ΤΩΝ ΕΝΔΟΚΑΝΝΑΒΙΝΟΕΙΔΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΑΟΡΤΙΚΟ ΚΑΙ ΕΠΙΚΑΡΔΙΑΚΟ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΚΦΡΑΣΗΣ ΛΙΠΟΚΙΝΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΥΠΟΔΟΧΕΑ CB1 ΤΩΝ ΕΝΔΟΚΑΝΝΑΒΙΝΟΕΙΔΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΑΟΡΤΙΚΟ ΚΑΙ ΕΠΙΚΑΡΔΙΑΚΟ ΛΙΠΩΔΗ ΙΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΚΑΙ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΑΘΗΡΟΣΚΛΗΡΩΣΗ Σοφία Σπύρογλου Ιατρός Διδακτορική Διατριβή ΠΑΤΡΑ 2010

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΒΑΣΙΚΩΝ ΙΑΤΡΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΚΦΡΑΣΗΣ ΛΙΠΟΚΙΝΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΥΠΟΔΟΧΕΑ CB1 ΤΩΝ ΕΝΔΟΚΑΝΝΑΒΙΝΟΕΙΔΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΑΟΡΤΙΚΟ ΚΑΙ ΕΠΙΚΑΡΔΙΑΚΟ ΛΙΠΩΔΗ ΙΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΚΑΙ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΑΘΗΡΟΣΚΛΗΡΩΣΗ Σοφία Σπύρογλου Ιατρός Διδακτορική Διατριβή Πάτρα Μάρτιος 2010

3

4 Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή 1. Παπαδάκη Ελένη, αναπληρώτρια καθηγήτρια Ανατομίας- Ιστολογίας-Εμβρυολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών 2. Βαράκης Ιωάννης, ομότιμος καθηγητής Ανατομίας-Ιστολογίας- Εμβρυολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών 3. Αλεξανδρίδης Θεόδωρος, καθηγητής Παθολογίας- Ενδοκρινολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή 1. Παπαδάκη Ελένη, αναπληρώτρια καθηγήτρια Ανατομίας- Ιστολογίας-Εμβρυολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών 2. Βαράκης Ιωάννης, ομότιμος καθηγητής Ανατομίας-Ιστολογίας- Εμβρυολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών 3. Αλεξανδρίδης Θεόδωρος, καθηγητής Παθολογίας- Ενδοκρινολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών 4. Κωστόπουλος Γεώργιος, καθηγητής Φυσιολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών 5. Καραμούζης Μιχαήλ, καθηγητής Βιολογικής Χημείας, Ιατρική Σχολή Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης 6. Καβουκόπουλος Ευάγγελος, αναπληρωτής καθηγητής Βιολογικής Χημείας, Ιατρική Σχολή Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης 7. Ασημακοπούλου Μάρθα, αναπληρώτρια καθηγήτρια Ανατομίας- Ιστολογίας-Εμβρυολογίας, Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών

5

6

7

8 Στον πατέρα μου, που ήταν πάντα τόσο περήφανος για μένα, που είμαι πάντα τόσο περήφανη γι αυτόν

9

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 5 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 7 1. Λιπώδης ιστός Ορισμός-Ταξινόμηση Κατανομή-Εντόπιση Ιστολογική περιγραφή Αιμάτωση-Νεύρωση Λιποκύτταρο: Ανατομική και λειτουργική μονάδα του λιπώδους ιστού Είδη λιποκυττάρων Σύνθεση και ρόλος της λιπιδικής σταγόνας Φυσιολογικός ρόλος των λευκών λιποκυττάρων Μεταβολισμός λιπιδίων Μεταβολισμός γλυκόζης Ενδοκρινής λειτουργία Φυσιολογικός ρόλος των φαιών λιποκυττάρων Ενδοκρινής λειτουργία του λιπώδους ιστού Εκκριτικά προϊόντα του λιπώδους ιστού Φλεγμονώδεις κυτταροκίνες και χημειοκίνες Πρωτεΐνες της εναλλακτικής οδού του συμπληρώματος Παράγοντες του συστήματος πήξης-ινωδόλυσης Πρωτεΐνες που συμμετέχουν στη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης Αυξητικοί παράγοντες Άλλα εκκριτικά προϊόντα του λιπώδους ιστού Βιολογία και φυσιολογικός ρόλος λιποκινών Λεπτίνη (Leptin) 43 Βιολογία 43 Υποδοχέας-Σηματοδότηση 44 Λειτουργίες 47 Λεπτίνη και ρύθμιση πρόσληψης τροφής 47 Λεπτίνη και μεταβολισμός γλυκόζης 47 Λεπτίνη και αναπαραγωγή 48 Λεπτίνη και άλλες νευροενδοκρινικές λειτουργίες 49 Λεπτίνη και οστική αναδιαμόρφωση (bone remodeling) 50 Λεπτίνη και ανοσία 50 Λεπτίνη και αυτοάνοσα νοσήματα 52 Λεπτίνη και αρτηριακή πίεση 52 Η λεπτίνη ως παράγοντας υπερτροφίας του μυοκαρδίου 53 Αντίσταση στη λεπτίνη 54 Ρύθμιση Αντιπονεκτίνη (Adiponectin) 57 Βιολογία 57 Υποδοχείς-Σηματοδότηση 58 Λειτουργίες 59 Αντιφλεγμονώδης δράση 59 Αντιπονεκτίνη και ινσουλινοευαισθησία 61 Προστατευτική δράση στο μυοκάρδιο 62 Δράσεις της αντιπονεκτίνης στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα 63 Πιθανή αντιυπερτασική δράση 64 1

11 Ρύθμιση Βισφατίνη (Visfatin) 65 Βιολογία 65 Υποδοχέας-Σηματοδότηση 66 Λειτουργίες 67 Βισφατίνη και μεταβολισμός 67 Βισφατίνη και ανοσοποιητικό σύστημα 69 Ρύθμιση Χεμερίνη (Chemerin) 70 Βιολογία 70 Υποδοχέας-Σηματοδότηση 71 Λειτουργίες 72 Χεμερίνη και ανοσοποιητικό σύστημα 72 Χεμερίνη ως λιποκίνη 74 Χεμερίνη και ινσουλινοευαισθησία 76 Ρύθμιση Βασπίνη (Vaspin) 77 Βιολογία 77 Λειτουργίες 78 Συσχέτιση με ινσουλινοευαισθησία 78 Ρύθμιση Άλλες λιποκίνες Περιαγγειακός και επικαρδιακός λιπώδης ιστός Περιαγγειακός λιπώδης ιστός Ανατομικά και ιστολογικά στοιχεία Περιαγγειακός λιπώδης ιστός και ρύθμιση της αγγειακής λειτουργίας 88 PAT και αγγειακός τόνος 88 PAT και φλεγμονή 91 PAT και αθηροσκλήρωση Επικαρδιακός λιπώδης ιστός Ανατομικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά Επικαρδιακό λίπος και αθηροσκλήρωση Αθηροσκλήρωση Ορισμοί Επιδημιολογικά στοιχεία Παράγοντες κινδύνου αθηροσκλήρωσης Φυσική ιστορία της νόσου Παθογένεια της νόσου Υποθέσεις αθηρογένεσης Σύγχρονη άποψη: Απάντηση στη βλάβη του ενδοθηλίου 101 Δυσλειτουργία του ενδοθηλίου 101 Οξείδωση της LDL 101 Μετανάστευση μονοκυττάρων υπενδοθηλιακά 102 Σχηματισμός αφρωδών κυττάρων 102 Πολλαπλασιασμός και μετανάστευση ΛΜΚ 103 Βλάβη του ενδοθηλίου και συμμετοχή των αιμοπεταλίων Ο ρόλος των λιποκινών στην παθογένεια της αθηροσκλήρωσης Λεπτίνη και αθηροσκλήρωση Αντιπονεκτίνη και αθηροσκλήρωση Βισφατίνη και αθηροσκλήρωση Χεμερίνη και αθηροσκλήρωση 110 2

