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Was ist die Energiequelle für Adipozyten?


Da Adipozyten Fettsäuren und Glycerin exportieren und diese nicht als Energiequelle verwenden, was ist die Hauptenergiequelle für Adipozyten?


Adipozyten verwenden Glukose als Energiequelle. Sie exprimieren den insulinresponsiven Glukosetransporter GLUT4 ebenso wie Muskelzellen, sodass sie bei steigendem Blutzuckerspiegel darauf vorbereitet sind, die Glukose für die Fettsäurebiosynthese aufzunehmen, aber sie verwenden auch Glukose als Treibstoffmolekül.


3.14: Fettgewebe

  • Beigetragen von John W. Kimball
  • Professor (im Ruhestand) an der Tufts University und Harvard

Bei Säugetieren kommen zwei Arten von Fettgewebe vor: das weiße Fettgewebe (WAT) und das braune Fettgewebe (BAT). Weißes Fettgewebe kommt am häufigsten vor und ist das Fett, über das sich so viele von uns beschweren. Braunes Fettgewebe kommt bei kleinen Säugetieren (z. B. Mäusen) und bei neugeborenen Menschen vor. Das meiste davon verschwindet beim erwachsenen Menschen. Die Zellen in beiden Fettarten werden Adipozyten genannt, obwohl sie sich in Herkunft, Struktur und Funktion in den beiden Gewebearten unterscheiden.

Tabelle 3.14.1: Zwei Klassifikationen von Adipozyten
WAT Adipozyten BAT Adipozyten
ein schmaler Rand des Zytoplasmas mit seinem Kern
am Rand der Zelle gedrückt
Umgebung
Zytoplasma in der gesamten Zelle mit einem zentralen Kern und
ein einzelnes großes membranumschlossenes Lipidtröpfchen viele kleine Lipidtröpfchen
wenige Mitochondrien viele Mitochondrien (liefern die braune Farbe)
bescheidene Blutversorgung reiche Blutversorgung
dient als Depot für gespeicherte Energie Funktion ist Wärme zu erzeugen

Neue Adipozyten in Weiß Fettgewebe werden lebenslang aus einem Pool von Vorläuferzellen gebildet. Diese werden benötigt, um die Verstorbenen zu ersetzen (nach einer durchschnittlichen Lebensdauer von 10 Jahren). Ob die Summe Nummer dieser Adipozyten nimmt beim Menschen zu, der im Erwachsenenalter dicker wird, ist noch ungewiss. Wenn nicht, warum werden so viele von uns mit zunehmendem Alter dicker? Wegen der erhöhten Größe einzelner Adipozyten, wenn sie sich mit Öl füllen.

Die Adipozyten des weißen Fettgewebes sezernieren verschiedene Hormone, darunter Leptin, Asprosin (das während des Fastens eine schnelle Freisetzung von Blutzucker (Glukose) aus der Leber bewirkt) und Adiponektin. Weißes Fettgewebe dient nicht nur als Hauptquelle für Energiereserven, sondern bietet dem Körper auch einen gewissen mechanischen Schutz und eine gewisse Isolierung. Fettleibigkeit ist die übermäßige Ansammlung von weißem Fettgewebe.

Braun Fettgewebe stellt eine lebenswichtige Wärmequelle dar, um die Körpertemperatur bei kleinen Säugetieren (mit ihrem hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnis) und Säuglingen (die normalerweise nicht zittern können, wenn ihnen kalt ist) aufrechtzuerhalten.


Patientengespräch über Energie

F. Steigern Energy Drinks wirklich meine Energie? Heutzutage ist der Verkauf der Energy-Drinks hoch gestiegen. Steigern Energy Drinks wirklich meine Energie?

A. Die Leute haben die Meinung, dass Energy-Drinks sie wirklich dazu bringen, zu arbeiten oder sich mehr zu entspannen. Tatsächlich können Energy-Drinks Ihnen einen vorübergehenden Energieschub geben. Der "Boost" kommt typischerweise von der großen Menge an Zucker und Koffein, die diese Getränke enthalten. Obwohl die verschiedenen Zucker, die zum Süßen von Energy-Drinks verwendet werden, die Energie kurzzeitig erhöhen können, führt der Konsum großer Zuckermengen wahrscheinlich zu einer Gewichtszunahme. Koffein ist ein Stimulans, das Sie auch vorübergehend munter machen kann. Zu viel Koffein kann jedoch nachteilige Nebenwirkungen wie Nervosität, Reizbarkeit, erhöhte Herzfrequenz und Blutdruck sowie Schlaflosigkeit verursachen.

Energy Drinks sind nicht unbedingt gesundheitsschädlich. Aber Sie sollten sie nicht als einen "natürlichen" Energieschub sehen - der Schub, den sie geben, kommt vom Koffein. Einige der Behauptungen von Herstellern von Energy-Drinks – wie „Verbessert die Leistung und erhöht die Konzentration“ – können irreführend sein.
Erwägen Sie einen besseren Weg, um Ihre Energie zu steigern: Sorgen Sie für ausreichend Schlaf,

F. WIE WIRKEN ENERGIEN AUF DEN KÖRPER? POSITIV, NEGITIV, CHI, ELOPTIC, LEBENSKRAFTENERGIE.

A. Nicht wirklich mein Bereich, aber Sie können versuchen, in der alternativen Medizin-Community (http://www.imedix.com/Alternative_Medicine) nachzufragen.

