Жировая ткань как эндокринный орган

Адипонектин — один из немногих адипокинов, оказывающих положительное влияние на метаболизм и патологические изменения сосудов, продукция которого снижена при ожирении. Это специфический для жировых клеток гликопротеин, который синтезируется и секретируется в довольно больших количествах [2] и, вероятно, циркулирует в крови в виде гексомеров или еще больших агрегаций [3]. Концентрация адипонектина в плазме здоровых женщин составляет 12—30 мкг/мл, мужчин — 8—30 мкг/мл, что более чем в 100 раз превышает аналогичные показатели других известных адипокинов [4].

Физиологическое значение адипонектина, по- видимому, заключается в повышении чувствительности тканей к инсулину и усилении эффектов инсулина в периферических тканях, в первую очередь в мышцах, печени и жировой ткани. Подтверждается эта гипотеза изучением эффектов адипонектина на молекулярном уровне. В гепатоцитах этот адипокин угнетает ключевые энзимы глюконеогенеза — глюкозы-6-фосфатазы и фосфоэнолпиру- ваткарбоксикиназы [5, 6] и тем самым усиливает супрессорное действие инсулина на продукцию глюкозы. Кроме того, он снижает внутриклеточный уровень триглицеридов за счет усиления окисления жирных кислот в митохондриях печеночных [7] и мышечных [8—10] клеток. Реализуется этот эффект путем активации фактора транскрипции PPAR-a, регулирующего секрецию митохондриальных ферментов, окисляющих жирные кислоты и фосфорилирования ацетил-СоА-карбоксилазы и тем самым ее инактивации, что ведет к снижению внутриклеточного уровня малонил-СоА, а следовательно к увеличению поступления жирных кислот в митохондрии с последующей утилизацией. Известно, что внутриклеточное накопление триглицеридов является одной из важнейших причин ин- сулинорезистентности [11]. Поэтому уменьшение содержания триглицеридов в клетках под влиянием А представляется чрезвычайно важным для сохранения чувствительности к инсулину печени и мышц. Помимо этого, адипонектин в мышечных клетках усиливает транслокацию транспортера глюкозы ГЛЮТ-4 на клеточную мембрану и тем самым обеспечивает усвоение глюкозы [10, 12].

Снижение секреции адипонектина рассматривается как ведущий фактор развития инсулиноре- зистентности при ожирении. Однако его эффекты проявляются и независимо от ожирения. Установлено, что увеличение секреции адипонектина строго коррелирует с уменьшением риска заболеваемости сахарным диабетом 2-го типа (СД-2) независимо от других факторов [13, 14].

Этот адипокин оказывает противосклеротиче- ское действие [15, 16]. Введение рекомбинантного адипонектина мышам с моделью артериосклероза блокировало развитие атеросклеротических изменений [17, 18]. Антиатеросклеротическое действие адипонектина объясняется тем, что он является ингибитором фактора роста и тормозит пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов, индуцированную соматотропином [16, 19]. Кроме того, данный адипокин тормозит индуцированную ФНОа адгезию моноцитов к эндотелию [20], фагоцитоз, стимулированную ФНОа продукцию макрофагов [21], образование пенистых клеток в стенке артерий [22]. Наконец, он стимулирует NO-npo- дукцию в культуре эндотелиальных клеток [23, 24], что также объясняет его защитное действие в отношении сосудистой стенки.

Опубликованные данные свидетельствуют о высокой биологической активности адипонектина. Его недостаточная секреция обусловливает развитие инсулинорезистентности, ожирения, СД-2 и атерогенеза. Соответственно велик интерес к возможности использования адипонектина с целью предотвращения и лечения указанных состояний. Его экспрессию стимулируют глитазоны [25, 26] и римонабант [27].