12 Βασπίνη και αθηροσκλήρωση Ενδοκανναβινοειδές σύστημα Εισαγωγικά στοιχεία Υποδοχείς των κανναβινοειδών Μεταβολικές δράσεις του ενδοκανναβινοειδούς συστήματος Καρδιαγγειακές δράσεις του ενδοκανναβινοειδούς συστήματος Ενδοκανναβινοειδές σύστημα και αθηροσκλήρωση 118 ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Σκοπός της μελέτης Υλικό Μέθοδοι Ανοσοϊστοχημεία Αρχές ανοσοϊστοχημείας Μέθοδος Εκτίμηση Ιστοπαθολογική εκτίμηση Ανοσοϊστοχημική εκτίμηση Στατιστική ανάλυση Αποτελέσματα Εκτίμηση των αθηροσκληρωτικών αλλοιώσεων Η έκφραση των λιποκινών στον περιαορτικό, περιστεφανιαίο επικαρδιακό 134 και επικαρδιακό λιπώδη ιστό της κορυφής 4.3. Η έκφραση των λιποκινών στα αγγειακά λεία μυικά κύτταρα αορτής και 138 στεφανιαίας αρτηρίας 4.4. Η έκφραση των λιποκινών σε μακροφάγα-αφρώδη κύτταρα αορτικών και 140 στεφανιαίων αθηρωματικών βλαβών 4.5. Η έκφραση των λιποκινών σε σχέση με την ηλικιακή ομάδα και το δείκτη 141 μάζας σώματος (BMI) 4.6. Η έκφραση λιποκινών στον περιαορτικό λιπώδη ιστό, στα αορτικά ΑΛΜΚ 142 και μακροφάγα σε σχέση με την αορτική αθηροσκλήρωση 4.7. Η έκφραση λιποκινών στον περιστεφανιαίο λιπώδη ιστό, στα στεφανιαία 143 ΑΛΜΚ και μακροφάγα σε σχέση με τη στεφανιαία αθηροσκλήρωση 4.8. Η έκφραση λιποκινών στον περιαορτικό και στον επικαρδιακό λιπώδη ιστό 145 της κορυφής σε σχέση με τη στεφανιαία αθηροσκλήρωση 4.9. Η έκφραση λιποκινών σε σχέση με κλινικές παραμέτρους Έκφραση του υποδοχέα κανναβινοειδών CB1 σε περιαορτικό, 147 περιστεφανιαίο και επικαρδιακό λιπώδη ιστό κορυφής-συσχέτιση με την έκφραση λιποκινών Έκφραση του CB1 στα αγγειακά λεία μυικά κύτταρα αορτής και 148 στεφανιαίας αρτηρίας-συσχέτιση με την έκφραση λιποκινών Έκφραση του CB1 σε σχέση με την ηλικιακή ομάδα και το δείκτη μάζας 149 σώματος (BMI) Έκφραση του CB1 σε σχέση με την αορτική και στεφανιαία 150 αθηροσκλήρωση Έκφραση του CB1 σε σχέση με κλινικές παραμέτρους Συζήτηση Γενικά Έκφραση των λιποκινών στον περιαορτικό και επικαρδιακό λιπώδη ιστό 152 (περιστεφανιαίο και κορυφής) 5.3. Έκφραση των λιποκινών στα αορτικά και στεφανιαία ΑΛΜΚ Συσχετίσεις της έκφρασης των λιποκινών μεταξύ τους 153 3

13 5.5. Συσχετίσεις της έκφρασης των λιποκινών στο λιπώδη ιστό με την αορτική 153 και τη στεφανιαία αθηροσκλήρωση 5.6. Συσχετίσεις της έκφρασης των λιποκινών στα ΑΛΜΚ με την αορτική και τη 156 στεφανιαία αθηροσκλήρωση 5.7. Έκφραση των λιποκινών στα μακροφάγα-αφρώδη κύτταρα αορτικών και 156 στεφανιαίων αθηρωματικών βλαβών-συσχέτιση με την αορτική και τη στεφανιαία αθηροσκλήρωση 5.8. Συσχετίσεις της έκφρασης των λιποκινών με την ηλικία Συσχετίσεις της έκφρασης των λιποκινών με κλινικές παραμέτρους Έκφραση του υποδοχέα CB1 στον περιαορτικό και επικαρδιακό λιπώδη 159 ιστό (περιστεφανιαίο και κορυφής) και στα αορτικά και στεφανιαία ΑΛΜΚ Συσχέτιση της έκφρασης του CB1 στον περιαορτικό και επικαρδιακό 160 λιπώδη ιστό και στα ΑΛΜΚ με τις λιποκίνες Συσχέτιση της έκφρασης του CB1 στον περιαορτικό και επικαρδιακό 161 λιπώδη ιστό και στα ΑΛΜΚ με την αορτική και στεφανιαία αθηροσκλήρωση Συσχετίσεις της έκφρασης του CB1 με το BMI Συσχετίσεις της έκφρασης του CB1 με κλινικές παραμέτρους Συμπεράσματα 165 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 167 Πίνακας Π1 169 Πίνακας Π2 170 Πίνακας Π3 171 Πίνακας Π4 172 Πίνακας Π5 173 Πίνακας Π6 174 Πίνακας Π7 175 Πίνακας Π8 176 Πίνακας Π9 177 Πίνακας Π Ευρετήριο εικόνων 179 Βιβλιογραφία 185 Περίληψη 223 Summary 225 Δημοσιεύσεις-Ανακοινώσεις 227 4

14 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εκπόνηση και ολοκλήρωση κάθε διδακτορικής διατριβής συνιστά συλλογικό έργο και απαιτεί αμφίδρομη εργατικότητα, ουσιαστική συνεργασία, αισιόδοξο τρόπο σκέψης. Πρωτίστως θα ήθελα να ευχαριστήσω την επιβλέπουσα αναπληρώτρια καθηγήτρια κ. Παπαδάκη, για την εργατικότητα, τη συνέπεια, την ουσιώδη προσφορά και τη συνεχή καθοδήγηση στην υλοποίηση αυτής της διατριβής. Η αμεσότητα, η φιλική προσέγγιση, η αφοσίωση και η ανιδιοτελής συμπαράσταση την καθιστούν κάτι παραπάνω από έναν πολύτιμο δάσκαλο. Ευχαριστώ θερμά τον καθηγητή κ. Βαράκη, για τις εύστοχες παρεμβάσεις και την ευφυή καθοδήγηση καθ όλη τη διεκπεραίωση της διδακτορικής διατριβής. Η οξύνοια και ευελιξία, η συναισθηματική ωριμότητα, η αισιόδοξη αύρα και η ικανότητά του να σου «φτιάχνει τη μέρα» συνιστούν κινητήριο δύναμη για κάθε ερευνητική - και όχι μόνο - προσπάθεια. Τον ευχαριστώ ιδιαιτέρως για την εμψύχωση και πίστη που επέδειξε σε κάθε επιλογή μου. Είναι τιμή για μένα η συμμετοχή στη συμβουλευτική επιτροπή του καθηγητή κ. Αλεξανδρίδη. Οφείλω θερμές ευχαριστίες για την ιδιαίτερη εμπιστοσύνη και την άμεση προθυμία να συμβάλει στη διδακτορική διατριβή. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω την αναπληρώτρια καθηγήτρια κ. Ασημακοπούλου για το γνήσιο ενδιαφέρον, τις πολύτιμες συμβουλές και τη διακριτική συμπαράσταση, καθώς και τον καθηγητή κ. Κωστόπουλο για την άμεση ανταπόκριση και την έμπρακτη στήριξη καθ όλη τη διάρκεια των μεταπτυχιακών σπουδών μου. Τέλος, οφείλω ένα μεγάλο ευχαριστώ στον καθηγητή κ. Καραμούζη, καθώς και στον αναπληρωτή καθηγητή κ. Καβουκόπουλο για την άμεση και ευγενική αποδοχή της πρόσκλησής μου για συμβολή στην εξεταστική επιτροπή. Η συμμετοχή τους αποτελεί πραγματική τιμή για μένα, όντας αξιόλογοι καθηγητές μου από τα πρώτα χρόνια της επαφής μου με την ιατρική. 5

