ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΤΜΗΜΑ ΕΝ ΟΚΡΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Θ. ΑΛΕΞΑΝ ΡΙ ΗΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΤΜΗΜΑ ΕΝ ΟΚΡΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Θ. ΑΛΕΞΑΝ ΡΙ ΗΣ Η ΟΡΜΟΝΙΚΗ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΙΑ ΤΟΥ ΛΙΠΩ ΟΥΣ ΙΣΤΟΥ ΣΤΗΝ ΕΝΤΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΕ ΑΘΛΗΤΡΙΕΣ ΓΥΜΝΑΣΤΙΚΗΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΝΙΚΟΛΑΟΥ. ΡΟΥΠΑ ΙΑΤΡΟΥ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΠΑΤΡΑ

2 2

3 Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ 1. κ. Γεωργόπουλος Νεοκλής, επιβλέπων Επίκουρος Καθηγητής Ενδοκρινολογίας Αναπαραγωγής Μαιευτικής-Γυναικολογικής Κλινικής 2. κ. Αλεξανδρίδης Θεόδωρος, Καθηγητής Παθολογίας-Ενδοκρινολογίας 3. κ. Μάρκου Κωνσταντίνος, Αναπληρωτής Καθηγητής Παθολογίας- Ενδοκρινολογίας Η ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ 1. κ. Γεωργόπουλος Νεοκλής, επιβλέπων Επίκουρος Καθηγητής Ενδοκρινολογίας Αναπαραγωγής Μαιευτικής-Γυναικολογικής Κλινικής 2. κ. Αλεξανδρίδης Θεόδωρος, Καθηγητής Παθολογίας-Ενδοκρινολογίας 3. κ. Μάρκου Κωνσταντίνος, Αναπληρωτής Καθηγητής Παθολογίας- Ενδοκρινολογίας 4. κ. Γώγος Χαράλαµπος, Καθηγητής Παθολογίας 5. κ. Γκρέκα-Σπηλιώτη Βασιλική, Καθηγήτρια Παιδιατρικής 6. κ. Χρύσης ιονύσιος, Αναπληρωτής Καθηγητής Παιδιατρικής 7. κ. Αντωνάκης Γεώργιος, Επίκουρος Καθηγητής Μαιευτικής-Γυναικολογίας 3

4 4

5 Στον καθηγητή µου Ν. Γεωργόπουλο µε ευγνωµοσύνη 5

6 6

7 Στους Καθηγητές µου Θ. Αλεξανδρίδη και Κ. Μάρκου µε σεβασµό 7

8 8

9 Στους γονείς µου, ως ελάχιστη ανταπόδοση των κόπων τους Στο γιό µου που άλλαξε τη ζωή µου Στη σύζυγό µου Μίνα µε αγάπη, ανάλογη της υποµονής της 9

10 10

11 ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Ο ΛΙΠΩ ΗΣ ΙΣΤΟΣ 1.1. Εισαγωγή 1.2. Οι τύποι και η κατανοµή του λιπώδους ιστού Ο φαιός λιπώδης ιστός (BAT) Ο λευκός λιπώδης ιστός (WAT) Η επίδραση του φύλου στην κατανοµή του λίπους και τη λειτουργία του λιπώδους ιστού 1.3. Ο λιπώδης ιστός ως ενδοκρινής αδένας Λεπτίνη Ο υποδοχέας της λεπτίνης Η σηµατοδότηση της δράσης της λεπτίνης Ο ρόλος της λεπτίνης στην άµυνα και τη διαδικασία της φλεγµονώδους απάντησης Ο ρόλος της λεπτίνης στη λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήµατος Ο ρόλος της λεπτίνης στη λειτουργία του αναπαραγωγικού συστήµατος Αντιπονεκτίνη Οι υποδοχείς της αντιπονεκτίνης Η σηµατοδότηση της δράσης της αντιπονεκτίνης Ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στην άµυνα και τη διαδικασία της φλεγµονώδους απάντησης Ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στη λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήµατος Ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στη λειτουργία του αναπαραγωγικού συστήµατος 11

12 Βισφατίνη Ρεζιστίνη Retinol-binding protein 4 (RBP-4) Βασπίνη Οµεντίνη Απελίνη Χεµερίνη Μακροφάγα του λιπώδους ιστού TNF-α IL-6 2. Η ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΙΑ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ 2.1. Εισαγωγή 2.2. Ο ρόλος του υποθαλάµου στην ενεργειακή οµοιοστασία Η σηµασία του τοξοειδούς πυρήνα στον υποθαλαµικό έλεγχο της ενεργειακής ισορροπίας Οι υποδοχείς της µελανοκορτίνης-4 και η ρύθµιση της ενεργειακής οµοιοστασίας και του µεταβολισµού Ο ρόλος του πλάγιου υποθαλάµου στον έλεγχο της ενεργειακής οµοιοστασίας Ο ρόλος του υποδοχέα-γ των αγωνιστών της ενεργοποίησης του πολλαπλασιασµού των υπεροξυσωµάτων (peroxisome proliferator activating agonist (PPRA)-γ) 2.3. Το Κεντρικό Νευρικό Σύστηµα και ο έλεγχος της θερµογένεσης 2.4. Η ορµονική ρύθµιση της ενεργειακής οµοιοστασίας Ορµόνες που έχουν ρόλο στην αποθήκευση λίπους Λεπτίνη Ο ρόλος της ινσουλίνης στη ρύθµιση της ενεργειακής οµοιοστασίας Τα επίπεδα γλυκόζης και το ΚΝΣ Παράγοντες πείνας/κορεσµού Ο ρόλος του στελέχους του εγκεφάλου Η πεπτική οδός στη ρύθµιση πείνας/κορεσµού Γκρελίνη (Ghrelin) 12

13 Χολοκυστοκινίνη PYY GLP Αµυλίνη Ο ρόλος των γλυκοκορτικοειδών στη ρύθµιση της ενεργειακής οµοιοστασίας Ο ρόλος των στεροειδών του φύλου στη ρύθµιση της ενεργειακής οµοιοστασίας 3. Ο ΛΙΠΩ ΗΣ ΙΣΤΟΣ ΩΣ ΣΥΝΙΣΤΩΣΑ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΙΑΣ 3.1. Εισαγωγή 3.2. Λεπτίνη 3.3. Αντιπονεκτίνη 3.4. Βισφατίνη 3.5. Ρεζιστίνη 3.6. Retinol-binding protein 4 (RBP-4) 3.7. Οµεντίνη 3.8. Βασπίνη 3.9. Απελίνη Χεµερίνη 4. Η ΑΣΚΗΣΗ ΚΑΙ Η ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΙΑ 4.1. Εισαγωγή 4.2. Κατεχολαµίνες 4.3. Οµοιοστασία ύδατος και ηλεκτρολυτών 4.4. Γλυκοκορτικοειδή 4.5. Ενδορφίνες 4.6. Αναπαραγωγικό σύστηµα του άνδρα 4.7. Αναπαραγωγικό σύστηµα της γυναίκας 4.8. Ο άξονας GH/ IGF Ο άξονας υποθάλαµος-υπόφυση-θυρεοειδής (HPT) Η δράση της ινσουλίνης και ο µεταβολισµός της γλυκόζης 5. Ο ΛΙΠΩ ΗΣ ΙΣΤΟΣ ΚΑΙ Η ΑΣΚΗΣΗ 5.1. Εισαγωγή 5.2. Η επίδραση της άσκησης στα επίπεδα της λεπτίνης Λεπτίνη και χρόνια άσκηση Λεπτίνη και οξεία άσκηση 5.3. Η επίδραση της άσκησης στα επίπεδα της αντιπονεκτίνης 13

14 Αντιπονεκτίνη και χρόνια άσκηση Αντιπονεκτίνη και οξεία άσκηση 5.4. Βισφατίνη Βισφατίνη και χρόνια άσκηση Βισφατίνη και οξεία άσκηση 5.5. Ρεζιστίνη Ρεζιστίνη και χρόνια άσκηση Ρεζιστίνη και οξεία άσκηση 5.6. Retinol-binding protein 4 (RBP-4) 5.7. Οµεντίνη 5.8. Βασπίνη 5.9. Απελίνη Χεµερίνη 6. Η ΡΥΘΜΙΚΗ ΓΥΜΝΑΣΤΙΚΗ ΩΣ ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΙΑΣ ΕΙ ΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 3. ΑΤΟΜΑ ΠΟΥ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΑΝ 3.1. Προσδιορισµός των συγκεντρώσεων λιποκινών στο σίελο 3.2. Η επίδραση της άσκησης και του αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου στην ορµονική οµοιοστασία του λιπώδους ιστού 3.3. Ηθική δεοντολογία 4. ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 4.1. Προσδιορισµός των συγκεντρώσεων λιποκινών στο σίελο Ανθρωποµετρικά χαρακτηριστικά Εργαστηριακή ανάλυση 4.2. Η επίδραση της άσκησης και του αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου στην ορµονική οµοιοστασία του λιπώδους ιστού Κλινική εξέταση Ερωτηµατολόγιο Εργαστηριακή ανάλυση 5. ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ 6. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 14