Резистин. Этот адипокин секретируется жировыми клетками в повышенных количествах у мышей с ожирением и СД. Секреция его растет по мере увеличения нутритивного ожирения. Введение антисыворотки к резистину инсулинорезистентным ожиревшим мышам снижало гипергликемию [28, 29]. Инфузия резистина в условиях нормогли- кемии и гиперинсулинемии вызывала печеночную инсулинорезистентность [30] и нарушение толерантности к глюкозе. Мыши без резистина имеют низкую массу тела и мало жировой ткани даже в условиях обогащенного жирами питания [31].

Все эти данные свидетельствуют о том, что увеличение секреции резистина у животных приводит к ожирению и инсулинорезистентности и может быть связующим звеном между ожирением и СД. У людей многие вышеописанные эффекты резистина не подтвердились [29, 32, 33]. В отличие от животных, у человека жировые клетки продуцируют значительно меньше резистина, и он только на 64% гомологичен резистину мышей [29].

Подводя итог, можно сказать, что роль резистина в развитии инсулинорезистентности и ожирении показана у животных (мышей), однако весьма сомнительна у человека. Секретируется ли этот адипокин жировыми клетками человека — также пока не ясно.

Лептин синтезируется адипоцитами и, связываясь с рецепторами гипоталамуса и лимбической системы, подавляет аппетит и потребление пищи. Вне нервной системы он повышает чувствительность мышц и жировой ткани к инсулину и ограничивает накопление жира [34]. Интраперитонеальное [35] и в еще большей степени интрацеребральное [36] введение лептина грызунам способствует снижению массы тела, уменьшению приема пищи, падению уровня инсулина и глюкозы в крови, а также стимуляции основного обмена и повышению температуры тела. Он играет сигнальную роль, постоянно информируя ЦНС о состоянии энергетического статуса в организме. Повышение массы тела сопровождается увеличением секреции лептина, а его снижение — торможением [37].

У женщин, независимо от более высокого содержания жира в организме, уровень лептина в крови выше, чем у мужчин [38], особенно в пред- менопаузальном периоде [39]. На представительстве рецепторов лептина в различных периферических органах и эндокринных железах обосновывается представление о том, что он служит информативным сигналом для репродуктивной системы, показывающим, достаточно ли велико энергетическое депо для вынашивания и развития плода [40]. Полагают, что переход к пубертатному состоянию также определяется повышением продукции лептина при достижении определенной массы жировой ткани [41]. В условиях голода уровень его снижается. Это рассматривается как возможный триггерный механизм, предотвращающий беременность, снижающий уровень гормонов щитовидной железы и повышающий продукцию стрессорных гормонов [42], что в итоге обеспечивает выживание организма при голодании.

Уровень лептина в крови существенно повышен при ожирении и прямо коррелирует с массой жировой ткани [43]. В условиях ожирения его физиологические эффекты не проявляются, что связывается с развитием лептинорезистентности. Она может быть результатом дефекта в рецепторе к лептину или в его транспорте через гематоэнцефалический барьер [44, 45]. В результате лептинорезистентности развивается гиперинсулинемия и инсу- линорезистентность, что способствует снижению толерантности к глюкозе, дальнейшему ожирению и СД-2. Феномен лептинорезистентности объясняет безуспешность использования лептина для лечения алиментарного ожирения. Однако при некоторых особых формах ожирения и СД-2 доказана терапевтическая польза лептина. Так, у детей с ги- перфагией и высокой степенью ожирения на почве генетически детерминированной недостаточности лептина введение препарата ведет к очень быстрому и значительному похудению [46]. У больных с липотрофным СД применение лептина снижает инсулинорезистентность и способствует нормализации гликемии [47], недостижимой при общепринятой терапии. У женщин с гипоталамической аменореей лептин повышает чувствительность к инсулину и во многих случаях ведет к восстановлению регулярного менструального цикла.

Глитазоны и римонабант, наряду с гипоглике- мизирующим эффектом, снижают секрецию лептина, независимо от изменения массы жировой ткани [48, 49].