15 6

16 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 7

17 8

18 1. Λιπώδης ιστός 1.1. Ορισμός Ταξινόμηση Ο λιπώδης ιστός αποτελεί ειδικό τύπο συνδετικού ιστού στον οποίο επικρατούν τα λιπώδη κύτταρα (λιποκύτταρα). Τα λιποκύτταρα απαντούν μεμονωμένα, σε μικρές ομάδες και ως επί το πλείστον σε μεγάλες συσσωρεύσεις που περιβάλλονται από δοκίδες ινώδους συνδετικού ιστού, συγκροτώντας ένα όργανο με πολλές διαφορετικές αποθήκες, το λιπώδη ιστό (Εικόνα 1). Εικόνα 1. Μικροσκοπική εικόνα και σχηματική απεικόνιση λιπώδους ιστού (Eroschenko VP 2005) Είναι αξιοσημείωτο ότι μόνο το 1/3 του λιπώδους ιστού περιέχει ώριμα λιποκύτταρα. Τα υπόλοιπα 2/3 αποτελούνται από πρόδρομα λιπώδη κύτταρα, γνωστά ως προλιποκύτταρα, από κύτταρα του στρώματος (stromal vascular fraction - SVF) του λιπώδους ιστού, όπως ενδοθηλιακά κύτταρα, λεία μυικά κύτταρα των μικρών αγγείων, ινοβλάστες και μακροφάγα, αλλά και από νευρικό ιστό (Εικόνα 2). Τα ώριμα λιποκύτταρα απαντούν σε δύο τύπους, τα λευκά και τα φαιά λιποκύτταρα. Οι δύο κυτταρικοί τύποι διακρίνονται ως προς το χρώμα και ως προς τη λειτουργία. Ο λευκός λιπώδης ιστός, που έχει υποκίτρινη χροιά, περιέχει κυρίως λευκά λιποκύτταρα, ενώ ο φαιός, που εμφανίζεται ως καστανόχρους, περιέχει κυρίως φαιά λιποκύτταρα (Cinti S 2002, Anghel SI 2007). 9

19 Εικόνα 2. Σχηματική απεικόνιση των κυτταρικών στοιχείων και της εξωκυττάριας ουσίας του λιπώδους ιστού (Schaffler A 2005) 1.2. Κατανομή Εντόπιση Θεμελιώδης είναι η διάκριση του λιπώδους ιστού σε σπλαχνικό και υποδόριο. Τόσο ο υποδόριος όσο και ο σπλαχνικός λιπώδης ιστός αποτελούνται από μικρότερες διακριτές αποθήκες λίπους, καθεμιά από τις οποίες έχει συγκεκριμένες λειτουργίες. Ο υποδόριος λιπώδης ιστός διακρίνεται σε επιπολής και εν τω βάθει στιβάδα. Στο γυναικείο φύλο, η κατανομή του λιπώδους ιστού στις υποδόριες στιβάδες είναι 49% στην επιπολής και 51% στην εν τω βάθει, ενώ στο ανδρικό φύλο τα αντίστοιχα ποσοστά είναι 34% και 66%. Ο σπλαχνικός λιπώδης ιστός υποδιαιρείται σε οπισθοπεριτοναϊκό και ενδοπεριτοναϊκό λιπώδη ιστό, που με τη σειρά του αποτελείται από τον επιπλοϊκό και το μεσεντέριο λιπώδη ιστό. Το ενδοπεριτοναϊκό και το οπισθοπεριτοναϊκό διαμέρισμα οριοθετούνται από την πρόσθια επιφάνεια του νεφρού και την οπίσθια επιφάνεια του εντέρου. Στον άνθρωπο, το οπισθοπεριτοναϊκό λίπος αντιπροσωπεύει περίπου το 25% του συνολικού λιπώδους ιστού του σπλαχνικού διαμερίσματος (Anghel SI 2007). Τμήμα αυτών των διαμερισμάτων αποτελείται κυρίως από λευκά λιποκύτταρα και αποτελεί το λευκό λιπώδη ιστό. Ορισμένα διαμερίσματα, που είναι κυρίως φαιά, λόγω της αυξημένης άρδευσης και του μεγάλου αριθμού των μιτοχονδρίων, αντιπροσωπεύουν το φαιό λιπώδη ιστό. Το σπλαχνικό και το υποδόριο λίπος 10

20 αποτελούνται κυρίως από λευκό λιπώδη ιστό, ο οποίος επιπρόσθετα απαντά και σε μικρότερα διαμερίσματα, που περιβάλλουν άλλα όργανα, όπως την καρδιά, τους γεννητικούς αδένες και τους νεφρούς. Μετά τη γέννηση, ο φαιός λιπώδης ιστός αποτελεί το 1% του βάρους σώματος και απαντά σε διάφορες περιοχές, όπως στη μεσοπλάτια χώρα, στη μασχαλιαία χώρα, γύρω από αιμοφόρα αγγεία, κατά μήκος των μεγάλων αγγείων, της τραχείας, του οισοφάγου και του θωρακικού στομίου, αλλά και γύρω από την κοιλιακή αορτή, το πάγκρεας, τα επινεφρίδια και τους νεφρούς (Cinti S 2005, Fukuchi K 2003) Ιστολογική περιγραφή Η μορφολογία των φαιών και των λευκών λιποκυττάρων παρουσιάζει σημαντικές διαφορές. Μακροσκοπικά, ο λευκός λιπώδης ιστός έχει χρώμα από λευκό έως υποκίτρινο, σε αντίθεση με το φαιό, ο οποίος έχει καστανό χρώμα, λόγω των πολυάριθμων τριχοειδών και του μεγάλου αριθμού χρωματισμένων εξαιτίας του κυτοχρώματος μιτοχονδρίων. Τα λευκά λιποκύτταρα είναι σφαιρικά και επομένως καταλαμβάνουν το μέγιστο δυνατό όγκο στο μικρότερο δυνατό χώρο. Η διάμετρός τους ποικίλει σημαντικά, από 30-70μm, ανάλογα με το διαμέρισμα στο οποίο βρίσκονται. Τα λευκά λιποκύτταρα περιέχουν στο κυτταρόπλασμα μία μεγάλη μονόχωρη κεντρική λιποσταγόνα, το μέγεθος της οποίας μπορεί να υπερβαίνει και τα 50μm. Η λιπιδική σταγόνα καταλαμβάνει την πλειονότητα του ενδοκυττάριου χώρου, συμπιέζοντας τον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα στην περιφέρεια, όπου σχηματίζουν δομή ομοιάζουσα με «δακτύλιο» (Εικόνα 3). Ως συνέπεια αυτής της διαδικασίας, τα κύτταρα παρουσιάζονται με έκκεντρο αποπλατυσμένο πυρήνα. Το παχύτερο τμήμα του κυτταροπλάσματος περιέχει σύμπλεγμα Golgi, μιτοχόνδρια, μόλις αναπτυγμένες δεξαμενές αδρού ενδοπλασματικού δικτύου και ελεύθερα ριβοσωμάτια. Ο κυτταροπλασματικός κρίκος που περιβάλλει τα σταγονίδια λίπους περιέχει κυστίδια λείου ενδοπλασματικού δικτύου, ενδεχομένως μικροσωληνίσκους και πολυάριθμα πινοκυτταρικά κυστίδια. 11