15 6.1. Προσδιορισµός των συγκεντρώσεων λιποκινών στο σίελο Ανθρωποµετρικά χαρακτηριστικά πληθυσµού και σύγκριση µεταξύ ανδρών και γυναικών Συγκεντρώσεις λιποκινών στο σίελο και στον ορρό και σύγκριση των επιπέδων τους µεταξύ ανδρών και γυναικών Συσχετίσεις µεταξύ ορµονικών επιπέδων και ανθρωποµετρικών παραµέτρων Συσχετίσεις µεταξύ επιπέδων λιποκινών στον ορρό και στο σίελο 6.2. Η επίδραση της άσκησης και του αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου στην ορµονική οµοιοστασία του λιπώδους ιστού Ανθρωποµετρικά χαρακτηριστικά αθλητριών και µαρτύρων και ιστορικό άσκησης αθλητριών Επίδραση της χρόνιας άσκησης (αθλήτριες σε σύγκριση µε µάρτυρες) Επίδραση της οξείας άσκησης (σύγκριση ορµονικών επιπέδων πριν και µετά από άσκηση) Συσχετίσεις Συσχετίσεις µεταξύ των βασικών ορµονικών επιπέδων στο σίελο (πριν από άσκηση) των αθλητριών µε τα ανθρωποµετρικά χαρακτηριστικά Συσχετίσεις µεταξύ των βασικών ορµονικών επιπέδων στο σίελο (πριν από άσκηση) των αθλητριών µε τα στοιχεία της άσκησης Συσχετίσεις µεταξύ των βασικών ορµονικών επιπέδων στο σίελο (πριν από άσκηση) των αθλητριών Η επίδραση της έντασης της άσκησης στα επίπεδα αντιπονεκτίνης στο σίελο Ανθρωποµετρικά χαρακτηριστικά αθλητριών και µαρτύρων Σύγκριση στοιχείων ιστορικού άσκησης µεταξύ των υποοµάδων των αθλητριών (HT έναντι MT RG s) Σύγκριση συγκεντρώσεων αντιπονεκτίνης στο σάλιο Συσχέτιση των επιπέδων αντιπονεκτίνης στο σίελο µε την ένταση της άσκησης. 15

16 7. ΣΥΖΗΤΗΣΗ 7.1. Προσδιορισµός των συγκεντρώσεων λιποκινών στο σίελο 7.2. Η επίδραση της άσκησης και του αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου στην ορµονική οµοιοστασία του λιπώδους ιστού 8. ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 9. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 10. ΠΕΡΙΛΗΨΗ 11. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΙΝΑΚΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 16

17 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τις τελευταίες δεκαετίες η φυσική άσκηση αποτελεί σηµαντικό παράγοντα υγείας και αποκτά ολοένα και µεγαλύτερο ρόλο στη ζωή του σύγχρονου ανθρώπου, ιδιαίτερα στις αναπτυγµένες κοινωνίες. Όµως, ενώ η ήπια άσκηση προάγει την πνευµατική και σωµατική ευεξία, ο αθλητισµός υψηλού επιπέδου, που χαρακτηρίζεται από έντονη σωµατική και ψυχολογική καταπόνηση, µπορεί να προκαλέσει προβλήµατα στις φυσιολογικές λειτουργίες του οργανισµού. Η οξεία και η χρόνια άσκηση συνιστούν ισχυρό ερέθισµα για τους µηχανισµούς ενεργειακής και µεταβολικής οµοιοστασίας κι επιβάλλουν αλλαγές σε αναζήτηση νέας δυναµικής ισορροπίας. Αυτή η δυναµική κατάσταση χαρακτηρίζεται από προσαρµογές και ενεργοποίηση κεντρικών και περιφερικών ρυθµιστικών µηχανισµών. Μεταξύ άλλων, η διατήρηση της οµοιοστασίας του οργανισµού εξασφαλίζεται µε την ενεργοποίηση του άξονα HPA (υποθαλάµου-υπόφυσης-επινεφριδίων), τη ρυθµιστική απάντηση των γλυκορρυθµιστικών µηχανισµών και την ορµονική έκφραση του λιπώδους ιστού. Τα τελευταία χρόνια, έχει εδραιωθεί ο ρόλος του λιπώδους ιστού ως ενεργού ενδοκρινή αδένα µε συµµετοχή στη διατήρηση της ενεργειακής και µεταβολικής οµοιοστασίας του οργανισµού, µέσω παραγωγής και έκκρισης µιας πλειάδας βιοδραστικών µορίων που είναι γνωστά ως λιποκίνες. Μια σειρά από µελέτες επιχείρησαν να διερευνήσουν την επίδραση της άσκησης στην ορµονική έκφραση του λιπώδους ιστού, το ρόλο του λιπώδους ιστού στην οµοιοστασία ενέργειας και στη συσχέτιση των διαφόρων λιποκινών µε την ένταση της άσκησης και το επίπεδο της προπόνησης, µε πιθανή χρησιµότητα στην αθλητική ιατρική και την παρακολούθηση της προπόνησης και της φυσικής κατάστασης των αθλητών. Όµως, παρά την εντυπωσιακή πρόοδο που έχει σηµειωθεί στην κατανόηση της φυσιολογίας και των δράσεων των λιποκινών, οι περισσότερες διαθέσιµες µελέτες αφορούν στην επίδραση της άσκησης στα επίπεδα της λεπτίνης, χωρίς να είναι επαρκώς µελετηµένος ο ρόλος των λιποκινών αντιπονεκτίνη, ρεζιστίνη και βισφατίνη στη φυσιολογία της άσκησης και την προσαρµοστική 17

18 απάντηση του οργανισµού στο αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο. Συγκεκριµένα, ελάχιστα δεδοµένα υπάρχουν σχετικά µε τις ρυθµιστικές προσαρµογές και αλληλεπιδράσεις των συγκεκριµένων λιποκινών σε αθλητές υψηλού επιπέδου ανταγωνισµού, και ιδιαίτερα σε αναερόβιες συνθήκες, ενώ δεν υπάρχουν µελέτες που να έχουν διενεργηθεί κατά τη διάρκεια επίσηµων αθλητικών δραστηριοτήτων. Τέλος, η διαθέσιµη βιβλιογραφία αφορά, κυρίως, σε µελέτες αθλητών µε επαρκή ενεργειακή πρόσληψη, χωρίς να υπάρχουν δεδοµένα για αθλητές που υιοθετούν χρόνιο αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο προκειµένου να επιτύχουν και να διατηρήσουν λεπτό σωµατότυπο (ρυθµική γυµναστική, µπαλέτο, χορός, καλλιτεχνκό πατινάζ). Η ρυθµική γυµναστική αποτελεί αγώνισµα µε µοναδικά χαρακτηριστικά, εξασκείται αποκλειστικά από κορίτσια και νεαρές γυναίκες και κατέχει ξεχωριστή θέση µεταξύ των αθλητικών δραστηριοτήτων. Οι αθλήτριες ρυθµικής γυµναστικής (RG s) κορυφαίου επιπέδου πρωταθλητισµού ξεκινούν έντονη και εντατική προπόνηση από µικρή ηλικία, µε αποτέλεσµα να υποβάλλονται σε έντονη ψυχολογική και σωµατική καταπόνηση, ενώ, στην προσπάθεια για επίτευξη και διατήρηση λεπτού σωµατότυπου, υιοθετούν αυστηρές διαιτητικές συνήθειες και χρόνιο αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο. Ένα από τα κυριότερα προβλήµατα που παρουσιάζονται κατά τη µελέτη αθλητών κορυφαίου επιπέδου είναι η λήψη δειγµάτων αίµατος. Τα αυστηρά πρωτόκολλα ελέγχου anti-doping, οι ενδεχόµενες ενστάσεις και απαγορεύσεις των Επιτροπών εοντολογίας των Αθλητικών Οµοσπονδιών και ο δυνητικά ενοχλητικός και «στρεσογόνος» χαρακτήρας της φλεβοκέντησης, αποθαρρύνουν τους αθλητές από το να συµµετάσχουν σε µελέτες που περιλαµβάνουν συλλογή δειγµάτων αίµατος. Έτσι, αναζητούνται εναλλακτικές µέθοδοι δειγµατοληψίας και ορµονικών προσδιορισµών, µεταξύ των οποίων οι προσδιορισµοί στο σίελο γίνονται ολοένα και πιο ελκυστικοί λόγω των πολλών πλεονεκτηµάτων που προσφέρουν. Η συλλογή κι επεξεργασία δειγµάτων σιέλου αποτελεί µια εύχρηστη, µη επεµβατική και εύκολα επαναλαµβανόµενη εναλλακτική της συλλογής δειγµάτων αίµατος, µε συνέπεια οι προσδιορισµοί στο σίελο να κερδίζουν συνεχώς έδαφος και να έχουν ευρύ φάσµα εφαρµογών. 18

19 Τα ανωτέρω δεδοµένα και η προτροπή του επίκουρου καθηγητή κ. Γεωργόπουλου, ο οποίος έχει πολυετή ενασχόληση και σηµαντική ερευνητική δραστηριότητα σχετικά µε την επίπτωση της χρόνιας έντονης άσκησης και του χρόνιου αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου στη σωµατική ανάπτυξη και ωρίµανση των RG s κορυφαίου επιπέδου πρωταθλητισµού, µε ώθησαν στην εκπόνηση της παρούσης µελέτης µε σκοπό τη διερεύνηση: της επίδρασης της χρόνιας έντονης σωµατικής άσκησης και του αρνητικού ενεργειακού ισοζυγίου στην έκφραση των λιποκινών αντιπονεκτίνη, βισφατίνη και ρεζιστίνη, της επίδρασης της µικρής διάρκειας, έντονης αναερόβιας άσκησης στην έκφραση των ανωτέρω λιποκινών, της συσχέτισης της ορµονικής οµοιοστασίας των ανωτέρω λιποκινών µε τα επίπεδα ινσουλίνης και κορτιζόλης, της συσχέτισης της έκφρασης των λιποκινών αντιπονεκτίνη, βισφατίνη και ρεζιστίνη µε τη διάρκεια της άσκησης και την ένταση της προπόνησης. Για το σκοπό αυτό µελετήθηκαν 51 RG s υψηλού επιπέδου από 8 Ευρωπαϊκές χώρες, οι οποίες συµµετείχαν στη διοργάνωση «Κύπελλο Καλαµάτας 2010» τον Απρίλιο του 2010 στην Καλαµάτα. Επίσης, η µελέτη συµπεριέλαβε 27 νέες γυναίκες ως πληθυσµό ελέγχου (µάρτυρες). Πρόκειται για υγιείς γυναίκες, χωρίς ενασχόληση µε συστηµατική αθλητική δραστηριότητα και χωρίς σηµαντική διαφορά ως προς την ηλικία σε σύγκριση µε τον πληθυσµό των αθλητριών (matched for age). Η αδυναµία συλλογής δειγµάτων αίµατος από αθλητές κορυφαίου επιπέδου πρωταθλητισµού επέβαλε τη συλλογή και επεξεργασία σιέλου για την πραγµατοποίηση των ορµονικών προσδιορισµών. Ως εκ τούτου, προτού ξεκινήσει η υλοποίηση του πρωτοκόλλου της µελέτης (διαµόρφωση πληθυσµού και συλλογή δειγµάτων), σχεδιάστηκε και εκπονήθηκε µια µελέτη µε σκοπό: την ανίχνευση και τη µέτρηση των συγκεντρώσεών των λιποκινών αντιπονεκτίνη, βισφατίνη και ρεζιστίνη στο σίελο και 19