Sie können hier über diese Dinge lesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneers_in_radionics, http://en.wikipedia.org/wiki/Ch%27i

F. Ich leide in letzter Zeit an Energiemangel, irgendwelche Ratschläge? Ich bin 35, normalerweise ein starker Typ, aber in den letzten 3 Wochen schlafe ich den ganzen Tag, tue nichts im Wachzustand und habe keine Energie, um irgendetwas zu tun. Kennt jemand einen Grund oder was soll ich tun?

A. Haben Sie versucht, Ihre Ernährung umzustellen? Möglicherweise fehlen Ihnen Vitamine oder andere wichtige Stoffe, die Schläfrigkeit verursachen können. Versuchen Sie, Gemüse und Obst zu essen. Zwingen Sie sich zu einem täglichen Spaziergang, 25 Minuten, das ist alles. und könnten Sie eine Infektion haben, die einige Zeit dauern wird…


Adipozyten haben mehrere Entwicklungsursprünge

(unten links) Anatomische Verteilung von Fettgewebsdepots bei einer Maus. Dargestellt sind Depots für braunes Fettgewebe (BAT) und weißes Fettgewebe (WAT). (unten rechts) Ein Beispiel für ein Experiment zur Abstammungsverfolgung, bei dem Entwicklungsvorläuferzellen und alle ihre Nachkommen unauslöschlich mit einer Fluoreszenzmarkierung markiert wurden, die mit der Expression von Myf5 (Tafel a) oder Pax3 (Tafel b) verbunden war. Grün markierte Fettzellen (mGFP) stammen aus einer anderen Vorläuferzelle als die rot markierten Fettzellen (mTFP).

Ergebnisse wie diese deuten darauf hin, dass Adipozyten mehrere Entwicklungsursprünge haben.
(nach Sanchez-Gurmaches & Guertin, Naturkommunikation 2014 Sanchez-Gurmaches et al., Trends in der Zellbiologie 2016)


Was ist die Energiequelle für Adipozyten? - Biologie

Immunfluoreszenz von Adipozyten, die sich in einer Gewebekulturschale differenzieren. Lipidtröpfchen werden mit Bodipy grün gefärbt und Kerne werden mit DAPI blau gefärbt.

Wir sind daran interessiert, die Transkriptionsnetzwerke zu untersuchen, die den Stoffwechsel regulieren und wie Adipozyten ihre unterschiedlichen Stoffwechselprogramme aufbauen. Adipozyten sind spezialisierte Zellen mit einer enormen Kapazität, Energie in Form von Triglyceriden zu speichern. Es gibt drei Arten von Adipozyten, weiß, braun und beige. Weiße Fettzellen speichern Energie, während braune Fettzellen Energie für den energieintensiven Prozess der Thermogenese verbrauchen. Braune Adipozyten werden innerhalb von Minuten nach Kälteexposition aktiviert, während beige Adipozyten wie braune Adipozyten thermogen sind, aber bei längerer Kälteexposition im weißen Fettgewebe erscheinen. Beim Menschen korreliert die Aktivität des braunen Fetts umgekehrt mit dem Körpergewicht. Dies deutet darauf hin, dass braunes Fett eine Schlüsselrolle beim Energieverbrauch des gesamten Körpers spielt. Unser Labor wird bildgebende, biochemische, genetische, genomische, proteomische und lipidomische Ansätze verwenden, um transkriptionelle Regulatoren der Adipozytenbiologie zu untersuchen.

Transkriptionelle Regulation der Adipogenese

Der zentrale Regulator der Adipogenese ist PPARγ, ein ligandenaktivierter Transkriptionsfaktor, der zur Familie der Kernrezeptoren gehört. PPARγ ist auch das molekulare Ziel von Thiazolidindionen (TZDs), einer Klasse wirksamer Antidiabetika. PPARγ spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung der Adipozytenentwicklung und der Etablierung des Stoffwechselprogramms der Adipozyten. Wir haben vor kurzem TLE3 (transducin-like Enhancer of Split) als einen transkriptionalen Koregulator identifiziert, der zusammen mit PPARγ die adipozytenspezifische Genexpression vorantreibt. Wir entdeckten, dass TLE3 und PPARγ an einer Feedforward-Schleife beteiligt sind und synergistisch arbeiten, um die Expression von Genen zu fördern, die an der Handhabung und Speicherung von Lipiden beteiligt sind (Abbildung 1). Wie bei der TZD-Verabreichung aktiviert die Überexpression von TLE3 im Fettgewebe die PPARγ-Signalgebung und verbessert die Glukoseverarbeitung und die Insulinsensitivität. Zukünftige Untersuchungen werden das molekulare Crosstalk zwischen TLE3- und PPARγ-Signalgebung in der Adipozytenbiologie untersuchen.