21 Εικόνα 3. Ιστολογική εικόνα λευκού λιπώδους ιστού Τα φαιά λιποκύτταρα είναι μικρότερα από τα λευκά λιποκύτταρα, με μέγεθος που κυμαίνεται μεταξύ 20 και 40μm και έχουν πολυγωνικό σχήμα. Ο πυρήνας είναι σφαιρικός και κατέχει κεντρική θέση στο λιποκύτταρο. Το κυτταρόπλασμα περιέχει μεγάλο αριθμό σταγονιδίων λίπους διαφορετικού μεγέθους. Χαρακτηριστικό της ιστολογικής δομής των φαιών λιποκυττάρων είναι τα πολυάριθμα μιτοχόνδρια με πολλές μακριές ακρολοφίες στο κυτταρόπλασμα, ενώ το ενδοπλασματικό δίκτυο δεν είναι ιδιαίτερα αναπτυγμένο (Εικόνα 4) (Avram AS 2005, Cinti S 2005). Εικόνα 4. Ιστολογική δομή του φαιού λιπώδους ιστού σε φωτονικό μικροσκόπιο (επάνω) και δομή φαιού λιποκυττάρου σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο διέλευσης (κάτω). L: λιποσταγονίδια, N: πυρήνας, M: μιτοχόνδρια (Ross MH 2006, Cinti S 2007) 12

22 Η μορφολογία των λιποκυττάρων δεν αρκεί για τη διάκριση των φαιών από τα λευκά λιποκύτταρα. Αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι τα φαιά λιποκύτταρα μπορεί να εμφανίζονται μονόχωρα όταν δεν είναι διεγερμένα. Αντίστοιχα, η μορφολογία των λευκών λιποκυττάρων δύναται να μεταβληθεί κατά τη διάρκεια νηστείας. Τα λευκά λιποκύτταρα όταν το λιπιδικό τους περιεχόμενο ελαττωθεί χάνουν το σφαιρικό σχήμα και μπορεί να εμφανίζονται ως πολύχωρα κύτταρα. Μάλιστα, η συγκεκριμένη εμφάνιση ενδέχεται να αφορά σε περιορισμένο αριθμό κυττάρων ενός διαμερίσματος, ενώ τα υπόλοιπα να διατηρούν το σφαιρικό σχήμα (Cinti S 2002, Himms-Hagen J 2001) Αιμάτωση Νεύρωση Τα διαμερίσματα του λευκού και του φαιού λιπώδους ιστού διαθέτουν πλούσια αγγειακή παροχή (Εικόνα 5). Εικόνα 5. Σχηματική απεικόνιση της πλούσιας αιμάτωσης του λιπώδους ιστού Ομάδες λευκών λιποκυττάρων συγκροτούν λόβια, καθένα από τα οποία αρδεύεται από ένα αρτηρίδιο και περιβάλλεται από διάφραγμα συνδετικού ιστού. Κάθε λιποκύτταρο αιματώνεται από ένα παρακείμενο τριχοειδές και παράλληλα βρίσκεται σε επαφή με ένα γλυκοπρωτεϊνικό στρώμα, όπως και με δικτυωτές ίνες, ινοβλάστες, μαστοκύτταρα και μακροφάγα (Εικόνα 6). 13

23 Εικόνα 6. Αιμάτωση του λευκού λιπώδους ιστού Συγκριτικά με το λευκό λιπώδη ιστό, ο φαιός διαθέτει πλουσιότερο αγγειακό δίκτυο, αρκετά πυκνό και με πολλαπλά τριχοειδή. Θεωρείται πως κάθε λιποκύτταρο του φαιού ιστού βρίσκεται σε επαφή με 2 έως 5 τριχοειδή και πως το 1/3 περίπου της επιφάνειάς του γειτνιάζει με αγγεία (Εικόνα 7). Η εκτεταμένη αγγείωση αυτού του ιστού, σε συνδυασμό με τα πυκνά συμπιεσμένα μιτοχόνδρια σε επίπεδο υποκυτταρικής δομής, ευθύνονται για το καστανό χρώμα του φαιού λιπώδους ιστού (Rossi ABR 2000, Cinti S 2005). Εικόνα 7. Η πυκνή αγγείωση του φαιού λιπώδους ιστού Τόσο ο λευκός όσο και ο φαιός λιπώδης ιστός νευρώνονται κυρίως από νοραδρενεργικές ίνες του συμπαθητικού νευρικού συστήματος (Εικόνα 8), ενώ υπάρχουν αναφορές και για παρασυμπαθητική νεύρωση του λιπώδους ιστού. Οι νοραδρενεργικές ίνες του λευκού λιπώδους ιστού περιορίζονται στο τοίχωμα των 14

24 τριχοειδών, ενώ στο φαιό λιπώδη ιστό, όπου η νεύρωση είναι πυκνότερη, οι νευρικές ίνες αλληλεπιδρούν επιπλέον και με την κυτταρική μεμβράνη των φαιών λιποκυττάρων μέσω «τυχαίων» συνάψεων ( incidental synapses). Μάλιστα θεωρείται πως κάθε φαιό λιποκύτταρο δέχεται μία ή περισσότερες νευρικές απολήξεις. Εικόνα 8. Δράση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος στο λευκό και φαιό λιπώδη ιστό (Dalziel K 1989) Παρόλο που ο κύριος νευροδιαβιβαστής στις νευρικές απολήξεις του λιπώδους ιστού είναι η νορεπινεφρίνη, στο φαιό λιπώδη ιστό έχουν εντοπισθεί νευρικές ίνες που περιέχουν ως νευροδιαβιβαστή νευροπεπτίδιο Y, ουσία P και calcitonin gene regulated peptide. Πρέπει επίσης να σημειωθεί η παρουσία αισθητικής νεύρωσης στο φαιό και πιθανότατα και στο λευκό λιπώδη ιστό, με πιθανό ρόλο στη ρύθμιση της ενεργειακής ισορροπίας του σώματος (Penicaud L 2000, Romijn JA 2005, Avram AS 2005). 15