Фактор некроза опухоли-а известен как цитокин, синтезируемый макрофагами, способный вызывать некроз опухолей, а также снижать массу тела. Ему даже приписывалась роль "кахексина", гипотетического фактора, объясняющего чрезвычайное похудение. Представление о значимости ФНОа в регуляции энергетического обмена укрепилось после описания в 1993 г. его продукции жировыми клетками и способности снижать чувствительность тканей к инсулину [50]. Эти экспериментальные данные были позже многократно подтверждены [51—53]. Как и ряд других адипокинов, ФНОа стал рассматриваться в качестве фактора, связывающего ожирение и инсулинорезистентность: повышенная секреция ФНОа вызывает эти состояния.

Эту гипотезу подтверждают факты положительной корреляции уровня ФНОа в крови с ожирением и инсулинорезистентностью [51—53]. Экспозиция с ФНОа приводит к инсулинорезистентности как in vitro, так и in vivo [51]. Улучшение чувствительности тканей к инсулину у больных СД с повышенной массой тела под влиянием глитазонов сопровождается снижением уровня ФНОа в крови [54].

Описаны различные пути реализации эффектов ФНОа на клеточном уровне. Во-первых, ФНОа влияет на экспрессию генов в метаболически активных органах: жировой ткани и печени [55]. В жировой ткани ФНОа подавляет гены, вовлеченные в процесс усвоения и депонирования неэсте- рифицированных жирных кислот и глюкозы и повышает экспрессию генов, участвующих в транскрипции факторов липо- и адипогенеза, а также меняет секрецию жировыми клетками таких адипокинов как адипонектин и ИЛ-6 [55]. В гепатоцитах ФНОа подавляет экспрессию генов, участвующих в усвоении и метаболизме глюкозы, а также в оксидации жирных кислот, и, кроме того, повышает экспрессию генов, регулирующих синтез холе- стерола и жирных кислот [55]. Во-вторых, ФНОа ослабляет проведение инсулинового сигнала путем активации серинкиназы, что повышает фосфорилирование серина в субстрате инсулинового рецептора-1 и 2, снижает активность тирозинкиназы рецептора инсулина и ведет к его деградации [56]. Кроме того, ФНОа ослабляет действие инсулина опосредованно, путем повышения уровня неэсте- рифицированных жирных кислот в крови [51].

В настоящее время начинает преобладать мнение о том, что ФНОа реализует свое воздействие преимущественно ауто- и паракринным путем. Концентрация ФНОа в тканях в сотни раз больше, чем в крови [53].

По-видимому, ФНОа, секретируемый в жировой ткани адипоцитами и клетками стромы, реализует свои эффекты преимущественно локально в местах синтеза: снижает чувствительность жировой ткани к инсулину, стимулирует липогенез и рост адипоцитов. Опосредованно ФНОа может давать и системные эффекты путем активации синтеза жирных кислот и повышения их концентрации в крови, за счет угнетения секреции адипонектина, а также меняя продукцию ИЛ-6.

Интерлейкин-6 — известный провоспалитель- ный белок, синтезируется активированными моно- цитами/макрофагами, меньше фибробластами, эндотелиальными клетками при воспалении, травмах, гипоксии, воздействии бактериальных эндотоксинов [57, 58]. Биологическая роль ИЛ-6 заключается в индукции восстановительных механизмов и активации иммунной защиты (активация и дифференцировка Т-клеток, вызревание В-клеток, синтез С-реактивного белка в печени, усиление гемопоэза). Кроме того, ИЛ-6 ограничивает воспалительную реакцию путем торможения синтеза ряда провоспалительных субстанций, в том числе ФНОа [59].

Однако до 30% циркулирующего ИЛ-6 синтезируется жировыми клетками, и этот цитокин соответственно классифицируется как адипокин [60]. Секреция ИЛ-6 в висцеральном жире в 2—3 раза выше, чем в подкожном [61, 62].

ИЛ-6, как и ряд других адипокинов, претендует на роль индуктора инсулинорезистентности. Концентрация ИЛ-6 в крови прямо коррелирует с индексом массы тела ИМТ и повышена при ожирении, инсулинорезистентности и СД-2 [53, 63—65]. Снижение массы тела при ожирении сопровождается уменьшением как секреции, так и концентрации ИЛ-6 в крови [53].