TLE3- und Wnt-Signalisierung

PPARγ- und Wnt-Signalgebung sind gegensätzliche Kräfte in der Adipogenese. Während PPARγ die Adipogenese antreibt, wirken Komponenten des Wnt-Signalwegs dagegen. Genomweite Assoziationsstudien haben Polymorphismen in PPARγ und TCF7L2 identifiziert, die stark mit Typ-2-Diabetes assoziiert sind. Obwohl eine Fülle von Daten darüber existiert, wie PPARγ die Adipozytenbiologie beeinflusst und die Insulinsensitivität verbessert, ist wenig über die Rolle von TCF7L2 bei der Adipozytenentwicklung, der endokrinen Funktion und dem Energiestoffwechsel bekannt. Wir entdeckten, dass im Verlauf der Adipogenese die Expression von Wnt-responsiven Genen invers mit der PPARγ- und TLE3-Expression korreliert. Wir fanden, dass die erzwungene Expression von TLE3 die Wnt-abhängige Genexpression und die β-Catenin-abhängige Reporteraktivität blockiert. Durch eine direkte Interaktion verhindert TLE3 die Herunterregulation adipogener Gene durch Wnt3a. Insbesondere identifizierten wir durch TLE3 einen neuen Mechanismus, der PPARγ mit der Hemmung der β-Catenin-abhängigen Wnt-Signalgebung im Verlauf der Adipogenese verbindet. Unser Labor wird untersuchen, wie Transkriptionsregulatoren des Wnt-Signalwegs die Adipozytenbiologie modulieren.

Rolle von TLE3 bei der Bestimmung weißer und brauner Fettzellen

Es gibt zwei Arten von Adipozyten, weiße und braune. Weiße Adipozyten spielen eine wichtige Rolle bei der Speicherung von Lipiden in Form von Triglyceriden und der Mobilisierung von Lipiden als freie Fettsäuren, um eine Energiequelle für peripheres Gewebe wie Herz, Leber und Muskel bereitzustellen. Im Gegensatz dazu sind braune Adipozyten thermogene Zellen, die hohe Mengen an UCP1 exprimieren, einem mitochondrialen Entkopplungsprotein, das den Protonengradienten entkoppelt, um Wärme zu erzeugen. Während der Kälteexposition bauen braune Adipozyten Lipide als Energiequelle für die Wärmeproduktion ab. Die molekularen Determinanten, die die Genexpression von weißem gegenüber braunem Fett antreiben, sind unvollständig verstanden. Vor kurzem wurde Prdm16 als kritische Determinante für die Entwicklung von braunen Adipozyten identifiziert. Wir sind daran interessiert, das Crosstalk zwischen TLE3 und Prdm16 zu untersuchen, um die Spezifikation brauner Fettzellen voranzutreiben.

Unser Ziel ist es, Transkriptionsregulatoren des Stoffwechsels und der Adipozytenentwicklung zu untersuchen und wie sie mit Physiologie und Krankheit zusammenhängen. Letztlich hoffen wir, dass unsere Untersuchungen zu neuartigen Therapeutika zur Behandlung von Stoffwechselerkrankungen wie Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes führen.


Inhalt

Weiße Fettzellen Bearbeiten

Weiße Fettzellen enthalten ein einzelnes großes Lipidtröpfchen, das von einer Zytoplasmaschicht umgeben ist und werden als unilokulär bezeichnet. Der Kern wird abgeflacht und an die Peripherie gedrängt. Eine typische Fettzelle hat einen Durchmesser von 0,1 mm, wobei einige doppelt so groß und andere halb so groß sind. Das gespeicherte Fett ist in einem halbflüssigen Zustand und besteht hauptsächlich aus Triglyceriden und Cholesterylester. Weiße Fettzellen sezernieren viele Proteine, die als Adipokine wirken, wie Resistin, Adiponektin, Leptin und Apelin. Ein durchschnittlicher menschlicher Erwachsener hat 30 Milliarden Fettzellen mit einem Gewicht von 30 lbs oder 13,5 kg. Wenn im Erwachsenenalter Übergewicht zugenommen wird, vervierfachen sich die Fettzellen, bevor sie sich teilen und die absolute Anzahl der vorhandenen Fettzellen erhöht. [2]

Braune Fettzellen Bearbeiten

Braune Fettzellen haben eine polyedrische Form. Im Gegensatz zu weißen Fettzellen haben diese Zellen ein beträchtliches Zytoplasma mit mehreren verstreuten Lipidtröpfchen und werden als multilokulare Zellen bezeichnet. Der Kern ist rund und liegt, obwohl er exzentrisch liegt, nicht in der Peripherie der Zelle. Die braune Farbe kommt von der großen Menge an Mitochondrien. Braunes Fett, auch bekannt als "Babyfett", wird verwendet, um Wärme zu erzeugen.

Knochenmark Fettzellen Bearbeiten

Markadipozyten sind wie weiße Fettzellen unilokular, jedoch stammen sowohl braune als auch weiße Fettzellen aus mesenchymalen Stammzellen. Das Knochenmark-Fettgewebsdepot ist hinsichtlich seiner physiologischen Funktion und Bedeutung für die Knochengesundheit wenig verstanden. Das Markfettgewebe dehnt sich in Zuständen geringer Knochendichte aus, dehnt sich jedoch zusätzlich bei Adipositas aus. [3] Die Reaktion des Mark-Fettgewebes auf körperliche Anstrengung entspricht in etwa der von WAT. [3] [4] [5] [6] Übung reduziert sowohl die Größe der Adipozyten als auch das Volumen des Markfettgewebes, wie durch MRT- oder μCT-Bildgebung von Knochen, die mit dem Lipidbinder Osmium gefärbt wurden, quantifiziert wurde.