25 2. Λιποκύτταρο: Ανατομική και λειτουργική μονάδα του λιπώδους ιστού 2.1. Είδη λιποκυττάρων Οι μορφολογικές διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ φαιών και λευκών λιποκυττάρων σχετίζονται άμεσα με τις λειτουργίες που επιτελούν τα κύτταρα αυτά. Όπως προαναφέρθηκε, το λευκό λιποκύτταρο αποτελείται από μία μεγάλη, κεντρική, μονόχωρη λιποσταγόνα που απωθεί τον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα στην περιφέρεια. Τα λευκά λιποκύτταρα συμμετέχουν ενεργά στο μεταβολισμό της γλυκόζης και των λιπιδίων, με τη λιποσταγόνα να εξυπηρετεί τη μακροχρόνια αποθήκευση πλούσιων σε ενέργεια ουδέτερων λιπιδίων, κυρίως τριακυλογλυκερολών (τριγλυκεριδίων) και εστέρων χοληστερόλης. Επίσης, τα λευκά λιποκύτταρα εμφανίζουν ενδοκρινή λειτουργία, συνθέτοντας και εκκρίνοντας ποικιλία βιοδραστικών μορίων. Αντίθετα, τα φαιά λιποκύτταρα αποτελούνται από πολυάριθμες, μικρές λιποσταγόνες και επομένως εμφανίζονται ως πολύχωρα κύτταρα, με κεντρικό πυρήνα και πολυάριθμα μιτοχόνδρια (Εικόνα 9). Κύρια λειτουργία των φαιών λιποκυττάρων αποτελεί η θερμογένεση. Είναι δεδομένη η παρουσία στο φαιό και λευκό λιπώδη ιστό παρόμοιων βιοχημικών μηχανισμών που ευθύνονται για τη σύνθεση και υδρόλυση λιπιδίων, καθώς και για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Όμως, ο φαιός λιπώδης ιστός εξυπηρετεί κυρίως την παραγωγή θερμότητας μέσω υδρόλυσης του περιεχομένου των λιποσταγονιδίων. Εικόνα 9. Σχηματική απεικόνιση λευκού και φαιού λιποκυττάρου (Sell H 2004) 16

26 2.2. Σύνθεση και ρόλος της λιπιδικής σταγόνας Η λιπιδική σταγόνα ή λιποσταγόνα αποτελεί σημαντική δομή του λιποκυττάρου, αφού καταλαμβάνει το μεγαλύτερο τμήμα (περίπου 95%) του συνολικού του όγκου (Εικόνα 10). Ο πυρήνας της αποτελείται από ουδέτερα λιπίδια που συντίθενται στο ενδοπλασματικό δίκτυο των λιποκυττάρων και περιβάλλονται από μονή στιβάδα φωσφολιπιδίων, προσανατολισμένων με το υδρόφοβο τμήμα προς το λιπιδικό πυρήνα και το υδρόφιλο προς την επιφάνεια του σταγονιδίου. Ο μηχανισμός με τον οποίο τα λιπίδια καταλήγουν στη λιποσταγόνα αποτέλεσε αντικείμενο έρευνας των τελευταίων ετών. Η έρευνα οδήγησε στην ανακάλυψη μιας σημαντικής οικογένειας πρωτεϊνών που συμμετέχουν στη διαδικασία και είναι η οικογένεια των PAT (perilipin-adipophilin-tip47) πρωτεϊνών. Εικόνα 10. Κατά την ωρίμανση του λιποκυττάρου, μικρά λιποσταγονίδια που παράγονται στις πρόδρομες κυτταρικές μορφές συσσωρεύονται και συνενώνονται για το σχηματισμό της λιποσταγόνας (Alberts B 2002) Η οικογένεια των PAT πρωτεϊνών χαρακτηρίζεται από δομική ομοιότητα των μελών της. Ακόμη, οι PAT πρωτεΐνες έχουν την ικανότητα σύνδεσης με τα λιπίδια των λιποσταγονιδίων. Οι πρωτεΐνες S3-12 και OXPAT/MLDP αποτελούν δύο επιπλέον μόρια με ομοιότητες στην αλληλουχία και στις ιδιότητες με τις PAT πρωτεΐνες. Η perilipin και η adipophilin, που αναφέρονται ως συστηματικά εκφραζόμενες PAT πρωτεΐνες (constitutively TAG-associated PAT proteins - CPATs), καλύπτουν την εξωτερική επιφάνεια της λιποσταγόνας και βρίσκονται σε επαφή με το κυτταρόπλασμα (Εικόνα 11). 17

27 Εικόνα 11. Απεικόνιση με ανοσοφθορισμό της κατανομής των PAT πρωτεϊνών σε μία λιποσταγόνα (Wolins NE 2006) Επίσης, έχει βρεθεί πως η adipophilin καλύπτει την εξωτερική επιφάνεια των σταγονιδίων λίπους και σε άλλα κύτταρα, πλην των λιπωδών. Η perilipin κατέχει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του λιποκυττάρου, καθώς προστατεύει τα περιεχόμενα στη λιποσταγόνα λιπίδια από την υδρολυτική δράση των κυτταροπλασματικών λιπασών, σε περιόδους που υπάρχει επάρκεια ενέργειας. Επίσης η perilipin, μετά από φωσφορυλίωση από την PKA, συμμετέχει στη ρύθμιση της λιπόλυσης που επάγεται από ορμόνες ή από αδρενεργική διέγερση (Εικόνα 12). Εικόνα 12. Η φωσφορυλίωση της perilipin και της ορμονοευαίσθητης λιπάσης (HSL) αποτελούν ρυθμιστικά βήματα στη διαδικασία της λιπόλυσης [FABP: fatty acid binding protein πρωτεΐνη συνδέουσα τα λιπαρά οξέα, ATGL: adipose triglyceride lipase λιπάση των τριγλυκεριδίων του λιπώδους ιστού] (Kraemer FB 2006) 18

28 Η adipophilin φαίνεται πως προστατεύει τα λιπίδια σε μη λιπώδη κύτταρα από υδρόλυση, ενώ δεν εμφανίζει παρόμοιο ρόλο με τη perilipin στη λιπόλυση. Τα υπόλοιπα μέλη της οικογένειας των PAT πρωτεϊνών TIP47, S3-12 και OXPAT είναι πρωτεΐνες του κυτταροπλάσματος. Όταν συντίθενται νέα σταγονίδια λίπους, οι πρωτεΐνες αυτές αναλαμβάνουν την κάλυψή τους για την έξοδο από το ενδοπλασματικό δίκτυο και τη μεταφορά στην κεντρική λιποσταγόνα (Εικόνα 13). Για το λόγο αυτό αναφέρονται και ως ανταλλάξιμες PATs (exchangeable PATs EPATs) (Brasaemle DL 2007, Wolins NE 2006, Brown DA 2001). Εικόνα 13. Μοντέλο σχηματισμού κυστιδίου που περιέχει τριακυλογλυκερόλες (TAGs). (α) Οι πρωτείνες EPAT συγκεντρώνουν τις TAGs σε ένα φακοειδή σχηματισμό. (β) Οι EPATs με πιθανή συμβολή και άλλων πρωτεϊνών του κυτταροπλάσματος οδηγούν στην εκβλάστηση των κυστιδίων που περιέχουν TAGs (Wolins NE 2006) 2.3. Φυσιολογικός ρόλος των λευκών λιποκυττάρων Μεταβολισμός λιπιδίων Μετά από γεύμα, τα λιποκύτταρα αποθηκεύουν προσωρινά τα προϊόντα της πέψης με τη μορφή τριακυλογλυκερολών (3 μόρια λιπαρών οξέων συνδεμένα με εστερικό δεσμό με ένα μόριο γλυκερόλης). Η φύση των υδρόφοβων λιπαρών οξέων και η υψηλή θερμιδική τους αξία καθιστά τα μόρια κατάλληλα για αποθήκευση σε μεγάλη πυκνότητα στα λιποκύτταρα. Το λιποκύτταρο είναι ικανό να αποθηκεύσει μεγάλα ποσά τριγλυκεριδίων στα ενδοκυττάρια αποθηκευτικά σταγονίδια, που μπορούν να υπερβούν τα 50μm σε διάμετρο. Αντίθετα, σε περίοδο νηστείας, το 19

