Роль розподілу жиру в організмі та метаболічні ускладнення ожиріння

Анотація

Контекст: Розподіл жиру у верхній частині тіла/вісцеральних відділах при ожирінні тісно пов'язаний з метаболічними ускладненнями, тоді як збільшення жиру в нижній частині тіла незалежно передбачає зниження серцево-судинного ризику.

Збір доказів: Були розглянуті виміряні функції різних жирових депо щодо зберігання та вивільнення жирних кислот у стані здоров'я та ожиріння. Було відзначено несприятливий вплив експериментально збільшених концентрацій вільних жирних кислот (FFA) на печінку, м’язи, β-клітини підшлункової залози та функцію ендотелію.

Синтез доказів: Найбільш різкою патологією метаболізму FFA є неможливість придушити концентрацію FFA/ліполіз жирової тканини у відповідь на постпрандіальну гіперінсулінемію. Жир у верхній частині тіла доставляє більшу частину жирних кислот до системного кровообігу в умовах післяабсорбції та після їжі. При ожирінні верхньої частини тіла портальні концентрації FFA в результаті системного та вісцерального ліполізу жирової тканини можуть бути значно більшими, ніж артеріальні концентрації FFA, що піддає печінку ще більшій кількості FFA. Вісцеральний жир також виділяє достатню кількість IL-6 для збільшення концентрації IL-6 у ворітній вені, що також може впливати на метаболізм печінки.

Висновки: Депо нижньої частини тіла, верхньої частини тіла та вісцерального жиру мають унікальні характеристики щодо обміну жирних кислот. Вибіркове порушення регулювання цих депо, ймовірно, відіграє важливу роль при метаболічних ускладненнях ожиріння.

Існує широкий діапазон розподілу жиру в організмі як у худорлявих, так і у людей із ожирінням. Відомі основні фактори навколишнього середовища, що впливають на розподіл жиру в організмі, включають вживання алкоголю (1), куріння сигарет (2) та терміни настання дитячого ожиріння (3). Крім того, сильні генетичні фактори, схоже, відіграють роль у регіональному збільшенні та втраті жиру (4,5). Переважно розподіл жиру у верхній частині тіла, зазвичай пов’язаний із збільшенням вісцерального жиру, пов’язаний з порушенням метаболічного профілю в широкому діапазоні індексів маси тіла (6,7).

Існує мало суперечок щодо того, що ожиріння верхньої частини тіла/вісцерального апарату збільшує ризик розвитку дисліпідемії (8), гіпертонії (9,10), діабету 2 типу (11,12), апное сну (13) тощо. Також визнано, що збільшення кількості зниження жиру в нижній частині тіла незалежно пов'язані зі зниженим ризиком метаболічних ускладнень (14). Багато (15,16,17), але не всі (18) дослідження виявляють, що вісцеральний жировий масив сильніше пов'язаний з ненормальним метаболічним профілем, ніж підшкірний жир верхньої частини тіла.

Визначення складів жиру

Вісцеральний жир та метаболічні ускладнення - причина та наслідок?

Хоча пояснення сильної зв'язку між вісцеральним жиром та метаболічними відхиленнями невідомо, одна з гіпотез полягає в тому, що вісцеральний жир виробляє та виділяє речовини, що викликають метаболічні відхилення (27,28,29). Зовсім недавно була запропонована альтернативна гіпотеза. Ця концепція полягає в тому, що вісцеральний жир є ще одним «позаматковим жировим депо» (30,31), на відміну від жиру перикарда (19), жиру на щоці (20), внутрішньоклітинного тригліцериду (imTG) (32) та підвищеного рівня печінкового тригліцериду (33). У цій парадигмі накопичення ектопічного тригліцериду є результатом енергетичного дисбалансу, коли запаси жиру в організмі перевищують функціонально нормальну ємність складів жирової тканини sc. Потенційна аномальна (і) функція (и) sc жиру включає знижену здатність сприймати та зберігати циркулюючі жирні кислоти тригліцеридів разом із надлишком вільного виділення вільних жирних кислот (FFA) за певних умов. Ця концепція включає аномалії, спричинені більшою інфільтрацією жирової тканини запальними клітинами, надмірним вивільненням потенційно шкідливих цитокінів та зменшенням вивільнення корисних адипокінів.

Нормальна функція основних складів жирових тканин - метаболізм жирних кислот

Вимірювання системної та регіональної жирової тканини жирної тканини in vivo проводилось у дорослих жінок та чоловіків із нормальною вагою за різних обставин. Подібним чином повідомлялося про заходи дієтичного зберігання жирних кислот та безпосереднього зберігання жирних кислот у регіонарному жирі.

