nutr, 91, 2010, s. 280-283. ISSN 0002-9165.
9. KADOWAKI, T., YAMAUCHI, T., KUBOTA, N., HARA, K., UEKI, K., TOBE, K.: Adiponectin and adiponectin receptors in insulin resistance, diabetes, and the metabolic syndrome. J Clin Invest, 116, 2006, č. 7, s. 1784-1792. ISSN 0021-9738.
10. KAJABA, I., ŠIMONČIČ, R., GINTER, E., ONDREJKA, J., TRUSKOVÁ, I., KALÁČ, J., BZDÚCH, V.: Odporúčané výživové dávky pre obyvateľstvo Slovenska (8. revízia OVD). Výž Zdravie, 44, 1999, č. 2, s. 25-29. ISSN 0042-9406.
11. KOPECKÝ, J., FLACHS, P.: Tkáňový metabolismus a obezita, In HAINER, V.: Základy klinické obezitologie. Praha: Grada publishing, 2003, s. 31-44. ISBN 8024702339.
12. LANGIN, D.: Adipose tissue lipolysis as a metabolic pathway to define pharmacological strategies against obesity and the metabolic syndrome. Pharmacol Res, 53, 2006, č. 6, s. 482-491. ISSN 1043-6618.
13. MAEDA, K., OKUBO, K., SHIMOMURA, I., MIZUNO, K., MATSUZAWA, Y., MATSUBARA, K.: Analysis of an expression profile of genes in the human adipose tissue. Gene, 190, 1997, č. 2, s. 227-235. ISSN 0378-1119.
14. MASOPUST, J.: Metabolický syndrom 2. Labor Aktuell, 2006, č. 1, s. 6-7. ISSN 1214-7672.
15. MEAD, J.R., IRVINE, S.A., RAMJI, D.P.: Lipoprotein lipase: structure, function, regulation, and role in disease. J Mol Med, 80, 2002, č. 12, s. 753-769. ISSN 1432-1440.
16. MINIKOSHI, Y., KIM, Y., PERONI, O.D.: Leptin stimulates fatty-acid oxidation by activating AMP activated protein kinase. Nature, 415, 2002, s. 339-343. ISSN 0028-0836.
17. PAJVANI, U.B., SCHERER, P.E.: Adiponectin: systemic contributor to insulin sensitivity. Curr Diabetes Rep, 3, 2003, s. 207-213. ISSN 1539-0829.
18. QI, Y., TAKAHASHI, N., HILEMAN, S.M., PATEL, H.R., BERG, A.H., PAJVANI, U.B., SCHERER, P.E., AHIMA, R.S.: Adiponectin acts in the brain to decrease body weight. Nat Med, 10, 2004, s. 524-529. ISSN 1078-8956.
19. RÁCZ, O., KUZMOVÁ, D., DOMBROVSKÝ, P.: Obezita jako monštrum. Komentář ke kazuistice: BREJNÍKOVÁ, M., FRAUSOVÁ, D., DANZIG, V. Monstrózně obézní pacient v intenzivní péči. Kazuistiky v diabetologii, 3, 2005, s. 51-53. ISSN 1214-231X.
20. SMITH, S.R., LOVEJOY, J.C., GREENWAY, F., RYAN, D., DEJONGE, L., de la BRETONNE, J., VOLAFOVA, J., BRAY, G.A.: Contributions of total body fat, abdominal subcutaneous adipose tissue compartments, and visceral adipose tissue to the metabolic complications of obesity. Metab Clin Exp, 50, 2001, s. 425-435. ISSN 0026-0495.
21. STEPPAN, C.M., BAILEY, S.T., BHAT, S.: The hormone resistin links obesity to diabetes. Nature, 409, 2001, s. 307-312. ISSN 0028-0836.
22. UKROPCOVÁ, B., UKROPEC, J., KLIMEŠ, I., TKÁČ, I.: Endokrinná funkcia tukového tkaniva. Via Practica, 5, 2008, s. 115-121. ISSN 1336-4790.
23. UNGER, R.H., ZHOU, Y.T., ORCI, L.: Regulation of fatty acid homeostasis in cells: novel role of leptin. Proc Natl Acad Sci, 96, 1999, s. 2327-2332. ISSN 1091-6490.
24. WAKI, H., YAMAUCHI, T., KAMON, J., ITO, Y., UCHIDA, S., KITA, S., HARA, K., HADA, Y., VASSEUR, F., FROGUEL, P., KIMURA, S., NAGAI, R., KADOWAKI, T.: Impaired multimerization of human adiponectin mutants associated with diabetes. Molecular structure and multimer formation of adiponectin. J Biol Chem, 278, 2003, s. 40352-40363. ISSN 0021-9258.
25. www stránka: http://www.med.muni.cz/patfyz/powerpnt/0607/obezita.pdf