29 λιποκύτταρο διαθέτει βιοχημικούς μηχανισμούς υδρόλυσης των τριγλυκεριδίων σε ελεύθερα λιπαρά οξέα και γλυκερόλη. Στη συνέχεια, αποδίδει τα προϊόντα της υδρόλυσης στην κυκλοφορία (Εικόνα 14). Εικόνα 14. Η απελευθέρωση λιπαρών οξέων από τα λιποκύτταρα στην κυκλοφορία και η παραγωγή ATP από τα ελεύθερα λιπαρά οξέα μέσω β-οξείδωσης Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα χρησιμοποιούνται από τους ιστούς, κυρίως μέσω β- οξείδωσης, για την παραγωγή ενέργειας (ATP), ενώ η γλυκερόλη επαναχρησιμοποιείται από το ήπαρ για τη σύνθεση τριακυλογλυκερολών (Εικόνα 15). Τα τριγλυκερίδια διαθέτουν τη μοναδική ικανότητα αποθήκευσης πολύ μεγαλύτερων ποσών ενέργειας από το γλυκογόνο, γεγονός που καθιστά πολύτιμη τη σύνθεση, αλλά και τον ελεγχόμενο καταβολισμό τους για τη συνεχή παροχή ενέργειας στον οργανισμό, ακόμα και σε περιόδους παρατεταμένης νηστείας. 20

30 Εικόνα 15. Η τύχη των ελεύθερων λιπαρών οξέων και της γλυκερόλης μετά τη λιπόλυση Η ρύθμιση του μεταβολισμού των λιπιδίων ελέγχεται από τρεις βασικές κυτταρικές λειτουργίες: την πρόσληψη λιπαρών οξέων, τη λιπογένεση (σύνθεση λιπαρών οξέων και τριγλυκεριδίων) και τη λιπόλυση (υδρόλυση τριγλυκεριδίων). Καθεμιά από τις μεταβολικές αυτές διαδικασίες μεταβάλλεται ανταποκρινόμενη σε εξωκυττάρια ερεθίσματα, όπως η ινσουλίνη, η κορτιζόλη, οι κατεχολαμίνες, η αυξητική ορμόνη, η τεστοστερόνη, τα ελεύθερα λιπαρά οξέα και οι κυτταροκίνες (Εικόνα 16). Τα λιπαρά οξέα που χρησιμοποιούνται από τα λιποκύτταρα προέρχονται κυρίως από τα ελεύθερα λιπαρά οξέα του πλάσματος και λιγότερο από τη de novo σύνθεση στο κυτταρόπλασμα. Το σύνολο των κυκλοφορούντων λιπαρών οξέων συμπεριλαμβάνει αυτά που προσλαμβάνονται με την τροφή και αυτά που απελευθερώνονται από τα λιποκύτταρα με τη λιπόλυση. Η πρόσληψη των λιπαρών οξέων διευκολύνεται με την εξωκυττάρια δράση της λιποπρωτεϊνικής λιπάσης, που επηρεάζεται από τη θρεπτική και ενδοκρινική κατάσταση του οργανισμού. 21

31 Εικόνα 16. Σύνοψη των διαδικασιών πρόσληψης λιπαρών οξέων και λιπογένεσης (αριστερά) και λιπόλυσης (δεξιά). AC: αδενυλική κυκλάση, ACS: συνθετάση του ακυλο-συνενζύμου Α, ap2: λιποκυτταρική πρωτεΐνη συνδέουσα τα λιπαρά οξέα, α 2 -AR: α 2 -αδρενεργικός υποδοχέας, β-ar: β- αδρενεργικός υποδοχέας, FATP: μεταφορική πρωτεΐνη των λιπαρών οξέων, FFA: ελεύθερα λιπαρά οξέα, GI: ανασταλτική G-πρωτεΐνη, GS: διεγερτική G-πρωτεΐνη, Glut4: ινσουλινοευαίσθητος μεταφορέας γλυκόζης, IR: υποδοχέας ινσουλίνης, HSL: ορμονοευαίσθητη λιπάση, LPL: λιποπρωτεϊνική λιπάση, PDE3B: φωσφοδιεστεράση-3β του κυκλικού AMP, PKA: πρωτεϊνική κινάση A (Avram AS 2005) Η διαδικασία της λιπόλυσης περιλαμβάνει τη σταδιακή υδρόλυση των τριγλυκεριδίων σε διγλυκερίδια, μονογλυκερίδια και τελικά γλυκερόλη και λιπαρά οξέα. Συνήθως η λιπόλυση είναι πλήρης, με προϊόντα 3 μόρια ελεύθερων λιπαρών οξέων και ένα μόριο γλυκερόλης. Βέβαια πρέπει να σημειωθεί πως η απελευθέρωση στο αίμα των προϊόντων της λιπόλυσης από το λευκό λιποκύτταρο δεν γίνεται σε αυτή την αναλογία. Επίσης, στο λευκό λιπώδη ιστό σε αντίθεση με το φαιό τα λιπαρά οξέα ελάχιστα χρησιμοποιούνται για β-οξείδωση, αλλά χρησιμεύουν ως πρώτη ύλη για την επανασύνθεση τριγλυκεριδίων. Επομένως, τα λιπαρά οξέα απελευθερώνονται σε μικρότερο βαθμό από ότι παράγονται. Από την άλλη πλευρά, η γλυκερόλη εκκρίνεται σχεδόν αυτούσια στο αίμα, λόγω της περιορισμένης παρουσίας κινάσης της γλυκερόλης στα λιποκύτταρα, γεγονός που μειώνει το μεταβολισμό της ουσίας από αυτά. Η λιπόλυση καταλύεται από τρία ένζυμα, τη λιπάση των μονογλυκεριδίων (monoglyceride lipase MGL), που 22