20 τη συσχέτιση των συγκεντρώσεων των ανωτέρω λιποκινών στο σίελο µε τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις στο αίµα. Για το σκοπό αυτό µελετήθηκαν 50 υγιή άτοµα (33 γυναίκες και 17 άνδρες) που συµµετείχαν εθελοντικά. Κανένα από τα άτοµα που εντάχθηκαν στη µελέτη δεν έπασχε από οξύ ή χρόνιο νόσηµα, ούτε ελάµβανε φαρµακευτική αγωγή για οποιαδήποτε αιτία. Η µελέτη διαιρείται σε δύο µέρη, το Γενικό και το Ειδικό µέρος. Το Γενικό µέρος περιλαµβάνει τα κεφάλαια: α) ο λιπώδης ιστός, β) η ενεργειακή οµοιοστασία του οργανισµού, γ) ο λιπώδης ιστός ως συνιστώσα της ενεργειακής οµοιοστασίας, δ) η άσκηση και η ορµονική οµοιοστασία, ε) ο λιπώδης κιστός και η άσκηση και στ) η ρυθµική γυµναστική ως µοντέλο ενεργειακής οµοιοστασίας. Εν συνεχεία, το ειδικό µέρος της µελέτης περιλαµβάνει: το σκοπό της µελέτης, τα άτοµα που µελετήθηκαν, το πρωτόκολλο της µελέτης, τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσµάτων, τα αποτελέσµατα, τη συζήτηση και τα συµπεράσµατα. Ακολουθούν η περίληψη και η βιβλιογραφία. Τέλος, περιλαµβάνονται τα παραρτήµατα των πινάκων και των σχηµάτων. Την παρούσα διατριβή µου την ανέθεσε ο Καθηγητής Ενδοκρινολογίας, κ. Θεόδωρος Αλεξανδρίδης, τον οποίο και ευχαριστώ για την τιµή που µου έκανε και την ευκαιρία που µου πρόσφερε. Ευχαριστώ θερµά τον Αναπληρωτή Καθηγητή Ενδοκρινολογίας κ. Κωνσταντίνο Μάρκου για την εξαιρετική συνεργασία και τη σηµαντική υποστήριξή του καθ όλη την διάρκεια υλοποίησης της µελέτης. Ιδιαίτερη µνεία οφείλω στον κ. Νεοκλή Γεωργόπουλο, Επίκουρο Καθηγητή Ενδοκρινολογίας Αναπαραγωγής, για την άριστη συνεργασία, την υποστήριξη και τη συνολική πολύτιµη βοήθειά του στην υλοποίηση και ολοκλήρωση της διατριβής µου. Αποτελεί πεποίθησή µου ότι πέραν της επίβλεψης και της καθοριστικής συµβολής σε όλα τα στάδια εκπόνησης και υλοποίησης της µελέτης, η παρούσα διατριβή αποτέλεσε την απαρχή µιας γόνιµης συνεργασίας και µιας εξαιρετικής προσωπικής σχέσης. Ευχαριστώ, ακόµη, τους συναδέλφους Αναστασία Αρµένη και Γεώργιο Μαρκαντέ για τη σηµαντική βοήθειά τους στη συλλογή των δειγµάτων, τον 20

21 Επίκουρο Καθηγητή Ιατρικής Φυσικής κ. Γεώργιο Σακελλαρόπουλο και το συνάδελφο Αλέξανδρο Σαλταµαύρο για τις πολύτιµες συµβουλές τους στη στατιστική ανάλυση των αποτελεσµάτων. Επίσης, ξεχωριστή αναφορά πρέπει να γίνει στη Βιολόγο του Ενδοκρινολογικού Εργαστηρίου του Πανεπιστηµιακού Νοσοκοµείου Πατρών Ειρήνη Μάµµαλη που επεξεργάσθηκε τα δείγµατα και πραγµατοποίησε όλους τους ορµονικούς προσδιορισµούς της µελέτης και είχε καθοριστική συµβολή στην υλοποίηση της µελέτης. Θα ήταν, τέλος, παράληψή µου να µην ευχαριστήσω όλους τους συµµετέχοντες στο πρωτόκολλο της µελέτης (αθλήτριες και πληθυσµούς ελέγχου) για την πολύτιµη συνεργασία τους. 21

22 22

23 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 23

24 24

25 1. Ο ΛΙΠΩ ΗΣ ΙΣΤΟΣ 1.1. Εισαγωγή Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών έχει καταστεί ξεκάθαρο ότι ο λιπώδης ιστός αποτελεί ένα πολύ σύνθετο και πολύπλοκο όργανο και οι µεταβολικές λειτουργίες του εκτείνονται πολύ ευρύτερα από τις κλασσικές δράσεις της θερµορύθµισης και της αποθήκευσης και απελευθέρωσης λιπαρών οξέων. Πλέον, είναι εδραιωµένος ο ρόλος του λιπώδους ιστού ως ενεργού ενδοκρινή αδένα µε συµµετοχή στη διατήρηση της ενεργειακής και µεταβολικής οµοιοστασίας του οργανισµού µέσω παραγωγής και έκκρισης µιας πλειάδας βιοδραστικών µορίων που είναι γνωστά ως λιποκίνες (adipokines). Οι λιποκίνες αλληλεπιδρούν µε κεντρικά και περιφερικά όργανα, όπως ο εγκέφαλος, το ήπαρ, το πάγκρεας και ο σκελετικός µυς και συµµετέχουν στον έλεγχο και τη ρύθµιση διαφόρων λειτουργιών του οργανισµού, που εκτείνονται από την πρόσληψη τροφής και την ενεργειακή δαπάνη, το µεταβολισµό λιπών και υδατανθράκων µέχρι τη λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήµατος, τη φλεγµονώδη απάντηση και την αναπαραγωγική λειτουργία (Bohler et al 2010, Galic et al 2010, Harwood 2012). Παραδοσιακά, ο ρόλος και η σηµασία του λιπώδους ιστού περιοριζόταν στη µόνωση και προστασία του σώµατος, την αποθήκευση ελεύθερων λιπαρών οξέων (FFA) µετά την κατανάλωση γεύµατος και την απελευθέρωσή τους σε περιόδους νηστείας, εξασφαλίζοντας επαρκή ενεργειακή διαθεσιµότητα. Πράγµατι, τα λιποκύτταρα είναι τα µοναδικά κύτταρα του οργανισµού που είναι ειδικά προσαρµοσµένα να αποθηκεύουν λιπίδια χωρίς να υπονοµεύουν τη λειτουργική τους ακεραιότητα και διαθέτουν τους απαραίτητους ενζυµικούς µηχανισµούς για τη σύνθεση λιπαρών οξέων, την αποθήκευση τριγλυκεριδίων σε περιόδους ενεργειακής επάρκειας και την κινητοποίησή τους, µέσω λιπόλυσης, σε περιόδους ενεργειακού ελλείµµατος (Harwood 2012). Ο λιπώδης ιστός περιέχει, εκτός από λιποκύτταρα, διάφορους τύπους κυττάρων, όπως ενδοθηλιακά κύτταρα, ινοβλάστες, περικύτταρα, µονοκύτταρα, µακροφάγα και προ-λιποκύτταρα (Harwood 2012). Τα κύτταρα αυτά, που είναι γνωστά ως «στρωµατικά αγγειακά κύτταρα», αποτελούν ένα 25

26 µεγάλο µέρος του συνόλου των κυττάρων του λιπώδους ιστού και µπορούν να διαχωριστούν από τα λιποκύτταρα µε ειδικές τεχνικές (Rodbell 1964.) Τα στρωµατικά αγγειακά κύτταρα έχουν σηµαντικό ρόλο στην οµοιοστασία του λιπώδους ιστού (Harwood 2012). Συγκεκριµένα, τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τα περικύτταρα εξασφαλίζουν την αγγείωση των ιστών και συµβάλλουν στην αύξηση και ανάπτυξη του λιπώδους ιστού, τα µονοκύτταρα και τα µακροφάγα εµπλέκονται στην κάθαρση των νεκρών κυττάρων (λειτουργία σηµαντική για το λιπώδη ιστό στην παχυσαρκία), ενώ τα µακροφάγα είναι υπεύθυνα και για την αυξηµένη παραγωγή κυτταροκινών στο λιπώδη ιστό που χαρακτηρίζει την παχυσαρκία. Τέλος, ο λιπώδης ιστός αποτελεί αποθήκη πλειοτρόπων βλαστικών κυττάρων που συµβάλλουν στη δηµιουργία δεξαµενών λιποκυττάρων και στρωµατικών αγγειακών κυττάρων (Zuk et al 2002.) 1.2. Οι τύποι και η κατανοµή του λιπώδους ιστού Στα θηλαστικά αναγνωρίζονται δύο ριζικά διαφορετικοί τύποι λιπώδους ιστού, ο λευκός λιπώδης ιστός (WAT) και ο φαιός λιπώδης ιστός (BAT), οι οποίοι διαφοροποιούνται ιστολογικά και εµφανίζουν σηµαντικές δοµικές και λειτουργικές διαφορές (Harwood 2012). Τα λευκά λιποκύτταρα βρίσκονται στο WAT και περιέχουν µεγάλες µονόχωρες σταγόνες λιπιδίων, υποδηλώνοντας αυξηµένη δυνατότητα για αποθήκευση λιπιδίων (Trujillo and Scherer 2006). Τα ώριµα λευκά λιποκύτταρα αποθηκεύουν τριγλυκερίδια σε ένα µεγάλο σταγονίδιο λίπους που καταλαµβάνει το κέντρο του κυττάρου και αποτελεί το 85-90% της µάζας του (Harwood 2012). Παρότι ο όγκος τους ποικίλει, τα ώριµα λευκά λιποκύτταρα είναι µεγάλα κύτταρα, εκατοντάδες φορές µεγαλύτερα από τα ηπατοκύτταρα ή τα γραµµωτά µυϊκά κύτταρα και το µέγεθός τους παρουσιάζει εντυπωσιακές µεταβολές ανάλογα µε την ποσότητα τριγλυκεριδίων που συσσωρεύουν. Αντίθετα, τα φαιά λιποκύτταρα του BAT περιέχουν στο κυτταρόπλασµα πολλά σταγονίδια λιπιδίων ποικίλου µεγέθους, σχετικά άφθονο κυτταρόπλασµα, σφαιρικό πυρήνα µε, σχετικά, περιφερική θέση και πολλά µιτοχόνδρια που απελευθερώνουν θερµότητα µέσω οξείδωσης λιπαρών οξέων (Harwood 2012). Τα φαιά λιποκύτταρα έχουν διάµετρο µm και είναι µικρότερα από τα λευκά λιποκύτταρα που έχουν µέση διάµετρο µm (Harwood 2012). 26

