Источник жирной молодости

Предшественники жировых клеток располагаются в капиллярах жировой ткани

Учёные идентифицировали стволовые клетки, дающие начало новым жировым отложениям. Эти клетки способствуют восстановлению органов. Так что косметологи, омолаживающие лица за счёт жира из животов, – не шарлатаны.

В странах Востока большой живот у сильного пола до сих пор считается символом благополучия, а большие бедра прекрасной половины – основным признаком женственности. Как выясняется, обладателям запасов жира действительно есть чем гордиться. Это не только запасы энергии, депо для гормонов или жирные кислоты, которые легко пустить на мыло, как в фильме «Бойцовский клуб».

Много жира, значит, много стволовых клеток.

Именно их стоит благодарить за большие животы, бедра, щеки и ягодицы. Джонатан Графф и его коллеги из университета этого американского штата в поисках предшественников жировых клеток обратились к лабораторным грызунам.

Адипоциты, отложение и использование жира

Адипоциты – крупные, диаметром до 0,25 мм клетки сферической формы, которые в жировых дольках плотно прилегают друг к другу, нередко приобретая форму многогранников. Ядро адипоцита смещено к краю клетки вместе с тонким ободком окружающей его цитоплазмы. Оно содержит умеренно конденсированный хроматин, что свидетельствует о средней синтетической активности.

Липогенез – отложение жиров в жировой ткани. Липиды, которые накапливаются в адипоцитах человека, представлены на 90–99% триглицеридами, т. е. являются эфирами жирных кислот и глицерина. При температуре тела они находятся в жидком состоянии.

Источниками обновления липидов в ткани служат:
1. Хиломикроны – частицы, образующиеся в эпителиальных клетках кишечника при всасывании продуктов гидролиза жиров. Хиломикроны транспортируются в лимфу и плазму крови.
2. Липопротеины очень низкой плотности, которые синтезируются клетками печени (гепатоцитами) и транспортируются кровью. Подобно хиломикронам, они состоят из центральной липидной части, окруженной оболочкой из молекул фосфолипидов, холестерина, в которую погружены молекулы белка.
3.Триглицериды, синтезируемые из углеводов самими адипоцитами, которые гидролизуются до свободных жирных кислот перед выделением в кровь.

Липолиз – мобилизация жиров в жировой ткани. Осуществляется посредством нейрального и гуморального механизмов, в результате деятельности которых происходит выделение жирных кислот и глицерина в кровь. Расщепление жиров обеспечивается гормонально-зависимой липазой, которая активируется аденилатциклазой путем образования цАМФ.

К липолитическим гормонам наряду с норадреналином, обладающим наиболее выраженным эффектом, относятся гипофизарные гормоны: адренокортикотропный, тиреотропный, меланоцитостимулирующий, липотропный, лютеинизирующий и гормон роста.

То, что жир может быть использован для получения мезехимальных стволовых клеток, стало понятно не сегодня. Ещё 30 лет назад, в эпоху бурного развития электронной микроскопии, позволяющей изучать мир на микро- и наноуровне, были обнаружены особые клетки – перициты, располагающиеся в «стенках» пронизывающих все наше тело кровеносных капилляров. Да и те адипоциты (клетки для хранения жира), что находились рядом с перицитами, отличались от своих собратьев меньшим размером. Именно так согласно современным представлениям и должно выглядеть окружение стволовых клеток.

Тем не менее, было непонятно, где именно эти клетки располагаются, чем отличаются от окружающих, и какова их роль в здоровом организме.

И хотя масштабные коммерческие проекты, предлагающие омоложение лица за счет жира живота, существуют даже в нашей стране, им до сих пор не было фундаментального научного обоснования.

Врачи не до конца понимали, что именно вводили своим пациентам.

Теперь благодаря Граффу и соавторам его публикации в Science непрерывно растущая косметическая индустрия может спать спокойно. Во-первых, ученый подтвердил, что клетки-предшественники адипоцитов располагаются именно рядом с капиллярами, а во-вторых, что те же клетки способствуют регенерации и других органов – по крайней мере, если их выделить из жировой ткани и «вколоть в дефект». Происходит ли такое перемещение в организме само по себе, пока неясно.