32 καταλύει την υδρόλυση των μονογλυκεριδίων σε γλυκερόλη και λιπαρά οξέα, την ορμονοευαίσθητη λιπάση (hormone sensitive lipase HSL), που καταλύει την υδρόλυση των τριγλυκεριδίων σε διγλυκερίδια και την υδρόλυση των διγλυκεριδίων σε μονογλυκερίδια, και την ειδική για το λιπώδη ιστό λιπάση των τριγλυκεριδίων (adipose-tissue-specific triglyceride lipase ATGL), που καταλύει την υδρόλυση των τριγλυκεριδίων σε διγλυκερίδια και λιπαρά οξέα. Το σημαντικότερο ένζυμο για τη διαδικασία της λιπόλυσης είναι η ορμονοευαίσθητη λιπάση, γιατί είναι το μόνο ένζυμο που υφίσταται ορμονικό έλεγχο. Η διαδικασία της λιπόλυσης υπόκειται σε αυστηρή ρύθμιση (Εικόνα 17). Εικόνα 17. Ρύθμιση της λιπόλυσης στα ανθρώπινα λιποκύτταρα. β 1,2,3 : β 1,2,3 -αδρενεργικοί υποδοχείς, α2α: α 2 Α- αδρενεργικός υποδοχέας, G i,s : ανασταλτική (i) και διεγερτική (s) G-πρωτεΐνη, AC: αδενυλική κυκλάση, NPRA: Α υποδοχέας νατριουρητικού πεπτιδίου, GC: γουανυλική κυκλάση, PKG: εξαρτώμενη από το c-gmp πρωτεϊνική κινάση, PKA: πρωτεϊνική κινάση A, p44/42 και JNK: μονοπάτι MAPKs, TNFR-1: υποδοχέας-1 του TNF-α, ATGL: ειδική για το λιπώδη ιστό λιπάση των τριγλυκεριδίων, HSL: ορμονοευαίσθητη λιπάση, MGL: λιπάση των μονογλυκεριδίων, TG: τριγλυκερίδια, DG: διγλυκερίδια, MG: μονογλυκερίδια, FA: λιπαρά οξέα, IR: υποδοχέας ινσουλίνης, IRS-1,2: υποστρώματα 1 και 2 του υποδοχέα ινσουλίνης, PI3K: κινάση της φωσφατιδυλοϊνοσιτόλης-3, PDE-3: φωσφοδιεστεράση-3 (Arner P 2005) 23

33 Γενικά, παρατηρείται σημαντική ημερήσια διακύμανση στα επίπεδα των κυκλοφορούντων στο αίμα λιπαρών οξέων και γλυκερόλης, γεγονός που υποδεικνύει την επίδραση ορμονικών και άλλων ρυθμιστικών μηχανισμών. Στον άνθρωπο, οι κατεχολαμίνες ασκούν άμεσο έλεγχο στη λιπόλυση. Μέσω των β- υποδοχέων διεγείρουν τη διαδικασία, ενώ μέσω των α-υποδοχέων την αναστέλλουν. Υπάρχει λεπτή ισορροπία μεταξύ των δύο δράσεων, με τη λιπολυτική να επικρατεί στις περισσότερες περιπτώσεις. Επίσης, τα νατριουρητικά πεπτίδια είναι ισχυροί επαγωγείς της λιπόλυσης, ενώ η ινσουλίνη την αναστέλλει. Ακόμη, μακροχρόνια δράση της GH ενισχύει τη λιπόλυση. Από την άλλη πλευρά, η ρύθμιση της διαδικασίας γίνεται και με παρακρινή τρόπο, όπου συμμετέχουν ουσίες εκκρινόμενες από τα λιποκύτταρα και τα κύτταρα του στρώματος του λιπώδους ιστού, όπως είναι η αδενοσίνη, οι προσταγλανδίνες και οι κυτταροκίνες, ειδικά ο TNF-α. Επιπρόσθετοι παράγοντες που επιδρούν στη διαδικασία της λιπόλυσης είναι το φύλο, η ηλικία, η φυσική δραστηριότητα, η διατροφή, η γενετική ποικιλομορφία, καθώς και η ετερογένεια των αποθηκών λίπους (Arner P 2005, Large V 2004, Arner P 2007) Μεταβολισμός γλυκόζης Η συμμετοχή στο μεταβολισμό της γλυκόζης αποτελεί μία επιπλέον σημαντική μεταβολική λειτουργία των λιποκυττάρων (Εικόνα 18). Τα λιποκύτταρα, τα σκελετικά και τα καρδιακά μυικά κύτταρα, είναι τα μόνα γνωστά κύτταρα που εκφράζουν τον ινσουλινοεξαρτώμενο μεταφορέα γλυκόζης GLUT4, ο οποίος μεσολαβεί στη μεταγευματική μεταφορά της γλυκόζης από το αίμα στο εσωτερικό των κυττάρων, για χρησιμοποίηση και αποθήκευση. Στα λιποκύτταρα η γλυκόζη, μέσω της γλυκόλυσης, παρέχει το υπόστρωμα για τη de novo σύνθεση γλυκερόλης και λιπαρών οξέων. Η μεταβολική δράση των λιποκυττάρων επηρεάζει το μεταβολισμό της γλυκόζης και σε άλλους ιστούς. Η αυξημένη λιπόλυση των τριγλυκεριδίων στα λιποκύτταρα αυξάνει τα επίπεδα των κυκλοφορούντων λιπαρών οξέων. Η αύξηση αυτή επιδρά αρνητικά στην ηπατική κάθαρση της ινσουλίνης, και στην επαγόμενη από την ινσουλίνη καταστολή της ηπατικής παραγωγής γλυκόζης. Αντίθετα, τα ελεύθερα λιπαρά οξέα αυξάνουν το ρυθμό ηπατικής γλυκονεογένεσης. Συνολικά, το 24

34 αποτέλεσμα των υψηλών επιπέδων ελεύθερων λιπαρών οξέων είναι η υπεργλυκαιμία. Παράλληλα, τα λιπαρά οξέα αυξάνουν την αντίσταση των σκελετικών μυών στην ινσουλίνη και σε συνδυασμό με την αντισταθμιστική αύξηση της επαγόμενης από τη γλυκόζη έκκριση ινσουλίνης και την ελαττωμένη απομάκρυνση της τελευταίας από το ήπαρ ενισχύουν την περιφερική υπερινσουλιναιμία (Ducluzeau PH 2002, Wajchenberg BL 2000). Εικόνα 18. Η πρόσληψη και ο μεταβολισμός της γλυκόζης από τους ιστούς και η επίδραση της ινσουλίνης στη ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης πλάσματος (Saltiel AR 2001) Ενδοκρινής λειτουργία Το λιποκύτταρο αποτελεί σημαντική βιοσυνθετική μηχανή. Είναι πηγή πολλών βιοδραστικών πεπτιδίων και έτσι επηρεάζει τη λειτουργία πολλών οργάνων και ιστών, συμπεριλαμβανομένου και του ίδιου του λιπώδους ιστού, με αυτοκρινή, παρακρινή και ενδοκρινή τρόπο. Παρόλο που οι περισσότεροι παράγοντες που εκκρίνονται από τα λιποκύτταρα ρυθμίζουν το μεταβολισμό αυτών με αυτοκρινή ή παρακρινή τρόπο, σημαντικός αριθμός προϊόντων των λιποκυττάρων εισέρχονται στην κυκλοφορία και έχουν ενδοκρινή δράση. Αφενός η παραγωγή μεγάλου αριθμού κυτταροκινών από το λιπώδη ιστό και αφετέρου η δομική ομοιότητα ορισμένων από τα πρωτεϊνικά προϊόντα του με τις κυτταροκίνες οδήγησαν στην επικράτηση του όρου «λιποκίνες» για τα πεπτιδικά προϊόντα του λιπώδους ιστού 25