Prä-Adipozyten sind undifferenzierte Fibroblasten, die zur Bildung von Adipozyten stimuliert werden können. Studien haben mögliche molekulare Mechanismen bei der Bestimmung des Schicksals von Prä-Adipozyten aufgeklärt, obwohl die genaue Abstammung der Adipozyten noch unklar ist. [7] [8] Die Variation der Körperfettverteilung, die aus normalem Wachstum resultiert, wird durch den Ernährungs- und Hormonstatus beeinflusst, abhängig von den intrinsischen Unterschieden in den Zellen, die in jedem Fettdepot gefunden werden. [9]

Der Vorläufer der adulten Zelle wird als Lipoblast bezeichnet, ein Tumor dieses Zelltyps wird als Lipoblastom bezeichnet. [10]

Zellumsatz Bearbeiten

Es wurde gezeigt, dass die Zahl der Fettzellen bei einigen Mäusen aufgrund des Fastens abnimmt und andere Eigenschaften wurden beobachtet, wenn sie Kälte ausgesetzt waren. [11]

Wenn die Adipozyten im Körper ihre maximale Fettkapazität erreichen, können sie sich replizieren, um eine zusätzliche Fettspeicherung zu ermöglichen.

Erwachsene Ratten verschiedener Stämme wurden fettleibig, wenn sie mehrere Monate lang eine sehr schmackhafte Nahrung erhielten. Die Analyse ihrer Fettgewebemorphologie ergab in den meisten Depots eine Zunahme sowohl der Größe als auch der Anzahl der Fettzellen. Die Wiedereinführung einer normalen Chow-Diät [12] bei solchen Tieren führte zu einer Phase des Gewichtsverlusts, während der nur die mittlere Adipozytengröße wieder normal wurde. Die Adipozytenzahl blieb auf dem erhöhten Niveau, das während der Zeit der Gewichtszunahme erreicht wurde. [13]

Laut einigen Berichten und Lehrbüchern kann die Anzahl der Adipozyten im Kindes- und Jugendalter zunehmen, obwohl die Menge bei Erwachsenen normalerweise konstant ist. Personen, die als Erwachsene und nicht als Jugendliche fettleibig werden, haben nicht mehr Adipozyten als zuvor. [14]

Menschen, die seit ihrer Kindheit fett sind, haben im Allgemeinen eine überhöhte Anzahl von Fettzellen. Menschen, die als Erwachsene fett werden, haben möglicherweise nicht mehr Fettzellen als ihre schlanken Altersgenossen, aber ihre Fettzellen sind größer. Im Allgemeinen fällt es Menschen mit einem Überschuss an Fettzellen schwerer, Gewicht zu verlieren und zu halten, als übergewichtigen Menschen, die einfach nur vergrößerte Fettzellen haben. [2]

Körperfettzellen haben eine regionale Reaktion auf die Überfütterung, die bei erwachsenen Probanden untersucht wurde. Im Oberkörper korrelierte eine Zunahme der Adipozytengröße mit einer Fettzunahme im Oberkörper, die Anzahl der Fettzellen war jedoch nicht signifikant verändert. Im Gegensatz zur Fettzellenreaktion des Oberkörpers nahm die Anzahl der Fettzellen des Unterkörpers im Verlauf des Experiments signifikant zu. Bemerkenswerterweise gab es keine Veränderung in der Größe der Unterkörper-Adipozyten. [fünfzehn]

Ungefähr 10 % der Fettzellen werden jährlich in allen Erwachsenenaltern und Body-Mass-Index-Werten erneuert, ohne dass die Gesamtzahl der Adipozyten im Erwachsenenalter signifikant ansteigt. [14]

Anpassung Bearbeiten

Adipositas ist gekennzeichnet durch die Zunahme der Fettmasse, durch die Vergrößerung der Fettzellen (Hypertrophie) und in geringerem Maße durch die Zellproliferation (Hyperplasie). [16] In den Fettzellen adipöser Personen kommt es zu einer erhöhten Produktion von Stoffwechselmodulatoren wie Glycerin, Hormonen, Makrophagen-stimulierenden Chemokinen und entzündungsfördernden Zytokinen, was zur Entwicklung einer Insulinresistenz führt. [17]

Die Fettproduktion in Adipozyten wird durch Insulin stark stimuliert. Durch die Kontrolle der Aktivität der Pyruvat-Dehydrogenase und der Acetyl-CoA-Carboxylase-Enzyme fördert Insulin die Synthese ungesättigter Fettsäuren. Es fördert auch die Glukoseaufnahme und induziert SREBF1, das die Transkription von Genen aktiviert, die die Lipogenese stimulieren. [18]

SREBF1 (sterol regulatorisches Element-bindender Transkriptionsfaktor 1) ist ein Transkriptionsfaktor, der als inaktives Vorläuferprotein synthetisiert wird, das durch zwei membranüberspannende Helices in die Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) eingefügt wird. Ebenfalls in der ER-Membran verankert ist SCAP (SREBF-cleavage activating protein), das SREBF1 bindet. Der SREBF1-SCAP-Komplex wird von INSIG1 (insulininduziertes Gen-1-Protein) in der ER-Membran zurückgehalten. Wenn der Sterolspiegel erschöpft ist, setzt INSIG1 SCAP frei und der SREBF1-SCAP-Komplex kann in COPII-beschichtete Transportvesikel sortiert werden, die zum Golgi exportiert werden. Im Golgi wird SREBF1 gespalten und als transkriptionell aktives reifes Protein freigesetzt. Es ist dann frei, in den Zellkern zu translozieren und die Expression seiner Zielgene zu aktivieren.