Если это так, то жировая ткань – источник не только энергии, но и «вечной молодости».

Вечный жир детства

Если в детстве вы страдали лишним весом, не надейтесь во взрослой жизни без труда похудеть и удержать нормальный вес. Теперь доказано, что число жировых клеток в течение жизни не меняется – каждую отмершую заменяет новая, и активнее это происходит у тучных людей. «Жировая константа» определяется до 20 лет, считают шведские учные. Правда, число жировых клеток и количество жира – не одно и то же.

Многочисленные советы диетологов и нутриологов по поддержанию тела в форме зачастую основаны лишь на здравом смысле; научные факты и клинические испытания играют здесь лишь косвенную роль. Не менее популярные диеты от разного рода «звезд» – продукт личного опыта, опять же к науке имеющего мало отношения.

Ученые из шведского Каролинского института, ежегодно выбирающего лауреатов Нобелевской премии в области физиологии и медицины, провели оригинальное исследование изменений жировой ткани в течение жизни. И хотя сделанные ими выводы уже давно были основными рабочими гипотезами при обсуждении адипоцитов (жировых клеток), доказательной базы явно не хватало.

Петер Арнер и его коллеги доказали, что

число жировых клеток в течение взрослой жизни практически не меняется, а определяется такое постоянство непрекращающимися смертью и рождением адипоцитов.

Кроме того, шведские учные показали, что описанная выше константа – количество жировых клеток в организме – определяется в детстве. Работа учных принята к публикации в одном из ближайших выпусков Nature.

Примечательно, что все эти данные получены именно на людях, а не на экспериментальных животных. Проблема в том, что для «отслеживания» судьбы клетки, частоты е деления или срока жизни необходимо пользоваться либо разнообразными прижизненными красителями, либо радиоактивными метками. И хотя оба метода в современной модификации не проявили особой токсичности в экспериментах на разнообразных животных, в том числе приматах, ученые пока воздерживаются от подобных исследований на людях.

Однако в данном случае волевое решение – применять ли радиоактивные метки – вместо биологов приняли военные и физики-ядерщики. На протяжении девяти лет, с 1955-го по 1963 годы проводились многочисленные испытания ядерных бомб, что сказалось не только на локальном загрязнении, но и на повышении содержания изотопа углерода ¹⁴C в атмосфере всей Земли.

После международного договора 1963 года о запрете ядерных испытаний в воздухе уровень изотопа существенно упал, но не из-за разрушения (его период полураспада – 5730 лет), а по причине медленного вывода из атмосферы – путм включения сначала в растительные ткани, при фотосинтезе, а затем и в ткани съевших эти растения животных.

Точно так же ¹⁴C включается и в человеческую ДНК при делении клеток.

В результате можно очень точно оценить, когда та или иная клетка образовалась. Ученым оставалось только собрать большое число образцов жировой ткани, выделить из них адипоциты и правильно организовать группы сравнения.

В результате Арнер пришел к выводу, что число адипоцитов в жировой ткани практически постоянно, и это обеспечивается не долгой «масляной» жизнью, а постоянным обновлением, с отмиранием старых и образованием новых. Причем если у худых людей ежегодно обновляются около 10% клеток, то у тучных скорость обновления существенно больше.

Вопреки расхожему мнению, быстрый набор веса (15–25% за несколько месяцев) не приводит к увеличению числа клеток, возрастает лишь объем накапливаемых жировых капель. Такой же эффект наблюдается и при резком похудании: ни 5, ни 10, ни 18% потерянной массы тела за несколько месяцев не сказались значимо на числе клеток.

Вряд ли работу ученых спонсировали косметические хирурги, но исходя из их исследования,

липосакция, похоже, чуть ли не единственный выход в том случае, если жизненная ситуация стала очень тяжелой.

Точно установить, в каком именно возрасте устанавливается «жировая постоянная», ученым не удалось, отчасти из-за экспоненциального изменения концентрации изотопа углерода, отчасти из-за погрешности, возникающей при расчетах. Однако Арнер настаивает, что такое становление происходит до 20 лет.