В умовах постабсорбції за одну ніч жирова тканина верхньої частини тіла як у чоловіків, так і у жінок є більш ліполітично активною, ніж жирова тканина нижньої частини тіла, як вимірюється вивільненням FFA на кг жиру (34). У відповідь на гіперінсулінемію (35) та прийом їжі (34,36) вивільнення FFA на ногах значно легше пригнічується, ніж підшкірний жир верхньої частини тіла. Вивільнення FFA із спланхнічного русла, сурогатний показник вісцерального жирового ліполізу, є відносно стійким до придушення гіперінсулінемією та прийомом їжі (34,35). Неможливість вимірювати викид FFA безпосередньо у ворітну вену у людини дозволяє лише непрямі оцінки ліполізу вісцеральної жирової тканини (37), і, отже, швидкість ліполізу вісцеральної жирової тканини щодо маси вісцерального жиру невідома.

Жирова тканина також є основним місцем зберігання жирних кислот у їжі. Чоловіки та жінки із нормальною вагою зберігають приблизно однакові пропорції харчового жиру в підшкірному та вісцеральному жирах (38,39,40,41), але у чоловіків це за рахунок більшої тригліцеридемії (40,41).

Паралельно схемі вивільнення FFA, вживання дієтичних жирних кислот у підшкірний жир верхньої частини тіла (міліграм жирового жиру на грам ліпіду жирової тканини) є більш ефективним, ніж поглинання жиру нижньої частини тіла у чоловіків та жінок із нормальною вагою, 40). Так само вісцеральний жир зберігає більше дієтичного жиру (міліграмовий жировий жир на грам ліпіду жирової тканини), ніж підшкірний жир верхньої або нижньої частини тіла як у чоловіків із нормальною вагою (42), так і у жінок (38,43). Цей висновок міг би стверджувати, що, принаймні у дорослих із нормальною вагою, вісцеральна жирова тканина є більш ліполітично активною на одиницю ваги, ніж жир. Однак вплив ліполізу вісцеральної жирової тканини на доставку попіабсорбційної печінкової FFA протягом ночі виявляється дуже обмеженим через типово малу масу вісцерального жиру у худих дорослих (37).

Несподіваною недавньою знахідкою є те, що системну FFA можна відновити назад у sc та вісцеральний жир, не проходячи шлях тригліцеридів ліпопротеїдів дуже низької щільності (VLDL) (44,45). Незважаючи на те, що частка системної жирної кислоти, відновленої в жировій тканині всього тіла, відносно невелика (~ 3% для чоловіків та 9% для жінок), цей процес може зіграти певну роль у переміщенні FFA з одного депо в інше таким чином, як змінити розподіл жиру.

Підшкірно-вісцеральний жир разом зберігає приблизно 50% харчового жиру (38,40). Таким чином, для дорослих людей, які не страждають на глубокі закуски, які споживають типову американську дієту, що містить 100 г жиру, і підтримуючи стабільний склад тіла, жирова тканина повинна також виділяти 50 г тригліцеридів на добу як FFA для загальної та регіональної маси жиру, щоб залишатися стабільною. Розуміючи цей баланс, можна оцінити чистий викид FFA з регіональних складів жиру шляхом вимірювання запасів жирних кислот шроту. Жирова тканина також безпосередньо поглинає тригліцериди VLDL (46,47) і FFA (44,45), і, таким чином, загальний регіональний жировий викид FFA перевищує чистий викид FFA, якщо оцінювати його відносно накопичення жиру в їжі. Ці концепції стають актуальними при розгляді ролі різних жирових депо в доставці FFA до порталу та системному кровообігу при ожирінні.

Аномалії метаболізму жирних кислот при ожирінні верхньої частини тіла

Зберігання жирової тканини жирних кислот

Жирова тканина вважається головним місцем очищення багатих тригліцеридами ліпопротеїдів. У тій мірі, в якій ця функція може бути порушена при ожирінні, особливо при ожирінні верхньої частини тіла, це може сприяти гіпертригліцеридемії, пов’язаній із цим станом. Нещодавні дослідження вивчали, чи має жир у верхній частині тіла осіб, у яких порушений метаболізм ліпідів, знижену здатність приймати тригліцериди, що може сприяти посттриндиальній гіпертригліцеридемії. Ці дослідження не продемонстрували порушення здатності підшкірного жиру верхньої частини тіла приймати і зберігати тригліцериди (48). Так само розглядали регіональне зберігання харчових жирів у чоловіків та жінок із ожирінням (43,49). Збільшення кількості жиру на ногах у жінок пов’язане з більшим накопиченням харчового жиру в жировій тканині нижньої частини тіла, тоді як це не стосується вісцерального жиру (43). Жирова тканина верхньої частини тіла зберігає харчовий жир способом, відмінним від вісцеральної або жирової тканини ніг. Ожирілі чоловіки зберігають набагато меншу частку харчового жиру в жирах, що страждають ожирінням, ніж жінки, які страждають ожирінням, причому різниця є найбільш помітною серед жінок із ожирінням нижчої частини тіла та чоловіків із ожирінням (49).