Klinische Studien haben wiederholt gezeigt, dass die Membranphospholipide der Adipozyten adipöser Patienten, obwohl die Insulinresistenz meist mit Adipositas assoziiert ist, immer noch einen erhöhten Grad an Fettsäurenungesättigtheit aufweisen. [20] Dies scheint auf einen adaptiven Mechanismus hinzuweisen, der es dem Adipozyten ermöglicht, seine Funktionalität trotz des erhöhten Speicherbedarfs im Zusammenhang mit Fettleibigkeit und Insulinresistenz aufrechtzuerhalten.

Eine 2013 durchgeführte Studie [20] ergab, dass die mRNA-Expression von INSIG1 und SREBF1 im Fettgewebe von adipösen Mäusen und Menschen verringert war, die Menge an aktivem SREBF1 jedoch im Vergleich zu normalen Mäusen und nicht adipösen Patienten erhöht war. Diese Herunterregulierung der INSIG1-Expression in Kombination mit der Zunahme von reifem SREBF1 war auch mit der Aufrechterhaltung der SREBF1-Zielgen-Expression korreliert. Daher scheint es, dass durch Herunterregulieren von INSIG1 eine Rücksetzung der INSIG1/SREBF1-Schleife erfolgt, was die Aufrechterhaltung aktiver SREBF1-Niveaus ermöglicht. Dies scheint dazu beizutragen, die antilipogene Wirkung der Insulinresistenz zu kompensieren und somit die Fettspeicherfähigkeiten der Adipozyten und die Verfügbarkeit geeigneter Mengen an Fettsäuren-Ungesättigtheit angesichts des Ernährungsdrucks von Fettleibigkeit zu erhalten.

Endokrine Rolle Bearbeiten

Fettzellen können Östrogene aus Androgenen synthetisieren, [21] was möglicherweise der Grund dafür ist, dass Untergewicht oder Übergewicht Risikofaktoren für Unfruchtbarkeit sind. [22] Außerdem sind Adipozyten für die Produktion des Hormons Leptin verantwortlich. Leptin ist wichtig bei der Regulierung des Appetits und wirkt als Sättigungsfaktor. [23]


Lipolyse-Mechanismus

Triglyceride sind zweifellos das wichtigste Energiemolekül in eukaryotischen Zellen. Triglycerid ist ein Glycerinderivat, das als Lipidtröpfchen in unserem Fettgewebe gespeichert wird, und hier findet die Lipolyse statt. Beginnen wir mit der Beschreibung der Lipolyse im großen Rahmen. Diese Lipidtröpfchen werden zuerst von lipolytischen Enzymen angegriffen, die stark reguliert sind und im Falle einer Phosphorylierung auf diese Tröpfchen zugreifen.

Diese Lipasen werden unsere Triglyceride sequentiell in ihre Glycerin- und Fettsäurekomponenten hydrolysieren, bis wir nur noch Glycerine haben, und dies findet mit drei Enzymreaktionen statt. Der Abbau von Fetten wird als bezeichnet Beta-Oxidation, oder „Fettsäure“-Oxidation, weil die Triglyceride in ihre grundlegendsten funktionellen Teile oxidiert werden. So bleiben uns freie Fettsäuren und Glycerin, die in andere Stoffwechselwege gelangen oder einen neuen Zweck finden können. Kommen wir zu den Besonderheiten.

Das Bild zeigt den Lipolyse-Mechanismus, den Abbau von Triglyceriden in Fettsäuren und Glycerin.

Das erste und ratenbegrenzend Der Schritt der Lipolyse beinhaltet das Enzym Fetttriglyceridlipase (oder ATGL), das hormonempfindlich ist. Die ATGL hydrolysiert unser Triacylglycerol in ein Diacylglycerol und verliert eine freie Fettsäure, die sich in unserem Blutkreislauf frei mobilisieren kann. Auf das resultierende Diacylglycerin wirkt dann die hormonsensitive Lipase (HSL), die eine andere Fettsäure entfernt, um ein Monoacylglycerin-Molekül zu ergeben. Schließlich spaltet Monoacylglycerol-Lipase (MGL) das Monacylglycerol weiter zu einem einzigen Glycerolmolekül auf.

Die Abbildung veranschaulicht die Lipolyse und die Wege der Fettsäuren und Glycerinkomponenten.


Arten von Fettzellen

Es gibt drei Haupttypen von Adipozyten bei Wirbeltieren: weiße Fettzellen, braune Fettzellen und beige Fettzellen. Verschiedene Arten von Fettzellen kommen in verschiedenen Körperregionen vor und haben unterschiedliche Funktionen.