27 Ο φαιός λιπώδης ιστός (BAT) Ο BAT είναι εξειδικευµένος στην παραγωγή θερµότητας, µέσω της δράσης της (uncoupling protein-1) UCP-1 που εντοπίζεται στην εσωτερική µεµβράνη του µιτοχονδρίου και έχει λειτουργία αντλίας πρωτονίων. Η UCP-1 εκπολώνει στο διαµεµβρανικό µιτοχονδριακό χώρο το δυναµικό που δηµιουργείται από τη συσσώρευση πρωτονίων, το εκτρέπει από τη δράση της συνθετάσης της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) και επιτρέπει τη µετατροπή του δυναµικού ενεργείας σε θερµότητα (Cannon and Nedergaard 2004). Η υψηλή συγκέντρωση οξειδάσης του κυτοχρώµατος στα µιτοχόνδρια των φαιών λιποκυττάρων τους προσδίδει το σκούρο χρώµα τους (Harwood 2012). Ο BAT έχει µελετηθεί επαρκώς στα ενήλικα τρωκτικά και θεωρείτο πως, ενώ αναγνωρίζεται στην εµβρυική και τη νεογνική περίοδο στον άνθρωπο, απουσιάζει κατά την ενήλικο ζωή. Πλέον, θεωρείται δεδοµένο πως σηµαντικές ποσότητες φαιών λιποκυττάρων ανευρίσκονται στο λιπώδη ιστό του ανθρώπου, καθ όλη τη διάρκεια της ζωής του (Harwood 2012). Όµως, δεν έχει ερµηνευθεί σαφώς αν η παρουσία φαιών λιποκυττάρων στο WAT είναι αποτέλεσµα trans-διαφοροποίησης του λευκού σε φαιό λιποκύτταρο ή το αποτέλεσµα de novo διαφοροποίησης των προ-λιποκυττάρων σε φαιά λιποκύτταρα εντός των δεξαµενών WAT (Himms-Hagen et al 2000) Ο λευκός λιπώδης ιστός (WAT) Ο WAT είναι ο βασικός τύπος λιπώδους ιστού στα θηλαστικά. Αποτελείται από λιποκύτταρα που περιβάλλονται από χαλαρό συνδετικό ιστό, ο οποίος χαρακτηρίζεται από έντονη αγγείωση και νεύρωση και περιέχει διάφορους τύπους κυττάρων, όπως ινοβλάστες, µακροφάγα, αρχέγονα λιποκύτταρα. Ο κύριος ρόλος του WAT έγκειται στη δυνατότητα απεριόριστης αποθήκευσης τριγλυκεριδίων που είναι ζωτικής σηµασίας για τον οργανισµό. Παρουσιάζει ευρεία κατανοµή στο σώµα περιβάλλοντας και εισχωρώντας στον υποδόριο χώρο, στα σπλάχνα και σε διάφορες µυϊκές οµάδες όπου προσφέρει µηχανική προστασία, απορροφά µηχανικές πιέσεις και επιτρέπει στις µυϊκές ίνες να «γλιστράνε» µεταξύ τους χωρίς να υπονοµεύουν τη λειτουργική τους ακεραιότητα (Harwood 2012). Επιπλέον, ο WAT, ενώ συµβάλλει ελάχιστα 27

28 στη θερµογένεση, έχει ισχυρό θερµοµονωτικό ρόλο, συµβάλλοντας στη διατήρηση τη θερµοκρασίας του σώµατος. Ο WAT εναποτίθεται σε µεγάλες ποσότητες (depot) και κατανέµεται σε διάφορες περιοχές του σώµατος, ο ανατοµικός διαχωρισµός των οποίων διακρίνει τον υποδόριο (SAT) και το σπλαχνικό λιπώδη ιστό (VAT). Ο SAT εντοπίζεται κυρίως σε αποθήκες κάτω από το δέρµα της κοιλιάς, των γλουτών και των µηρών, ενώ ο VAT περιλαµβάνει λιπώδεις εναποθέσεις κοντά ή ακόµα και µέσα στα σπλάχνα της κοιλιάς (Harwood 2012). Παραδείγµατα VAT αποτελούν το µεσεντέριο, το επιπλοϊκό και το οπισθοπεριτοναϊκό λίπος. Μέχρι πρότινος θεωρείτο δεδοµένη η κοινή προέλευση, εξέλιξη και διαφοροποίηση των λιποκυττάρων που εναποτίθενται στις διάφορες περιοχές του σώµατος. Νεότερες µελέτες, όµως, έχουν ανατρέψει αυτή την αντίληψη, εισάγοντας νέα δεδοµένα. Συγκεκριµένα, έχει υποστηριχθεί ότι: α) λιποκύτταρα µπορούν να δηµιουργηθούν τόσο από το µεσόδερµα όσο και από το εξώδερµα, β) τα λιποκύτταρα διαφορετικών περιοχών του σώµατος προέρχονται από διαφορετικά προγονικά κύτταρα, γ) ορισµένα λιποκύτταρα προέρχονται από διαφοροποίηση αρχέγονων αιµοποιητικών κυττάρων του µυελού των οστών και δ) τα ώριµα λιποκύτταρα χαρακτηρίζονται από ποικιλία λειτουργικής δραστηριότητας (Majka et al 2011). Τα παραπάνω συµπεράσµατα ερµηνεύουν τη διαφορετική λειτουργική συµπεριφορά των λιποκυττάρων διαφορετικών περιοχών του σώµατος και το διαφορετικό ρόλο τους στον έλεγχο της ενεργειακής και µεταβολικής οµοιοστασίας. Για παράδειγµα, η ινσουλίνη ασκεί ισχυρότερη επίδραση στην οµοιοστασία των λιποκυττάρων του SAT, σε σύγκριση µε το VAT, ενώ το αντίθετο συµβαίνει µε τις κατεχολαµίνες και τα γλυκοκορτικοειδή (Giorgino et al 2005). Επίσης, οι διαφορές στην εµβρυολογική προέλευση, εξέλιξη και διαφοροποίηση των λιποκυττάρων προσφέρουν στόχους για µελλοντικές µελέτες, παρεµβάσεις και θεραπευτικές προσεγγίσεις κατά της παχυσαρκίας και των µεταβολικών επιπλοκών της. Για παράδειγµα, οι επιβλαβείς συνέπειες σπλαχνικής παχυσαρκίας αποδίδονται, εν µέρει, στον αργό πολλαπλασιασµό και τη φτωχή διαφοροποίηση των σπλαχνικών προ-λιποκυττάρων, µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία υπερτροφικών λιποκυττάρων που χαρακτηρίζονται 28

29 από αντίσταση στην ινσουλίνη και αυξηµένη παραγωγή φλεγµονωδών κυτταροκινών (Majka et al 2011). Τέλος, τόσο ο SAT όσο και ο WAT νευρώνονται από το αυτόνοµο νευρικό σύστηµα, µε διαφορετικούς κλάδους για κάθε ανατοµική περιοχή του σώµατος και διαφορετικά κυκλώµατα νευροενδοκρινικού ελέγχου (Kreier, et al 2002), ενώ, κατά την ανάπτυξη παχυσαρκίας, το VAT χαρακτηρίζεται από µεγαλύτερη διήθηση µακροφάγων (Cancello et al 2006) Η επίδραση του φύλου στην κατανοµή του λίπους και τη λειτουργία του λιπώδους ιστού Ο ρόλος του φύλου είναι σηµαντικός για το µεταβολισµό και τις ενδοκρινικές λειτουργίες του λιπώδους ιστού. Ειδικότερα, οι γυναίκες έχουν µεγαλύτερο ποσοστό σωµατικού λίπους και αποθηκεύουν λίπος στην περιοχή γλουτών και µηρών, ενώ οι άνδρες αποθηκεύουν λίπος σε σπλαχνικές περιοχές και την κοιλιά (Blaak 2001). Η αυξηµένη εναπόθεση λίπους στην περιοχή γλουτών και µηρών στις γυναίκες σχετίζεται µε µεγαλύτερου µεγέθους λιποκύτταρα, αυξηµένη λιπόλυση και σύνθεση τριγλυκεριδίων, ενώ η κοιλιακή κατανοµή λίπους στους άνδρες σχετίζεται µε µειωµένη λιπόλυση και σύνθεση τριγλυκεριδίων και αυξηµένη δραστικότητα της λιποπρωτεϊνικής λιπάσης (LPL) στις περιοχές αυτές (Harwood 2012). Είναι ενδιαφέρον ότι οι διαφορές στο µεταβολισµό των λιποκυττάρων µεταξύ των δύο φύλων δεν παρατηρούνται µετά την εµµηνόπαυση, µε αποτέλεσµα την πρόσληψη βάρους και εναπόθεση λίπους στην κοιλιακή χώρα σε µετεµµηνοπαυσιακές γυναίκες (Rebuffe-Scrive et al 1989). Τα ανωτέρω ευρήµατα µπορούν να ερµηνευθούν από τον προταθέντα ρόλο των στεροειδών του φύλου στην κατανοµή του λίπους και το µεταβολισµό των λιποκυττάρων (Brown and Clegg 2010). Συγκεκριµένα, ο SAT εµφανίζει υψηλές συγκεντρώσεις υποδοχέων οιστρογόνων και προγεστερόνης, ενώ ο VAT εµφανίζει µεγαλύτερες συγκεντρώσεις υποδοχέων των ανδρογόνων και, επιπλέον, στον SAT ο υποδοχέας των οιστρογόνων επάγει αρνητική ρύθµιση στον υποδοχέα των ανδρογόνων (Brown and Clegg 2010) Ο λιπώδης ιστός ως ενδοκρινής αδένας 29