Так же как и ФНОа, ИЛ-6 ведет к фосфорилированию серина субстрата инсулинового рецептора и тем самым обусловливает снижение чувствительности к инсулину. ИЛ-6, по-видимому, также оказывает паракринное и аутокринное действие. Концентрация этого адипокина в межклеточной жидкости в 100 раз выше, чем в крови [66].

Однако имеются и принципиальные различия адипокиновых эффектов ФНОа и ИЛ-6. ИЛ-6 отличается тем, что порой оказывает, противоположное влияние на разные ткани и физиологические системы. Развитие инсулинорезистентности под действием ИЛ-6 показано лишь в отношении печеночных и жировых клеток. В нервной системе и мышечной ткани этот цитокин, скорее, повышает чувствительность к инсулину.

Еще в 1987 г. было показано, что ИЛ-6 повышает утилизацию глюкозы мышечными клетками [67], т. е. действует аналогично инсулину. Умеренная физическая активность, которая, как известно, является лучшей профилактической мерой против снижения чувствительности к инсулину и развития метаболического синдрома, ведет к довольно высокой секреции ИЛ-6 мышечными клетками [68, 69]. Секреция ИЛ-6 мышечными клетками не зависит от их типа [70]. Определяющим является содержание гликогена в мышечных клетках: чем оно меньше, тем выше секреция ИЛ-6 [70—72]. По-видимому, дефицит энергетического субстрата в мышечных клетках стимулирует секрецию ИЛ-6, который, подобно инсулину, активирует усвоение глюкозы мышцами.

В связи с этим интересны данные о том, что ИЛ-6 в печени стимулирует выделение глюкозы и угнетает синтез гликогена путем активации глико- генфосфорилазы [73—75]. 3-часовая инфузия ИЛ-6 здоровым людям ведет к усилению липолиза и повышению оксидации жира без изменения концентрации в плазме крови адреналина, инсулина или глюкагона [76].

Следовательно ИЛ-6 является самостоятельным регулирующим фактором, стимулируемым мышечной работой и высвобождающим энергетические резервы — глюкозу, жирные кислоты, а также способствующим их утилизации мышечными клетками. Привлекательно представление о том, что ИЛ-6 является "фактором тренировки", обеспечивающим адаптацию организма к энергетическим потребностям при физических нагрузках и спорте [77, 78].

Если ИЛ-6 снижает чувствительность к инсулину жировых и печеночных клеток и в то же время действует подобно инсулину на мышечные клетки, то можно провокативно поставить вопрос — не является ли инсулинорезистентность отдельных тканей при определенных физиологических состояниях фактором положительным, обеспечивающим оптимальную деятельность организма. Мы предлагаем термин "физиологическая инсулинорезистентность" для обозначения снижения чувствительности к инсулину жировых и печеночных клеток при нормальной чувствительности к инсулину мышечных клеток, по крайней мере в условиях физической активности организма. "Патологическая инсулинорезистентность" соответственно включает снижение чувствительности к инсулину как жировых и печеночных, так и мышечных клеток. Развивается ли временная, преходящая инсулинорезистентность мышечных клеток в физиологических условиях — неизвестно. Ответ на этот вопрос чрезвычайно важен. Если не развивается — напрашивается вывод, что переход от физиологической инсулинорезистентности к патологической определяется развитием последней в мышечной ткани. В таком случае профилактические и лечебные мероприятия должны предусматривать в первую очередь повышение чувствительности к инсулину мышечной ткани.

Представленные выше данные о метаболических эффектах адипокинов свидетельствуют о том, что нарушение их секреции ответственно за переход от "физиологической" инсулинорезистентности к "патологической". Будущие исследования должны показать, как меняется спектр адипокинов и их эффектов при этих состояниях, а также осветить вопрос о соотношении различных адипокинов между собой и с другими известными факторами регуляции энергетического обмена.