Weiße Fettzellen

Weißes Fettgewebe macht auch den Großteil der Isolierschicht aus, die unter der Haut liegt und die inneren Organe umgibt. Diese Schicht ist wichtig für die Erhaltung der Körperwärme und damit für die Regulierung der Körpertemperatur.

Braune Fettzellen

Braunes Fettgewebe speichert auch Energie, aber im Gegensatz zu weißen Fettzellen sind braune Fettzellen darauf spezialisiert, Energie in Form von Wärme freizusetzen. Dieser Prozess (bekannt als Thermogenese) wird als Reaktion auf niedrige Außentemperaturen „eingeschaltet“ und hilft, die Körpertemperatur bei Kälte zu halten.

Braune Fettzellen sind typischerweise kleiner als weiße Fettzellen und können mehrere kleine Lipidtröpfchen enthalten (anstelle des einzelnen großen Tröpfchens, das in weißen Adipozyten gefunden wird). Sie sind auch mit reichlich Mitochondrien ausgestattet, wodurch diese Zellen ihre braune Farbe erhalten. Bei der Thermogenese wandeln die Mitochondrien in braunen Fettzellen die in Lipiden gespeicherte chemische Energie in Wärmeenergie um. Die Wärme wird von den Fettzellen freigesetzt und durch das Gewebe des Körpers abgeleitet, um die Gesamttemperatur aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen.

Braunes Fettgewebe findet sich in bestimmten Körperregionen, unter anderem zwischen Nackenmuskulatur und Schulterblättern, entlang des Rückenmarks, oberhalb des Schlüsselbeins und manchmal um die inneren Organe herum.

Beige Fettzellen

Beige Adipozyten liegen auf halbem Weg zwischen weißen und braunen Fettzellen und haben Eigenschaften von beiden. Sie befinden sich in ähnlichen Bereichen wie weiße Fettzellen und verhalten sich wie weiße Adipozyten, bis sie durch niedrige Temperaturen aktiviert werden. Wenn dies geschieht, durchlaufen sie einen Prozess namens „Bräunung“ und verhalten sich wie braune Adipozyten (d. h. sie beginnen, Lipide zur Energiegewinnung zu verbrennen).


Herausgeber von Sonderausgaben

Diese Ausgabe widmet sich neueren Aspekten der Adipozytenbiologie, einschließlich der Auswirkungen von Schlaf und Bewegung, von denen heute bekannt ist, dass sie die Fettgewebefunktion regulieren und zur systemischen Stoffwechselfunktion beitragen. Der Titel &ldquonew player&rdquo bezieht sich auch auf die Autoren der Manuskripte. Wir haben überwiegend Assistenzprofessorinnen und -professoren ausgewählt, die nach ihrer Ausbildung in staatlich anerkannten Adipozyten-Biologielaboren gerade ihr eigenes Labor aufbauen. Angesichts der globalen Adipositas-Epidemie wächst das Interesse an der Adipozytenbiologie. Daher glauben wir, dass diese Manuskripte für Forscher in den Bereichen Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Stoffwechselerkrankungen von großem Interesse sein werden.

Dr. Jacqueline M. Stephens
Dr. Matthew J. Brady
Gastredakteure

Informationen zur Einreichung von Manuskripten

Manuskripte sollten online unter www.mdpi.com eingereicht werden, indem Sie sich auf dieser Website registrieren und einloggen. Sobald Sie sich registriert haben, klicken Sie hier, um zum Anmeldeformular zu gelangen. Manuskripte können bis zum Einsendeschluss eingereicht werden. Alle Papiere werden einem Peer-Review unterzogen. Angenommene Beiträge werden fortlaufend in der Zeitschrift veröffentlicht (sobald angenommen) und zusammen auf der Sonderausgabe-Website aufgelistet. Eingeladen sind Forschungsartikel, Übersichtsartikel sowie Kurzmitteilungen. Bei geplanten Arbeiten können Titel und Kurzfassung (ca. 100 Wörter) zur Veröffentlichung auf dieser Website an die Redaktion geschickt werden.

Eingereichte Manuskripte sollten weder zuvor veröffentlicht worden sein, noch für eine Veröffentlichung an anderer Stelle in Betracht gezogen werden (außer Konferenzberichtspapiere). Alle Manuskripte werden in einem Single-Blind-Peer-Review-Verfahren gründlich begutachtet. Ein Leitfaden für Autoren und andere relevante Informationen zur Einreichung von Manuskripten finden Sie auf der Seite Hinweise für Autoren. Biologie ist eine internationale, von Experten begutachtete Open-Access-Monatszeitschrift, die von MDPI herausgegeben wird.

Bitte besuchen Sie die Seite Hinweise für Autoren, bevor Sie ein Manuskript einreichen. Die Article Processing Charge (APC) für die Veröffentlichung in dieser Open-Access-Zeitschrift beträgt 1800 CHF (Schweizer Franken). Eingereichte Arbeiten sollten gut formatiert sein und gutes Englisch verwenden. Autoren können den englischen Redaktionsservice von MDPI vor der Veröffentlichung oder während der Überarbeitung der Autoren nutzen.