Кліренс жирової тканини жирних кислот VLDL-тригліцеридів (46) та зберігання системних FFA (44,45) досліджували при ожирінні. Залежно від того, як дані виражаються, є деякі докази зменшення зникнення VLDL-тригліцеридів через жирову тканину черевної порожнини при ожирінні (46). Чи змінюється при ожирінні нижня частина тіла або вісцеральна жирова тканина тригліцеридів VLDL, особливо ожиріння верхньої частини тіла, як і частка жирних кислот VLDL-тригліцеридів, які відновлюються в жировій тканині.

Пряме зберігання системних FFA назад у жирову тканину в постабсорбтивному стані надзвичайно відрізняється у чоловіків та жінок (45) та між різними складами жирової тканини (44). Жінки з ожирінням верхньої частини тіла зберігають значно більшу частину системних FFA у жировій тканині нижньої частини тіла, ніж чоловіки з ожирінням верхньої частини тіла (45). Однак пряме зберігання FFA у жирових клітинах верхньої частини тіла подібне як у чоловіків, так і у жінок із ожирінням верхньої частини тіла. Більший кліренс FFA нижчою жировою тканиною підшкірного тіла у жінок теоретично повинен обмежувати надлишок FFA, доступний для м’язів, печінки та інших ділянок, де FFA може зменшити чутливість до інсуліну. Чи змінено ціле тіло та регіональне зберігання FFA при ожирінні нижньої частини тіла, невідомо, хоча жінки з ожирінням нижньої частини тіла, як правило, мають нормальну кінетику FFA в будь-якому випадку (50,51,52).

Вивільнення жирової тканини FFA

Вивільнення FFA для всього тіла збільшується при ожирінні верхньої частини тіла за постабсорбтивних (50,51) та постпрандіальних (36,52) умов. За винятком неконтрольованого метаболізмом ожиріння та діабету 2 типу, концентрація FFA/потік натще у верхній частині тіла із ожирінням лише приблизно на 30% більша, ніж у дорослих із ожирінням або нижньою частиною тіла (50). Це не велика різниця, враховуючи, що повсякденна мінливість концентрацій/кінетики FFA становить приблизно 30% за неконтрольованих дієтичних умов (53) та приблизно 15% за умов ретельного контролю дієти (54). Ці відносно невеликі відмінності в постапосорбційному ліполізі всього тіла протягом ночі можуть бути не найкращим поясненням зв’язку між ожирінням верхньої частини тіла/вісцеральної тканини, ЗЖЖ та метаболічними ускладненнями ожиріння. Однак існують умови, за яких FFAs значно і регулярно відрізняються при ожирінні верхньої частини тіла.

Щоб надати перспективу взаємозв'язку між концентрацією інсуліну в плазмі крові у порівнянні з вивільненням жирової тканини (пальмітат) у жировій тканині верхньої частини тіла, дані Meek (35) та Guo (36) та співавт. наведені на рис. 1–4 із використанням логарифмічного формату відображення (60). У чутливих до інсуліну дорослих людей, що не страждають на глубоку хворобу, відносне придушення вивільнення FFA із спланхнічного русла в результаті більш високих концентрацій інсуліну в плазмі (35) здається притупленим у порівнянні з підшкірним жиром на ногах та верхній частині тіла (рис. 11). ). На малюнках 2–4 зображено взаємозв’язок між концентрацією інсуліну в плазмі крові та вивільненням пальмітату з підшкірного жиру верхньої частини тіла, жиру на ногах та спланхнічного русла у тих самих добровольців (35) у порівнянні з ожирінням нижньої частини тіла та ожирінням жінок у верхній частині тіла (36) вивчали до і під час прийому їжі. У той час як точки даних із ожирінням, що страждає на ожиріння та нижню частину тіла (обидва більш чутливі до інсуліну), як правило, демонструють однакові загальні взаємозв'язки, дані точок даних жінок із ожирінням верхньої частини тіла (більш стійкі до інсуліну) зміщуються вгору, маючи на увазі, що кожне депо до певної міри є інсуліном стійкий. Оскільки загальна кількість FFA, що виділяється з підшкірного жиру на верхній частині тіла, набагато більша, ніж з гомілки та гомілки, проте резистентність до інсуліну в цьому депо виявляється кількісно важливішою.