30 Η παραγωγή και έκκριση λιποκινών από το λιπώδη ιστό δεν είναι µια ενιαία και ευθύγραµµη διαδικασία. Συγκεκριµένα, ενώ κάποιες λιποκίνες προέρχονται από το λιπώδη ιστό και επιδεικνύουν ενδοκρινικές και µη δράσεις, υπάρχουν άλλες λιποκίνες που παράγονται από στρωµατικά αγγειακά κύτταρα και εκδηλώνουν παρακρινείς δράσεις για τη ρύθµιση του µεταβολισµού του λιπώδους ιστού. Επιπλέον, η παραγωγή των λιποκινών εµφανίζει ανατοµική διαφοροποίηση, καθώς άλλες λιποκίνες εκφράζονται σε µεγαλύτερες συγκεντρώσεις στο SAT και άλλες στο VAT (Harwood 2012). Τέλος, υπάρχουν λιποκίνες που εκδηλώνουν έκφραση και δράση στενά συνδεδεµένη µε το λιπώδη ιστό, ενώ άλλες λιποκίνες παράγονται και από άλλα κύτταρα και ιστούς, πέραν του λιπώδους ιστού, και εκδηλώνουν δράσεις λιγότερες ειδικές για το λιπώδη ιστό Λεπτίνη Η λεπτίνη είναι µια πρωτεΐνη µεγέθους 16 KDa και το γονίδιό της εδράζεται στο χρωµόσωµα 7q313. Ανακαλύφθηκε το 1994 ως προϊόν του γονιδίου ob σε παχύσαρκα ob/ob ποντίκια (Zhang et al 1994) και παράγεται, κυρίως, από τα λιποκύτταρα, αλλά και σε χαµηλά επίπεδα από το γαστρικό βλεννογόνο, το έντερο, το σκελετικό µυ, το επιθήλιο του µαζικού αδένα, τον πλακούντα και τον εγκέφαλο (Flier 2004). Οι συγκεντρώσεις λεπτίνης στο πλάσµα και το WAT σχετίζονται µε τις αποθήκες ενέργειας και της προσδίδουν ρόλο σηµατοδότη των αποθηκών λιπώδους ιστού, καθώς τα επίπεδα λεπτίνης αυξάνονται µε την πρόσληψη και µειώνονται µε την απώλεια σωµατικού βάρους (Havel et al 1996). Η θετική γραµµική συσχέτιση µεταξύ επιπέδων λεπτίνης και λιπώδους µάζας οφείλεται στην αυξηµένη απελευθέρωση λεπτίνης από τα µεγάλα λιποκύτταρα συγκριτικά µε τα µικρότερα κύτταρα, µε αποτέλεσµα η έκκριση λεπτίνης ανά γραµµάριο λιπώδους ιστού να είναι διπλάσια σε παχύσαρκα άτοµα και οκταπλάσια εάν εκφρασθεί ανά λιποκύτταρο (Harwood 2012). Επίσης, οι συγκεντρώσεις λεπτίνης στον ορρό εµφανίζουν διηµερήσια διακύµανση, µε µέγιστη συγκέντρωση µεταξύ 23:00 και 01:00 και ακόλουθη πτώση των επιπέδων µέχρι νωρίς το απόγευµα (Sinha et al 1996). Η διηµερήσια διακύµανση της λεπτίνης σχετίζεται µε τα γεύµατα, καθώς καθυστέρηση του 30

31 γεύµατος προκαλεί µετατόπιση της µέγιστης συγκέντρωσης λεπτίνης (Saladin et al 1995). Σε κατάσταση νηστείας τα επίπεδα λεπτίνης υποχωρούν παράλληλα µε τα επίπεδα ινσουλίνης. Η µείωση αυτή διεγείρει την όρεξη, αναστέλλει τη δράση του συµπαθητικού, καταστέλλει την έκκριση της GH και των ορµονών του αναπαραγωγικού συστήµατος και επάγει τη θερµογένεση (Ahima et al 1996, Chan et al 2003). Η παραγωγή λεπτίνης διεγείρεται από την ινσουλίνη, τα γλυκοκορτικοειδή, τα οιστρογόνα και τις φλεγµονώδεις κυτταροκίνες, µέσω επαγωγής της µεταγραφής, ενώ η σύνθεσή της αναστέλλεται από τη διέγερση των αδρενεργικών υποδοχέων, την αυξητική ορµόνη (GH), τις θυρεοειδικές ορµόνες και τα ανδρογόνα, µέσω αναστολής της µεταγραφής (Harwood 2012). Επίσης, η παραγωγή λεπτίνης επηρεάζεται από τα FFA, χωρίς, όµως, να επηρεάζεται από την πρόσληψη τροφής καθαυτή (Harwood 2012). Η λεπτίνη διαπερνά τον αιµατοεγκεφαλικό φραγµό (BBB) και σηµατοδοτεί τη µακροχρόνια θρεπτική κατάσταση και τα αποθέµατα λιπώδους µάζας µέσω σύνδεσης µε τον εγκέφαλο και, συγκεκριµένα, τον υποθάλαµο που έχει κεντρικό ρόλο στον έλεγχο της ενεργειακής οµοιοστασίας (Schwartz et al 2000). Η µεταφορά λεπτίνης µέσω του BBB ακολουθεί τις διακυµάνσεις των συγκεντρώσεων στο πλάσµα. ηλαδή, µειώνεται κατά τη διάρκεια της νηστείας και αυξάνεται σε απάντηση στη σίτιση (Banks et al 1999). Αυτή η ρύθµιση της µεταφοράς µέσω του BBB επιτρέπει στη λεπτίνη να σηµατοδοτεί τόσο τη νηστεία όσο και τον κορεσµό (Banks et al 1999). Επιπρόσθετα της κεντρικής δράσης της, η λεπτίνη ρυθµίζει το µεταβολισµό και µε περιφερικές δράσεις, µε απευθείας αύξηση της οξείδωσης των λιπαρών οξέων στο ήπαρ και επαγωγή της λιπόλυσης στο σκελετικό µυ και το λιπώδη ιστό (Long and Zierath 2006). Τέλος, τα επίπεδα λεπτίνης επηρεάζονται από το φύλο, µέσω επίδρασης των στεροειδών του φύλου η οποία εκδηλώνεται και κατά την περίοδο της ενήβωσης και της ωρίµανσης του αναπαραγωγικού συστήµατος (Horlick et al 2000). Συγκεκριµένα, τα οιστρογόνα διεγείρουν, ενώ τα ανδρογόνα αναστέλλουν τη σύνθεση της λεπτίνης (Harwood 2012) Ο υποδοχέας της λεπτίνης 31

32 Ο υποδοχέας της λεπτίνης (LR) είναι µέλος της οικογένειας των υποδοχέων της IL-6 που ανήκει στους υποδοχείς κυτταροκινών τύπου Ι. Το γονίδιο του LR κωδικοποιεί 5 διαφορετικούς ισοτύπους (spliced isomorphs), τους LRa, LRb, LRc, LRd και LRe (Harwood 2012). Ο LRb (γνωστός και ως LR-L) αποτελεί τη µακρά µορφή του υποδοχέα της λεπτίνης, εµφανίζει µακριά κυτταροπλασµατική περιοχή και την απαιτούµενη µορφολογία για να εξασφαλίζεται η µετάδοση του σήµατος της λεπτίνης και θεωρείται υπεύθυνος για την πλειονότητα των δράσεων της λεπτίνης στην οµοιοστασία ενέργειας (Flier 2004). Συγκεκριµένα, ο LRb εντοπίζεται σε υψηλές συγκεντρώσεις σε περιοχές του εγκεφάλου γνωστές για το ρόλο τους στη ρύθµιση της οµοιοστασίας ενέργειας, όπως ο τοξοειδής, ο µέσος ραχιαίος και ο µεσοκοιλιακός πυρήνας του υποθαλάµου (Tartaglia 1997). Επίσης, ο LRb ανευρίσκεται, σε σηµαντικά µικρότερες συγκεντρώσεις, σε µια σειρά περιφερικών οργάνων, όπως ο λιπώδης ιστός, το ήπαρ, ο σκελετικός µυς, το β-κύτταρο του παγκρέατος, η καρδιά, οι πνεύµονες, οι ωοθήκες, οι όρχεις, ο πλακούντας, ο µυελός των επινεφριδίων, η νήστιδα, τα µονοπύρηνα του περιφερικού αίµατος και τα αρθρικά χονδροκύτταρα (Harwood 2012). Σε αντίθεση µε τον LRb, οι βραχείες µορφές του υποδοχέα της λεπτίνης (LRa, LRc, LRd και LRe) αναγνωρίζονται σε πολύ µικρές συγκεντρώσεις στον υποθάλαµο, αλλά έχουν καθολική παρουσία στα µικροαγγεία και το χοριοειδές πλέγµα, όπως, επίσης, και σε όλα τα περιφερικά όργανα που αναφέρθηκαν προηγουµένως (Harwood 2012) Η σηµατοδότηση της δράσης της λεπτίνης Η σηµατοδότηση της δράσης της λεπτίνης γίνεται µέσω του µονοπατιού της κινάσης Janus (JAK)- µεταγωγέα σήµατος και ενεργοποιητή της µεταγραφής (STAT) (Trevaskis et al 2010). Εν συντοµία, η σύνδεση της λεπτίνης στον LRb προκαλεί αυτοφωσφορυλίωση των JAK1 και JAK2, φωσφορυλίωση της τυροσίνης στο κυτταροπλασµατικό τµήµα του LRb και φωσφορυλίωση και ενεργοποίηση του STAT3. Ο φωσφορυλιοµένος STAT3 υφίσταται οµοδιµερισµό και µετατοπίζεται στον πυρήνα όπου ρυθµίζει την έκφραση διαφόρων γονιδίων (Leshan et al 2006). Η λεπτίνη, µέσω δράσης στον υποδοχέα LRb, παίζει καθοριστικό ρόλο στον κεντρικό έλεγχο της ενεργειακής 32