Zusätzliche Informationen

S1 Abb.

(EIN) Ratten wurden von der Geburt bis zum Alter von 11 Wochen bei Raumtemperatur (22 °C) oder Thermoneutralität (29 °C) gehalten. Die Lipidzusammensetzung von Phospholipiden für pTib und dTib und CV8 wurde durch GC bestimmt (n = 6). Der Entsättigungsindex oben im Diagramm ist (16:1 + 18:1)/(16:0 + 18:0). (B, C) Mäuse wurden von der Geburt bis zur 13. Woche entweder bei 22°C oder bei 29°C ohne Hinterbehaarung nach dem Absetzen gehalten. Wohingegen Scd1 Die mRNA-Expression ist in subkutanen WAT-Depots von Mäusen bei 22 °C erhöht (B), Adipoq Ausdruck wurde nicht verändert (C). Die Genexpression wurde auf den geometrischen Mittelwert von . normalisiert Hprt, Tbp, Gapdh, und Ppia und wurde relativ zur 37 °C-Kontrolle ausgedrückt (n = 8–9). Für Platten (EINC), Werte sind Mittelwerte ± SD. *P < 0,05. Die gezeigten Daten sind repräsentativ für mindestens 3 unabhängige Experimente. CV8, Schwanzwirbel-8 dTib, distale Tibia GC, Gaschromatographie pTib, proximale Tibia SCD1, Stearoyl-CoA-Desaturase-1 SFAs, gesättigte Fettsäuren UFAs, ungesättigte Fettsäuren WAT, weißes Fettgewebe.

S2 Abb.

(EIN) Kultivierte MSC-Adipozyten passen sich ohne morphologische Veränderungen an 31°C an. Vier Tage nach der Differenzierung wurden die Adipozyten für 12 Tage auf die angegebenen Temperaturen gebracht. (B) Adipozytenmarker werden in ähnlicher Weise zwischen Kontrollzellen exprimiert, die bei 37 °C kultiviert wurden, und solchen, die von Tag 4 bis 16 bei 37 °C inkubiert wurden. Für Adipozytenproben wurden 11 μg Proteinlysat pro Spur analysiert, während für braunes Fettgewebe 0,1 oder 0,5 μg Lysat wurde als positive Kontrolle für UCP1 mitgeführt. (C) Beige Adipozytenmarker wurden nicht induziert, wenn kultivierte Adipozyten an den angegebenen Tagen 31°C ausgesetzt wurden (n = 6). Die Genexpression wurde auf den geometrischen Mittelwert von . normalisiert Hprt, Tbp, und Ppia und wurde relativ zur 37 °C-Kontrolle (31 °C für 0 Tage) ausgedrückt (n = 4). * bedeutet Signifikanz bei P < 0,05. Fabp4, Fettsäure-bindendes Protein 4 Fgf21, Fibroblasten-Wachstumsfaktor 21 MSC, mesenchymale Stammzelle PPARγ, Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor gamma Ppargc1a, Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor Gamma-Koaktivator 1 alpha UCP1, Entkopplungsprotein 1.

S3 Abb. RNA aus reifen Adipozyten an den Tagen 0, 1 und 12 der kühlen Adaptation wurde gereinigt und RNA-seq-Analysen unterzogen (n = 5 pro Zeitpunkt).

(EIN). Zwölf Tage Kälteexposition induzierten 1.872 Gene (rot) und unterdrückten 2.511 Gene (blau). Die Signifikanz wurde durch einen FDR <0,05 und eine absolute Faltungsänderung >1,5 definiert. (B) Heatmap der Top 50 angereicherten und Top 50 depletierten Gene in 12 Tage kühl exponierten MSC-Adipozyten. Farbschlüssel basierend auf rlog-transformierten Lesezählwerten und Signifikanz wurde durch einen FDR <0.01 definiert. FDR, False Discovery Rate MSC, mesenchymale Stammzellen NS, nicht signifikante RNA-Seq, RNA-Sequenzierung.

S4 Abb.

(EIN) Freisetzung von tritiummarkiertem Wasser aus Adipozyten, die mit markierter Octansäure behandelt wurden. Adipozyten, die 12 Tage bei der angegebenen Temperatur kultiviert wurden, wurden mit tritiierter Octansäure 3 Stunden lang in Gegenwart und Abwesenheit von Etomoxir inkubiert (n = 6). (B, C) Cool Adaptation erhöht Enzyme, die an der Synthese und dem Abbau von NEFAs beteiligt sind. Lysate wurden nach den angegebenen Tagen der Kühladaptation gesammelt. SVCs von Menschen (B) oder eWAT von C57BL/6J-Mäusen (C) wurden in Adipozyten differenziert. Menschliche weiße Präadipozyten (mit freundlicher Genehmigung von Dr. Shingo Kajimura UCSF). (D) OXPHOS-Gene werden auf mRNA-Ebene hochreguliert. Die Heatmap der Gene, die an den Komplexen I, II, III, VI und V beteiligt sind, wurde aus der KEGG-Karte der OXPHOS-Gene (mmu00190) erstellt. CPT1ɑ, Carnitinpalmitoyltransferase 1 alpha eWAT, weißes Nebenhodenfettgewebe FASN, Fettsäuresynthase NEFA, unveresterte Fettsäure OXPHOS, oxidative Phosphorylierung SCD1, Stearoyl-CoA-Desaturase-1 SVC, Stroma-Gefäßzelle.