Принятие положения о наличии физиологической и патологической инсулинорезистентности по-новому представляет значение первичности снижения чувствительности организма к инсулину в развитии таких заболеваний, как ожирение, метаболический синдром, СД-2, артериосклероз, и ставит вопрос о способах терапевтического стимулирования чувствительности организма к инсулину еще до развития указанных болезней. Разумеется, это не отрицает общепринятой точки зрения о том, что, например, ожирение является патогенетическим фактором снижения чувствительности к инсулину, т. е. ведет к вторичной, патологической инсулинорезистентности.

Адипсин и стимулирующий ацилирование протеин (САП). Адипсин (фактор комплемента) — один из вырабатываемых жировой тканью комплементов, необходимый для энзиматической продукции САП, который положительно влияет и на жировой и на углеводный обмен [79]. САП способствует усвоению жирных кислот за счет повышения активности липопротеиновой липазы, усиливает синтез триглицеридов путем повышения активности диа- цилглицеролацилтрансферазы, а также снижает липолиз и выделение неэстерифицированных жирных кислот из адипоцитов. САП повышает усвоение глюкозы адипоцитами путем стимуляции транслокации транспортера глюкозы, а также усиления глюкозостимулированной секреции инсулина В-клетками поджелудочной железы [79]. Адипсин и САП коррелируют с ожирением, инсулино- резистентностью, дислипидемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями [79]. Соответственно, как и другие адипокины, адипсин и САП могут быть связующим звеном между ожирением и инсулино- резистентностью.

Ингибитор активатора плазминогена-1. Жировые клетки секретируют тканевой фактор и ИАП-1 [79], влияющие на гомеостаз и фибринолитическую систему. ИАП-1 первично тормозит фибринолиз и, кроме того, опосредованно участвует в других биологических процессах, включая ангиогенез и атерогенез. Синтез ИАП-1 в висцеральных жировых клетках превышает таковой в подкожной жировой ткани [61, 62]. Уровень ИАП-1 в плазме крови повышен при ожирении и инсулинорезистентности, прямо коррелирует с выраженностью метаболического синдрома и является предиктором СД-2 и сердечно-сосудистых заболеваний [80, 81].

При висцеральном ожирении уровень ИАП-1 строго определяется массой висцерального жира и не зависит от чувствительности к инсулину, возраста и общей массы жировой ткани [62, 89]. Снижение массы тела, равно как и повышение чувствительности к инсулину под влиянием метформина или глитазонов, понижает уровень ИАП-1 в крови [61]. ФНОа участвует в повышении уровня ИАП-1 при ожирении и инсулинорезистентности [61, 80, 81]. Мыши с дефектом секреции ИАП-1, несмотря на высокожировую диету, имеют сниженную массу тела, повышенный энергетический расход, улучшенную толерантность к глюкозе и высокую чувствительность к инсулину [82, 83]. Следовательно ИАП-1 может участвовать в развитии ожирения и инсулинорезистентности и быть связующим звеном как между этими состояниями, так и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Ренинангиотензиновая система (РАС). Многие протеины РАС синтезируются жировыми клетками: ренин, ангиотензиноген (АТГ), ангиотензин-1 (АТ-1), ангиотензин-2 (АТ-2), рецепторы к ангио- тензиногенам, ангиотензинпревращающий фермент (АПФ). Наряду с известной ролью РАС в развитии артериальной гипертонии также установлено ее значение для жировой ткани и энергетического метаболизма. АТ-2 стимулирует рост и дифференцировку адипоцитов, усиливает липогенез и угнетает липолиз, активирует гликонеогенез и гликогенолиз [84]. В жировой ткани АТ-2 связывается с рецепторами адипоцитов, а также с рецепторами стромы и нервных окончаний, а следовательно влияет не только на метаболизм жировой ткани, но и на кровообращение в ней и реакции на нервные импульсы [84, 85]. Кроме того, РАС в жировой ткани регулирует секрецию простациклина, NO, ИАП-1 и лептина [84, 85].

Изменения РАС могут способствовать ожирению и развитию инсулинорезистентности. В крови людей с ожирением повышен уровень АТГ, ренина, АПФ. При голодании содержание АТГ снижается и вновь растет с началом приема пищи, причем эти изменения коррелируют с изменениями артериального давления [84, 85].