33 και µεταβολικής οµοιοστασίας, µέσω ρύθµισης της δράσης µιας σειράς παραγόντων όπως, το υπόστρωµα του υποδοχέα της ινσουλίνης 1 και 2 (IRS- 1 και IRS-2), η πρωτεϊνική κινάση που ενεργοποιείται από το µιτογόνο (MAPK), η κινάση της φωσφατιδοϊνοσιτόλης (PI3), η εξωκυττάρια κινάση που ρυθµίζεται από τη µετάδοση του σήµατος, η Akt κινάση (γνωστή και ως πρωτεϊνική κινάση Β) και η πρωτεϊνική κινάση που ενεργοποιείται από την 5 AMP (AMPK) (Harwood 2012). Τέλος, αξίζει να σηµειωθεί ότι σηµαντικό ρόλο στη ρύθµιση της δράσης της λεπτίνης, τόσο σε κεντρικό όσο και σε περιφερικό επίπεδο έχουν οι καταστολείς της σηµατοδότησης των κυττοκινών-3 (SOCS-3) και η φωσφατάση της τυροσίνης των πρωτεϊνών (PTP1B) που αναστέλλουν τη µετάδοση του σήµατος της λεπτίνης και µειώνουν την ευαισθησία στη δράση της οδηγώντας στην εκδήλωση παχυσαρκίας (Howard et al 2004, Trevaskis et al 2010) Ο ρόλος της λεπτίνης στην άµυνα και τη διαδικασία της φλεγµονώδους απάντησης Τα τελευταία χρόνια η λεπτίνη έχει αποκτήσει σηµαντικό ρόλο στην κατανόηση του µηχανισµού της φλεγµονής και της ανοσολογικής απάντησης, (Lago et al 2007). Οι δράσεις της λεπτίνης στο ανοσοποιητικό σύστηµα και τη φλεγµονώδη απάντηση περιλαµβάνουν τροποποίηση της δράσης µονοκύτταρων/µακροφάγων, ουδετεροφίλων, βασεοφίλων, ηωσινοφίλων, δενδριτικών και «φυσικών φονικών» κυττάρων (Lago et al 2007). Επίσης, η λεπτίνη ενεργοποιεί τα Τ-λεµφοκύτταρα και επάγει αλλαγές στην ισορροπία της έκφρασής τους, ωθώντας τη διαφοροποίησή τους προς την T H 1 απάντηση. Έτσι, επιβεβαιώνεται ο προφλεγµονώδης ρόλος της λεπτίνης που έχει αναγνωρισθεί σε µια σειρά ζωικών µοντέλων αυτοανοσίας/φλεγµονής (Lago et al 2007). Επιπλέον, η έκκριση της λεπτίνης διεγείρεται από τις προφλεγµονώδεις κυτταροκίνες ιντερλευκίνη-1 (IL-1) και παράγων νέκρωσης του όγκου-α (TNF-α), ενώ ποντίκια που έχουν ανεπάρκεια λεπτίνης είναι ανοσοκατασταλµένα και εκδηλώνουν αυτοάνοσα νοσήµατα σε πολύ µικρότερη συχνότητα (Lago et al 2007) Ο ρόλος της λεπτίνης στη λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήµατος 33

34 Υπάρχουν µελέτες που έχουν αναδείξει έναν πιθανό ρόλο της λεπτίνης ως ανεξάρτητου παράγοντα κινδύνου για την εκδήλωση στεφανιαίας νόσου (Wallace et al 2001). Τα ευρήµατα αυτά υποστηρίζονται από in vitro και in vivo µελέτες σε ποντίκια που αναγνώρισαν αγγειογενετική δράση της λεπτίνης και πιθανό ρόλο στην πρόκληση αρτηριακής θρόµβωσης, µέσω του υποδοχέα λεπτίνης των αιµοπεταλίων (Sierra-Honigmann et al 1998, Bodary et al 2002.), χωρίς, όµως, να επιβεβαιώνονται από µια πρόσφατη µελέτη χορήγησης ανασυνδυασµένης λεπτίνης σε ανθρώπους (Aronis et al 2011.). Επίσης, η λεπτίνη επάγει την παραγωγή ελευθέρων ριζών οξυγόνου (Xu et al 2004), ενώ έχει ρόλο στη διατήρηση του αγγειακού τόνου µέσω διττής επίδρασης στην αρτηριακή πίεση: την αυξάνει µέσω ενεργοποίησης του συµπαθητικού συστήµατος και την ελαττώνει µέσω τοπικής παραγωγής µονοξειδίου του αζώτου (Fruhbeck et al 2001) Ο ρόλος της λεπτίνης στη λειτουργία του αναπαραγωγικού συστήµατος Η λεπτίνη θεωρείται ότι έχει κεντρικό ρόλο στη σύνδεση του λιπώδους ιστού και του συστήµατος αναπαραγωγής, σηµατοδοτώντας την ενεργειακή επάρκεια για τη φυσιολογική λειτουργία της αναπαραγωγής (Moschos et al 2002). Η λεπτίνη σηµατοδοτεί την ενεργειακή ισορροπία και την επάρκεια ενεργειακών αποθεµάτων και συµµετέχει στο νευροενδοκρινικό έλεγχο του αναπαραγωγικού συστήµατος, τόσο µέσω κεντρικής δράσης στη ρύθµιση της έκκρισης της εκλυτικής ορµόνης των γοναδοτροπινών (GnRH), όσο και µέσω δράσης στα περιφερικά όργανα του αναπαραγωγικού συστήµατος (Moschos et al 2002). Είναι ενδιαφέρον ότι η χορήγηση ανασυνδυασµένης λεπτίνης αποκαθιστά την έµµηνο ρύση σε γυναίκες που πάσχουν από υποθαλαµική αµηνόρροια (λόγω έντονης άσκησης ή χαµηλού σωµατικού βάρους) (Welt et al 2004) Αντιπονεκτίνη Η αντιπονεκτίνη (γνωστή και ως AdipoQ, apm1, ACRP30, GBP28) ανακαλύφθηκε το 1995 (Scherer et al 1995), είναι µια πρωτεΐνη µεγέθους 30 KDa και το γονίδιό της εδράζεται στο χρωµόσωµα 3q27. Παράγεται 34

35 αποκλειστικά από τα λιποκύτταρα και ανευρίσκεται σε υψηλά επίπεδα στο πλάσµα (Hu et al 1996), σε συγκεντρώσεις που κυµαίνονται από 2-10 mg/ml, παρότι χαρακτηρίζεται από µεγάλη ταχύτητα διακίνησης στο πλάσµα (Pajvani et al 2003). Η αντιπονεκτίνη έχει δοµική συγγένεια µε την υπεροικογένεια 1q του συµπληρώµατος (Scherer et al 1995.) και την υπεροικογένεια του TNF (Shapiro and Scherer 1998), ενώ µοιράζεται αρκετές οµόλογες ακολουθίες µε το κολλαγόνο VIII και X (Hu et al 1996). Αποτελείται από µια υπερµεταβλητή άµινο-τελική σηµατοδοτική ακολουθία (Ν-terminal signalling sequence), έναν κολλαγοννώδη µίσχο µε δοµή α-έλικας (a-helical collegenous stalk) που αποτελείται από πολλαπλές GXX επαναλήψεις και µια καρβοξυ-τελική σφαιρική περιοχή (Shapiro and Scherer 1998). Η αντιπονεκτίνη κυκλοφορεί στον ορρό ως ένα ευρύ φάσµα πολυµερών, από τριµερή χαµηλού µοριακού βάρους µέχρι δωδεκαµερή υψηλού µοριακού βάρους (Harwood 2012). Η βασικότερη µορφή αντιπονεκτίνης που εκκρίνει το λιποκύτταρο είναι το τριµερές, όµως η λειτουργία του δεν είναι πλήρως κατανοητή. Τα τριµερή σταθεροποιούνται περαιτέρω µε µη οµοιοπολικούς δεσµούς εντός µιας κολλαγονώδους περιοχής µε δοµή τριπλής έλικας σχηµατίζοντας τα σύµπλοκα αντιπονεκτίνης χαµηλού µοριακού βάρους (LMW) (µεγέθους 90 KDa). Υψηλότερης τάξης ολιγοµερισµός της αντιπονεκτίνης, µέσω δηµιουργίας δισουλφιδικών δεσµών από Cys-39 στο Ν- άκρο των µεµονωµένων οµοτριµερών, οδηγεί στο σχηµατισµό εξαµερών και υψηλού µοριακού βάρους δοµών (HMW) που κυµαίνονται από 12 µέχρι 18µερή (Galic et al 2010). Αναλύσεις της δοµής της HMW αντιπονεκτίνης καταλήγουν στο συµπέρασµα ότι υιοθετεί κωνική δοµή, µε τις περιοχές της σφαιρικής κεφαλής να σχηµατίζουν µια σφιχτή κυκλική βάση και το λεπτό κολλαγονώδη µίσχο να προσανατολίζεται µε τέτοιο τρόπο ώστε να ευνοεί το σχηµατισµό δισουλφιδικών δεσµών (Galic et al 2010). Η αντιπονεκτίνη υφίσταται εκτεταµένη µετα-µεταφραστική τροποποίηση, κυρίως στην κολλαγονώδη περιοχή, όπως υδροξυλίωση των υπολοίπων προλίνης και υδροξυ-γλυκοζυλίωση των υπολοίπων λυσίνης, µε µεγάλη σηµασία στο σχηµατισµό συµπλόκων HMW και στη βιοδραστικότητα της αντιπονεκτίνης (Harwood 2012). 35