Это соотносится с наблюдениями эндокринологов, подтверждающих, что большинство тучных людей страдают этой проблемой с детства. А с учетом эпидемии ожирения, коснувшейся не только взрослых, но и детей, – прогнозы ученых отнюдь не оптимистичны.

Действует обнаруженный принцип и в подкожном, и в висцеральном жире, который находится в сальниках и оболочках внутренних органов. Именно последний играет важную роль в развитии многочисленных нарушений обмена веществ.

Природа «тканевого фактора», контролирующего число клеток, пока не установлена, хотя аналогии такого поведения в организме есть.

Например, в скелетной мышце число клеток поддерживается на постоянном уровне, изменяется только их объем. Там действует принцип обратной связи – взрослые клетки секретируют белок миостатин, который замедляет образование новых клеток. Если бы ученым удалось обнаружить такую же сигнальную молекулу в жировой ткани, то это стало бы настоящим прорывом.

Что ж, от работы Арнера не пострадали взгляды на здоровый образ жизни и необходимость физической активности при желании подтянуть фигуру. Однако у тех, кому не удалось удержать сброшенный вес, появился, пусть и необоснованный, но солидно выглядящий повод винить в своей неудаче фундаментальное научное открытие. Пусть даже постоянно лишь количество жировых клеток, а не собственно жира.

Кроме того, цитологии продемонстрировали, что больше нигде в организме – по крайней мере, мышином – таких уникальных структурных единиц нет. Все они закладываются на поздних этапах эмбрионального развития и, как осторожно отметили авторы, на первых неделях относительно самостоятельной жизни. Это не противоречит, а скорей уточняет предыдущую теорию, согласно которой количество жировых клеток определяется до полового созревания.

При избытке энергии и пищи клетки-предшественники делятся, давая начало новым адипоцитам. Благо, место для этого очень удобное: благодаря сигнальным молекулам, циркулирующим в крови, находящиеся в сосудах стволовые клетки первыми узнают об избытке питательных веществ и о состоянии жирового депо на данный момент.

Правда, сами сигналы, управляющие делением, пока остаются неизвестными, но ученые уже в скором времени планируют исправить это упущение.

Заблокировав эти сигнальные пути, можно будет установить верхний барьер для размеров живота и бедер, определяемый только начальными данными: количеством адипоцитов.

Жировой гормон против жира

Пальмитолеиновая жирная кислота снижает риск развития диабета, атеросклероза и стеароза печени – трех ключевых факторов метаболического синдрома, постепенно становящегося главной проблемой эпидемиологов.

Хаймин Цао и его гарвардские коллеги исследовали метаболизм мышей, когда наткнулись на весьма противоречивый факт: повышенная концентрация пальмитолеина не способствовала отложению жира в печени, а даже наоборот – препятствовала. Как ни странно, если кормить мышь богатым жирами рационом, и при этом убрать внутриклеточные белки, ответственные за связывание жира, то она будет чувствовать себя лучше, чем «полноценные» собратья на жирной диете.

Тем не менее у таких «дефектных» мышей уровень триглицеридов в крови намного выше. Как показали ученые дело не в количестве, а в качестве: вместе с остальными жирными кислотами в крови грызунов увеличилась концентрация и пальмитолеата.

Эта молекула и поделилась с дефектными мышами секретом «отличного здоровья», увеличив их чувствительности к инсулину: клетки мышц и печени лучше реагировали на колебания этого гормона, что препятствует преждевременному «изнашиванию» тканей.

Перенести полученные результаты на человека можно уже в ближайшем будущем: во-первых, пальмитолеат можно принимать с пищей, а во-вторых, эта молекула синтезируется в жировой ткани при образовании жира из глюкозы. И хотя о похудении никто не говорит, лишняя жировая складка, как ни странно, сможет обеспечить защиту от диабета или атеросклероза.

Но одно практическое применение уже нашлось: Графф предлагает использовать найденную популяцию для лечения диабета и ускорения регенерации кожи. Последнее, собственно, уже используется в косметологии для разглаживания морщин. Зато теперь можно будет делать это более «прицельно», выделяя только клетки с соответствующим набором молекул на поверхности. Вырастет ли от этого эффективность – неизвестно, зато наукообразность и высокотехнологичность – а вместе с ними и цена – возрастут многократно.