К настоящему времени сложилось представление о том, что компоненты РАС, синтезирующиеся в жировой ткани, могут играть важную аутокринную, паракринную и эндокринную роль в патогенезе ожирения, инсулинорезистентности и гипертонии [31].

Висфатин секретируется адипоцитами. Подобно адипокину, он обладает протективными свойствами. Его уровень повышен при ожирении [86] и СД- 2 [87], при этом он отрицательно коррелирует с маркерами воспаления и выраженностью артериосклероза [86, 88]. Висфатин играет физиологическую роль в регуляции инсулинпродуцирующих клеток [89] и метаболизма мышечных клеток [90]. При введении мышам рекомбинантный висфатин действует на инсулиновый рецептор аналогично инсулину [91].

Апелин секретируется эндотелиальными и жировыми клетками. Его уровень повышен при ожирении, особенно в сочетании с гиперинсулинемией [92] и гиперхолестеринемией [93]. Апелин регулирует диаметр кровеносных сосудов при ангиогенезе [94]. Повышенная секреция апелина ассоциирована с воспалительной реакций [95]. Секреция апелина угнетается при голодании и вновь увеличивается при последующем приеме пищи. Инсулин способен непосредственно регулировать секрецию апелина, по-видимому, путем контроля в адипоцитах экспрессии генов, ответственных за его синтез [92].

Эти данные представляют новый аспект механизма действия инсулина. Тот факт, что инсулин способен контролировать секрецию адипокинов, по крайней мере некоторых, указывает на весьма сложные пути влияния этого гормона на метаболизм, на наличие не только широко известных прямых эффектов, но и опосредованных.

Оментин синтезируется адипоцитами висцерального жира. Уровень его повышен при ожирении и инсулинорезистентности [96]. Полагают, что физиологическое значение этого адипокина сводится к модуляции периферических эффектов инсулина [97, 98].

Васпин также в основном продуцируется висцеральным жиром [99]. Секреция его повышена при ожирении, инсулинорезистентности [99] и СД-2 [19, 100]. Физиологическая роль этого адипокина пока не выяснена.

Ретинолсвязывающий протеин-4 вырабатывается при ожирении в повышенных количествах адипоцитами и печеночными клетками [101, 102]. В опытах на грызунах показано, что избыток РСП-4 ведет к инсулинорезистентности, а недостаток — к повышению чувствительности к инсулину. У людей повышенный уровень РСП-4 ассоциируется с ин- сулинорезистентностью, метаболическим синдромом и развитием артериосклероза [102, 103]. Это послужило поводом для спекулятивного обсуждения роли витамина А при этих состояниях [104]. Введение фенретинида — синтетического ингибитора ретиноида — животным способствует снижению уровня РСП-4 в крови и повышает чувствительность к инсулину [105].

Заключение

Исследования последних 10 лет свидетельствуют об эндокринной функции жировой ткани. Секретирующиеся жировыми клетками адипокины играют разностороннюю роль в регуляции метаболизма: от приема пищи до утилизации нутриентов на молекулярном уровне. Нарушения гормональной функции жировой ткани играют важную, если не определяющую, роль в развитии инсулинорезистентности и связанных с нею метаболического синдрома и СД. Данные о значении отклонений секреции адипокинов для развития эндотелиальных поражений и артериальной гипертонии расширяют проблему. Появились сведения о канцерогенном действии адипокинов. Возможно, это объясняет известный факт учащения раковых заболеваний при ожирении и СД-2.

Исследование гормональной функции жировой ткани находится только на самом начальном этапе. Будущие исследования призваны выяснить патогенетическое значение и причину патологических изменений гормональной функции жировой ткани, возможные неадекватные реакции периферических тканей на действие адипокинов, изменение чувствительности к ним. Наконец, стоит задача поиска путей терапевтической коррекции нарушений секреции адипокинов и их влияния на метаболизм и функции физиологических систем и отдельных клеток.