36 Η κατανοµή των κυκλοφορούντων ολιγοµερών αντιπονεκτίνης ρυθµίζεται κατά την έκκρισή τους από το λιποκύτταρο, καθώς δεν έχει διαπιστωθεί µετατροπή µιας µορφής αντιπονεκτίνης σε άλλη µετά την απελευθέρωσή τους από το λιποκύτταρο (Schraw et al 2008). Η διαδικασία της έκκρισης από το λιποκύτταρο ελέγχεται από τις συνοδούς πρωτεΐνες του ενδοπλασµατικού δικτύου ERp44 και Ero1-La, οι οποίες ρυθµίζουν την ενδοκυττάρια παραµονή ή απελευθέρωση αντιπονεκτίνης αντίστοιχα (Galic et al 2010). Πιστεύεται ότι η νέο-συντιθέµενη αντιπονεκτίνη παγιδεύεται ενός του κυττάρου, µέσω σχηµατισµού δισουλφιδικού δεσµού µεταξύ ERp44 και Cys-39 της αντιπονεκτίνης και αυτή η παράταση της ενδοκυττάριας παραµονής διευκολύνει την ωρίµανση και τη δηµιουργία HMW αντιπονεκτίνης (Wang et al 2005). Αντίθετα, η δράση της Ero1-La αποσπά την αντιπονεκτίνη από την ERp44 και προωθεί την απελευθέρωσή της στην κυκλοφορία (Qiang et al 2007). Αξίζει να σηµειωθεί ότι έχει προταθεί πως η δράση των θειαζολινοδιονών (ευαισθητοποιητές ινσουλίνης, µε δράση αγωνιστών του υποδοχέα-γ των αγωνιστών της ενεργοποίησης του πολλαπλασιασµού των υπεροξυσωµάτων (peroxisome proliferator activating agonist (PPRA)-γ) στην εκλεκτική έκκριση HMW µορφών αντιπονεκτίνης από το λιποκύτταρο επιτυγχάνεται µέσω αύξησης της Ero1-La και µείωσης της έκφρασης ERp44 (Phillips et al 2009). Τα επίπεδα αντιπονεκτίνης χαρακτηρίζονται από ήπια διηµερήσια διακύµανση (Gavrila et al 2003). Συγκεκριµένα, τα επίπεδα αντιπονεκτίνης είναι υψηλότερα κατά τη διάρκεια της ηµέρας, µε κορύφωση αργά το µεσηµέρι (~12 00 ). Ακολουθεί µικρή πτώση των συγκεντρώσεων το απόγευµα και σταθεροποίηση µέχρι αργά το βράδυ και ακόλουθη πτώση των συγκεντρώσεων, µέχρι καταγραφής ελάχιστης συγκέντρωσης τις πρώτες πρωινές ώρες ( ) (Gavrila et al 2003). Τέλος, η έκφραση της αντιπονεκτίνης εξαρτάται από το φύλο (Harwood 2012), καθώς οι γυναίκες έχουν υψηλότερα επίπεδα αντιπονεκτίνης από τους άνδρες, κάτι που φαίνεται να καθορίζεται ήδη από τη νεογνική περίοδο (Harwood 2012). Επίσης, η επίδραση του φύλου σχετίζεται µε την κατανοµή των διαφόρων µορφών αντιπονεκτίνης, πιθανότατα µέσω µετα- µεταφραστικών τροποποιήσεων που επάγει η δράση των στεροειδών του 36

37 φύλου (Harwood 2012). Για παράδειγµα, η τεστοστερόνη µειώνει εκλεκτικά την έκκριση της αντιπονεκτίνης HMW (Xu et al 2005) Οι υποδοχείς της αντιπονεκτίνης Έχουν αναγνωρισθεί δύο οµόλογα µόρια ως υποδοχείς αντιπονεκτίνης: ο AdipoR1 και ο AdipoR2 (Yamauchi et al 2003). Πρόκειται για ακέραιους οφιοειδείς µεµβρανικούς υποδοχείς µε επτά έλικες µεµβρανικής σύνδεσης, ένα κυτταροπλασµατικό Ν- τελικό άκρο και ένα εξωκυττάριο καρβοξυ-τελικό άκρο, που διαφέρουν όµως, τόσο δοµικά όσο και λειτουργικά, από τους συζευγµένους υποδοχείς G πρωτεϊνών (GPCR s) (Harwood 2012). Οι υποδοχείς της αντιπονεκτίνης εµφανίζουν διάχυτη έκφραση, αν και ο AdipoR1 εκφράζεται κυρίως στο σκελετικό µυ και ο AdipoR2 στο ήπαρ (Kadowaki et al 2006). Εκτός των AdipoR1 και AdipoR2, η T-cadherin έχει προταθεί ως πιθανός υποδοχέας της αντιπονεκτίνης (Hug et al 2004). Η T-cadherin εκφράζεται στα ενδοθηλιακά και τα λεία µυϊκά κύτταρα και έχει βρεθεί ότι συνδέεται µε τις LMW και HMW µορφές της αντιπονεκτίνης, όχι όµως και µε τις µονοµερείς ή τριµερείς µορφές της (Harwood 2012). Καθώς δεν υπάρχουν γνωστές σηµατοδοτικές λειτουργίες της T-cadherin, πιθανολογείται ότι έχει έµµεσο ρόλο στη δηµιουργία των σηµάτων που επάγει η δράση της αντιπονεκτίνης. Σχετικά µε την κεντρική δράση της αντιπονεκτίνης, έχει αναγνωρισθεί η παρουσία υποδοχέων AdipoR1και AdipoR2 στον υποθάλαµο και ο ρόλος του AdipoR1 στη ρύθµιση της ενεργειακής οµοιοστασίας (Kubota et al 2007) Παρότι η HMW αντιπονεκτίνη θεωρείται η κύρια δραστική µορφή που σχετίζεται µε µεταβολικές δράσεις, οι κύριες µορφές αντιπονεκτίνης που ανιχνεύονται στο ENY είναι η τριµερής και εξαµερής µορφή (Galic et al 2010). Συγκεκριµένα, τριµερής και χαµηλού µοριακού βάρους (LMW) αντιπονεκτίνη ανιχνεύονται στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) ανθρώπων και τρωκτικών, ενώ ενδοφλέβια έγχυση αντιπονεκτίνης προκαλεί αύξηση των επιπέδων της στο ΕΝΥ, υποδηλώνοντας αιµατο-εγκεφαλική µεταφορά (Qi et al 2004). Πιθανότατα, το µεγάλο µέγεθος της HMW αντιπονεκτίνη δεν της επιτρέπει να διαπεράσει τον BBB, ενώ δεν είναι γνωστός ο τρόπος µε τον οποίο διαπερνούν τον BBB oι µικρότερες µορφές αντιπονεκτίνης. 37

38 Η σηµατοδότηση της δράσης της αντιπονεκτίνης Η δράση της αντιπονεκτίνης µέσω του υποδοχέα AdipoR1 οδηγεί σε διέγερση της σηµατοδότησης της AMPK, ενώ µέσω του υποδοχέα AdipoR2 ρυθµίζεται η έκφραση του γονιδίου του PPARα (Galic et al 2010). Η αντιπονεκτίνη διεγείρει την οξείδωση λιπαρών οξέων και την πρόσληψη γλυκόζης στο σκελετικό µυ και το λιπώδη ιστό και την ηπατική παραγωγή γλυκόζης µέσω ενεργοποίησης του µονοπατιού της AMPK που οδηγεί σε µείωση της δραστικότητας της mtor/s6 κινάσης, η οποία προκαλεί µείωση της ανασταλτικής δράσης της φωσφωρυλίωσης σερίνης στο IRS-1 (Wang et al 2007). Η µετάδοση σήµατος µέσω του υποδοχέα της αντιπονεκτίνης και η ακόλουθη ενεργοποίηση της AMPK φαίνεται να επηρεάζεται και από την πρωτεΐνη-προσαρµογέα AAPL-1 (adaptor protein containing pleckstrin homology domain,phosphotyrosine binding domain and leucine zipper motif), χωρίς όµως να είναι γνωστός ο µηχανισµός µιας τέτοιας ρύθµισης (Galic et al 2010). Αξίζει να σηµειωθεί ότι µελέτες µε χρησιµοποίηση κεκαθαρµένης αντιπονεκτίνης από ανθρώπινο πλάσµα έδειξαν ότι η HMW αντιπονεκτίνη είναι η πιο δραστική µορφή στην ενεργοποίηση του µονοπατιού της AMPK σε κύτταρα C2C12 (Hada et al 2007) Ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στην άµυνα και τη διαδικασία της φλεγµονώδους απάντησης Τα τελευταία χρόνια εδραιώνεται ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στους µηχανισµούς άµυνας και φλεγµονώδους απάντησης (Villarreal-Molina and Antuna-Puente 2012). Συγκεκριµένα, η αντιπονεκτίνη ασκεί αντιφλεγµονώδη δράση µέσω αναστολής της φαγοκυτταρικής ικανότητας των µακροφάγων και της παραγωγής των προφλεγµονωδών κυτταροκινών IL-6 και TNF-α. (Lago et al 2007). Επιπλέον, µειώνει τον πολλαπλασιασµό των Β-λεµφοκυττάρων και την Τ-λεµφοκυτταρική απάντηση, ενώ επάγει την παραγωγή σηµαντικών αντιφλεγµονωδών κυτταροκινών, όπως η ιντερλευκίνη-10 (IL-10) και ο ανταγωνιστής του υποδοχέα της ιντερλευκίνης-1 (IL-1RA), από µονοκύτταρα, µακροφάγα και δενδριτικά κύτταρα στον άνθρωπο (Lago et al 2007). Αντίθετα, σε χρόνιες φλεγµονώδεις καταστάσεις (οστεοαρθρίτιδα, ρευµατοειδή αρθρίτιδα, φλεγµονώδεις νόσους του εντέρου) τα υψηλά επίπεδα 38