S5 Abb.

(EIN) Expression von UCP1 in Adipozyten, angepasst an 31°C für die angegebenen Tage. Insgesamt wurden 11 µg Adipozyten oder 0,5 bzw. 1 µg BAT-Lysat mittels Immunoblot auf UCP1 untersucht. (B) Primäre Adipozyten, die aus eWAT oder sWAT durch Collagenase-Verdau isoliert wurden, wurden schwimmend bei 37 °C oder 31 °C für 2 Tage kultiviert. Als positive Kontrolle für UCP1 wurde BAT-Lysat (0,2, 0,5 oder 1 µg) verwendet. (C) Cool Adaptation erhöht Enzyme, die an der Synthese und dem Abbau von NEFAs in Adipozyten von UCP1-Knockout-Mäusen beteiligt sind. (D) Erhöhte basale OCR von Adipozyten bei 31°C ist UCP1-unabhängig. MSC-Adipozyten aus WT- oder UCP1-KO-Mäusen wurden 12 Tage bei 31 °C oder 37 °C kultiviert und die basale OCR ausgewertet (n = 8). BAT, braunes Fettgewebe CPT1ɑ, Carnitinpalmitoyltransferase 1 alpha eWAT, Nebenhoden weißes Fettgewebe FASN, Fettsäuresynthase KO, Knockout MSC, mesenchymale Stammzelle NEFA, unveresterte Fettsäure OCR, Sauerstoffverbrauchsrate PPARγ, Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor gamma SCD1, Stearoyl-CoA-Desaturase-1 sWAT, subkutanes weißes Fettgewebe UCP1, Entkopplungsprotein 1 WT, Wildtyp.

S6 Abb.

(A, B) Cool Adaptation erhöht die Expression von HSL und ATGL, verringert jedoch die Phosphorylierung von Perilipin und HSL als Reaktion auf CL-316.243. Reife Adipozyten wurden 12 Tage lang an 31 °C angepasst oder blieben bei 37 °C. Adipozyten wurden mit (EIN) Vehikel, 1 μM oder 10 μM Forskolin oder (B) Vehikel, 0,05 μM, 0,2 μM oder 10 μM CL-316.243 für 30 Minuten. Lysate wurden für Immunoblot-Analysen gesammelt. (C) Induktion von Enzymen, die an beteiligt sind de novo Lipogenese mit Anpassung an 31°C ist unabhängig von ChREBP. Fettzellen, die von WT- oder ChREBP-KO-Mäusen stammten, wurden 4 Tage lang bei 31°C oder 37°C kultiviert, bevor Proben entnommen wurden. Obwohl ein ChREBP-Mangel die Differenzierung von Adipozyten beeinträchtigt, führte die Zugabe von Rosiglitazon zu Differenzierungsmedien zu einer robusten Adipogenese beider Zellgruppen, wie berichtet wurde. (D) Am Tag 6 der MSC-Differenzierung wurden Adipozyten in serumfreiem Medium mit Adeno-sh . infiziertLacZ Kontrolle oder Adeno-ShSreb1 Gen-Knockdown zu induzieren. Die Adipozyten konnten sich nach der Infektion erholen und wurden von Tag 8 bis Tag 12 bei der angegebenen Temperatur kultiviert. ACC, Acetyl-CoA-Carboxylase ATGL, Fetttriglyceridlipase ChREBP, Kohlenhydrat-Response-Element-bindendes Protein Fabp4, Fettsäure-bindendes Protein 4 FASN , Fettsäuresynthase HSL, hormonsensitive Lipase KO, Knockout-MSC, mesenchymale Stammzelle SCD1, Stearoyl-CoA-Desaturase-1 WT, Wildtyp.

S7 Abb. Differenzierte Adipozyten, die 8 Tage lang entweder bei 37 °C oder 31 °C kultiviert wurden, wurden trypsiniert, dann nach Zentrifugation schwimmende Adipozyten gesammelt.

Adipozyten wurden auf einer Cell-Tak-beschichteten Seahorse XF96-Zellkultur-Mikroplatte ausgesät, dann über Nacht kopfüber kultiviert, um sie entweder bei 37 °C oder 31 °C an der Platte zu befestigen. Adipozyten wurden mit SCD-Inhibitoren: A-939572, MF-438 oder CAY10566 bei der angegebenen Temperatur 2 Tage vor dem Assay kultiviert. (EIN) Keine Wirkung von SCD-Inhibitoren auf SRC von Adipozyten, die bei 37 °C kultiviert wurden (n = 8–16 pro Gruppe). (B) Erhöhte SRC von Adipozyten, die an 31 °C angepasst waren, wurde mit SCD-Inhibitoren gehemmt: A-939572, MF-438 oder CAY10566 (n = 8–16 pro Gruppe). FCCP, Carbonylcyanid-p-trifluormethoxyphenylhydrazon OCR, Sauerstoffverbrauchsrate Oligo, Oligomycin Rot/Anti, Rotenon und Antimycin SCD, Stearoyl-CoA-Desaturase.


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