39 αντιπονεκτίνης επιτείνουν τις καταστροφικές συνέπειες τη φλεγµονής, συνηγορώντας υπέρ µιας, µάλλον, προφλεγµονώδους δράσης (Villarreal- Molina and Antuna-Puente 2012) Ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στη λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήµατος Σηµαντικός όγκος δεδοµένων υποστηρίζει τον προστατευτικό ρόλο της αντιπονεκτίνης στο καρδιαγγειακό σύστηµα (Harwood 2012). Ειδικότερα, αυξηµένα επίπεδα αντιπονεκτίνης σχετίζονται µε µειωµένο κίνδυνο εκδήλωσης εµφράγµατος του µυοκαρδίου, ενώ µειωµένα επίπεδα σχετίζονται µε αυξηµένο καρδιαγγειακό κίνδυνο (Harwood 2012). In vitro και in vivo µελέτες αποδίδουν τον προστατευτικό ρόλο της αντιπονεκτίνης στην αντιφλεγµονώδη δράση της, η οποία προκαλεί µειωµένη ενδοθηλιακή βλάβη (Harwood 2012). Συγκεκριµένα, η αντιπονεκτίνη αναστέλλει το σχηµατισµό αθηρωµατικής πλάκας µέσω µιας σειράς µηχανισµών, όπως η αναστολή της παραγωγής TNF-α, η αναστολή της ενεργοποίησης του NFkB (πυρηνικός παράγων που ενισχύει τις κάπα ελαφριές αλυσίδες των ενεργοποιηµένων Β- κυττάρων) (και µέσω αυτής της έκφρασης µιας σειρά ενδοθηλιακών µορίων προσκόλλησης), η διέγερση του πολλαπλασιασµού των λείων µυϊκών κυττάρων, η αναστολή της προσκόλλησης των µονοκυττάρων και του σχηµατισµού αφρωδών κυττάρων, η αυξηµένη παραγωγή µονοαξειδίου του αζώτου (ΝΟ) και η αναστολή του πολλαπλασιασµού των ενδοθηλιακών κυττάρων (Ouchi et al 1999, Ouchi et al 2000, Ouchi et al 2001). Επιπλέον, η αντιπονεκτίνη επάγει την έκφραση της LPL και την ενεργοποίηση της κυκλοξυγενάσης-2 (COX-2) (Harwood 2012). Τέλος, σε µοντέλα µυοκαρδιακής και περιφερικής αγγειακής ισχαιµίας, η αντιπονεκτίνη επιταχύνει την ιστική αποκατάσταση και µειώνει την έκταση της ισχαιµικής βλάβης, µε µηχανισµό που περιλαµβάνει τη δράση της AMPK (Shibata et al Shibata et al 2005) Ο ρόλος της αντιπονεκτίνης στη λειτουργία του αναπαραγωγικού συστήµατος Μια σειρά από δεδοµένα που υποστηρίζουν ένα πιθανό ρόλο της αντιπονεκτίνης στο νευροενδοκρινικό έλεγχο του αναπαραγωγικού 39

40 συστήµατος (Roupas and Georgopoulos 2011). Συγκεκριµένα, µελέτες σε ποντίκια έδειξαν ότι η αντιπονεκτίνη προκαλεί αναστολή, τόσο της βασικής όσο και της µετά από διέγερση µε GnRH, έκκρισης της ωχρινοποιητικής ορµόνης (LH) (Rodriguez-Pacheco et al 2007), ενώ πρόσφατα στοιχεία από µελέτες σε ποντίκια ανέδειξαν την ανασταλτική δράση της αντιπονεκτίνης στην έκκριση της GnRH, µέσω αναστολής στη µεταγραφής του γονιδίου Kiss-1 στους GT1-7 νευρώνες του υποθαλάµου (Wen et al 2012). Τέλος, έχει προταθεί η αλληλεπίδραση της αντιπονεκτίνης µε την ινσουλίνη και την ωοθυλακιοτρόπο ορµόνη (FSH) που οδηγεί σε ρύθµιση της έκφρασης γονιδίων που σχετίζονται µε την περιοωοθυλακιορρηκτική αναµόρφωση των κοκκιωδών κυττάρων της ωοθήκης (COX-2, συνθετάση της προσταγλανδίνης- Ε και αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγων) (Bohler et al 2010) Βισφατίνη Η βισφατίνη περιγράφηκε για πρώτη φορά ως λιποκίνη το 2005 (Fukuhara et 2005) και, στην πορεία, διαπιστώθηκε ότι ταυτίζεται τόσο µε την πρωτεΐνη που ήταν γνωστή ως PBEF-1 (pre-b cell colony-enhancing factor), όσο και µε το ένζυµο Nampt (nicotinamide phosphoribosyltransferase) που µετατρέπει το νικοτιναµίδιο σε µονονουκλεοτίδιο του νικοτιναµιδίου (nicotinamide mononucleotide, NMN) και αποτελεί το καθοριστικό βήµα που ρυθµίζει τη σύνθεση του NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) (Sommer et al 2008). Πρόκειται για µια πρωτείνη µεγέθους 52 kda, αποτελείται από 491 αµινοξέα και το γονίδιο της εδράζεται στο χρωµόσωµα 7, µεταξύ των περιοχών 7q22.1 και 7q31.33 (Sommer et al 2008). Η αρχική ανακάλυψη της βισφατίνης συνοδεύτηκε από µεγάλο ενθουσιασµό, καθώς αφορούσε σε µια ορµόνη που εκφράζεται, κατά κύριο λόγο, στο λιπώδη ιστό και ειδικότερα στο σπλαχνικό λιπώδη ιστό, µε ρόλο στην προαγωγή της πρόσληψης γλυκόζης και τη βελτίωση της ευαισθησίας στην ινσουλίνη, µέσω απευθείας πρόσδεσης και ενεργοποίησης του υποδοχέα της ινσουλίνης (Fukuhara et al 2005). Όµως, ο αρχικός ενθουσιασµός κόπασε και ακολούθησε µεγάλος σκεπτικισµός σχετικά µε το ρόλο της βισφατίνης, καθώς η αρχική µελέτη αποσύρθηκε (για λόγους δεοντολογίας και αξιοπιστίας του πρωτοκόλλου της µελέτης) και ο ρόλος της 40

41 βισφατίνης στο µεταβολισµό της γλυκόζης τέθηκε σε αµφισβήτηση (Sommer et al 2008). Η αρχική υπόθεση ότι η βισφατίνη εκφράζεται πρωταρχικά στο λιπώδη ιστό, και ειδικότερα στο σπλαχνικό λιπώδη ιστό, έχει ανατραπεί και, πλέον, κύρια πηγή παραγωγής βισφατίνης θεωρούνται τα µακροφάγα κύτταρα (Sommer et al 2008). Επιπλέον, δεν υπάρχουν σαφή και καταληκτικά δεδοµένα που να επιβεβαιώνουν τη συσχέτιση των συγκεντρώσεων βισφατίνης ή mrna βισφατίνης µε το σωµατικό λίπος, το δείκτη µάζας σώµατος (BMI) ή την κατανοµή του λιπώδους ιστού (υποδόριο ή σπλαχνικό) (Chang et al 2010). Είναι αξιοσηµείωτο ότι νεότερες µελέτες υποδεικνύουν ένα ρόλο της βισφατίνης ως δείκτη εκτίµησης της βαρύτητας της νέκρωσης του λιπώδους ιστού, υπονοώντας ότι δεν υπάρχει ρυθµιστικός έλεγχος στην έκκριση της βισφατίνης, ενώ τα επίπεδά της αντανακλούν διαρροή από νεκρά ή τραυµατισµένα λιποκύτταρα (Rosen and Spiegelman 2006, Schäffler et al 2011). Σχετικά µε το λειτουργικό ρόλο της βισφατίνης έχουν προταθεί τρεις ειδικές δράσεις: α) η ινσουλινο-µιµητική, β) η ενζυµική (αποτελεί το καθοριστικό βήµα που ρυθµίζει τη σύνθεση του NAD) και γ) ο ρυθµιστικός ρόλος στη φλεγµονώδη και ανοσοτροποποιητική διαδικασία (Sommer et al 2008). Μεταξύ αυτών των δράσεων πιο σαφής και ξεκάθαρη είναι η ενζυµική. Συγκεκριµένα, η περιγραφή της κρυσταλλικής δοµής της βισφατίνης ξεκαθάρισε το ρόλος της ως καθοριστικό βήµα που ρυθµίζει τη σύνθεση του NAD και εµπλέκεται στη ρυθµιστική δραστηριότητα µιας σειράς κυτταρικών διεργασιών, όπως η απάντηση στο stress, η διαφοροποίηση, ο µεταβολισµός και η παραγωγή κυτταροκινών (Sommer et al 2008). Αντίθετα, δεν είναι πλήρως διευκρινισµένος ο ρόλος της βισφατίνης στους µηχανισµούς της άµυνας και της µεταβολικής οµοιοστασίας, ενώ δεν έχει ακόµα ανακαλυφθεί υποδοχέας της βισφατίνης και παραµένει άγνωστος ο σηµατοδοτικός µηχανισµός δράσης της ορµόνης. Όσον αφορά το ρόλο της βισφατίνης στο µεταβολισµό της γλυκόζης, τη βελτίωση της ευαισθησίας στην ινσουλίνη, την παθογένεια των µεταβολικών διαταραχών της παχυσαρκίας και τη ρύθµιση των µηχανισµών της ενεργειακής οµοιοστασίας, in vivo µελέτες σε ανθρώπους και τρωκτικά έχουν 41