35 (Εικόνα 19). Οι λιποκίνες και η ενδοκρινής λειτουργία του λιπώδους ιστού αναλύονται στο αντίστοιχο κεφάλαιο (Trayhurn P 2001). Εικόνα 19. Η ενδοκρινής λειτουργία του λιποκυττάρου (Trayhurn P 2004) 2.4. Φυσιολογικός ρόλος των φαιών λιποκυττάρων Τα φαιά λιποκύτταρα εκφράζουν πολλά κοινά και ειδικά για το λιπώδη ιστό γονίδια με τα λευκά λιποκύτταρα, κυρίως αυτά που αφορούν στη σύνθεση και στην υδρόλυση των λιπιδίων. Ακόμη, εκκρίνουν ορμόνες που ρυθμίζουν την ενεργειακή ομοιόσταση, όπως η λεπτίνη. Παρόλα αυτά, τα φαιά λιποκύτταρα εκφράζουν ειδικά πρωτεΐνες που προσδίδουν διαφορετικό ρόλο, ανεξάρτητο από αυτόν του λευκού λιποκυττάρου. Η μιτοχονδριακή πρωτεΐνη UCP-1 (θερμογενίνη), ειδική για το φαιό λιπώδη ιστό, ευθύνεται για τη βασική λειτουργία των φαιών λιποκυττάρων, δηλαδή τη μετατροπή της ενέργειας που προσλαμβάνεται από την τροφή σε θερμότητα (Εικόνα 20). Η δραστηριότητα της UCP-1 πυροδοτείται από αδρενεργική διέγερση μέσω του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Στον άνθρωπο είναι αυξημένη στη νεογνική ηλικία, όπου απαιτείται παραγωγή θερμότητας, αλλά και στην έκθεση στο κρύο ή σε εμπύρετη κατάσταση. Από φυσιολογική άποψη, η θερμότητα που παράγεται από το φαιό λιπώδη ιστό και η επακόλουθη ελάττωση της απόδοσης του 26

36 μεταβολισμού έχει σημαντικές επιπτώσεις. Με τον τρόπο αυτό ο φαιός λιπώδης ιστός εκτός από την παροχή ενός σημαντικού μηχανισμού προσαρμογής με την άμεση ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος λειτουργεί και προστατευτικά ενάντια στην ανάπτυξη παχυσαρκίας. Εικόνα 20. Θερμογενίνη (UCP-1) και παραγωγή θερμότητας Η θερμογένεση διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε όλες τις μεταβολικές διαδικασίες και διακρίνεται σε δύο βασικές κατηγορίες, την υποχρεωτική και τη δυνητική. Η υποχρεωτική θερμογένεση αποτελεί αναγκαία για τη ζωή διαδικασία και επιτελείται διαρκώς, ενώ η δυνητική θερμογένεση αντιπροσωπεύει την παραγωγή θερμότητας που μπορεί να ενεργοποιηθεί και να διακοπεί ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες. Η δυνητική θερμογένεση περιλαμβάνει διάφορες υποκατηγορίες: την εκούσια δραστηριότητα (άσκηση), την ακούσια (συμπαθητική νευρική) δραστηριότητα, την επαγόμενη από τη δίαιτα θερμογένεση, τον επαγόμενο από το κρύο τρόμο και τη θερμογένεση χωρίς τρόμο. Η θερμορυθμιστική θερμογένεση, που ενεργοποιείται για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος ως απάντηση στην αυξημένη απώλεια θερμότητας, παρατηρείται στο φαιό λιπώδη ιστό και στους μύες σε ποικίλο βαθμό, ανάλογα με τον προηγούμενο εγκλιματισμό στο περιβάλλον. Η απότομη έκθεση στο κρύο 27

37 επάγει τη θερμογένεση με τρόμο, διαδικασία που δύναται να αυξήσει το μεταβολικό ρυθμό έως και 4 φορές. Η παρατεινόμενη έκθεση στο κρύο επάγει τη διαδικασία εγκλιματισμού με θερμογένεση χωρίς τρόμο στο φαιό λιπώδη ιστό, μια διαδικασία που περιλαμβάνει υπερπλαστική και υπερτροφική ανάπτυξη του ιστού, εκσεσημασμένη μιτοχονδριογένεση και εκλεκτική αύξηση του περιεχομένου των φαιών λιποκυττάρων σε UCP-1. Επιπλέον παραγωγή θερμότητας από τα φαιά λιποκύτταρα παρατηρείται και σε καταστάσεις που απαιτείται περισσότερη θερμότητα, όπως κατά τη διάρκεια φυσιολογικού stress μεταγεννητικά ή σε εμπύρετη κατάσταση. Η παραγωγή θερμότητας από το φαιό λιπώδη ιστό πραγματοποιείται με τη βοήθεια της UCP-1 κατά τη διάρκεια της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης (Εικόνα 21). Η συγκεκριμένη πρωτεΐνη είναι απαραίτητη για τη θερμογένεση χωρίς τρόμο και εντοπίζεται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Οι ανηγμένοι μεταφορείς ηλεκτρονίων NADH και FADH 2 που παράγονται από την οξείδωση των λιπαρών οξέων και το μεταβολισμό της γλυκόζης επανοξειδώνονται από ενζυμικά συμπλέγματα της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων (αναπνευστική αλυσίδα), που βρίσκονται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Εικόνα 21. Η θέση της UCP-1 στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη σε γειτνίαση με τα ένζυμα της αναπνευστικής αλυσίδας επιτρέπει τη μετατροπή της ενέργειας από την οξείδωση λιπαρών οξέων σε θερμότητα 28

38 Καθώς τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από τα NADH και FADH 2 μετακινούνται στην αναπνευστική αλυσίδα, πρωτόνια αντλούνται από το στρώμα των μιτοχονδρίων και μετακινούνται στο διαμεμβρανικό χώρο, παράγοντας μια ηλεκτροχημική βαθμίδωση κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης. Στους περισσότερους ιστούς, η ενέργεια από την κινητήρια δύναμη των πρωτονίων χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ADP σε ATP, από την ATPάση, ένα ενζυμικό σύμπλεγμα που διαταράσσει την ηλεκτροχημική βαθμίδωση αντλώντας τα πρωτόνια πίσω στο μιτοχονδριακό στρώμα (Εικόνα 22). Εικόνα 22. (Α) Η UCP-1 εντοπίζεται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, όπου αποσυνδέει την οξείδωση των υποστρωμάτων από τη σύνθεση ATP, με αποτέλεσμα την απώλεια ενέργειας με μορφή θερμότητας. (Β) Η κατανάλωση ενέργειας μέσω θερμογένεσης στο φαιό λιπώδη ιστό ρυθμίζεται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα (SNS) με απελευθέρωση νοραδρεναλίνης (NA). Η αυξημένη δραστηριότητα του συμπαθητικού οδηγεί σε ενεργοποίηση του β 3 -AR (αδρενεργικού υποδοχέα), αυξημένη παραγωγή camp και ενεργοποίηση της PKA. Επιπλέον, η λιποπρωτεϊνική λιπάση (LPL) διεγείρεται για να αυξήσει την πρόσληψη λιπαρών οξέων (FFA) από το κύτταρο. Η ενεργοποίηση της PKA έχει άμεση δράση στη λιπόλυση και αυξάνει τη διαθεσιμότητα υποστρωμάτων για θερμογένεση. Η επίδραση της χρόνιας ενεργοποίησης της PKA περιλαμβάνει βιογένεση μιτοχονδρίων, διαφοροποίηση των φαιών λιποκυττάρων και αυξημένη έκφραση UCP-1 (TG: τριακυλογλυκερόλες, FFA: ελεύθερα λιπαρά οξέα, HSL: ορμονοευαίσθητη λιπάση, PKA: πρωτεϊνική κινάση Α) (Sell H 2004) 29

39 Στα φαιά λιποκύτταρα, η UCP-1 παρέχει εναλλακτικό τρόπο επανόδου των πρωτονίων στο μιτοχονδριακό στρώμα, αποσυνδέοντας (uncoupling) την οξείδωση των υποστρωμάτων από τη σύνθεση ATP. Η αυξημένη οξείδωση υποστρωμάτων, που επιταχύνεται χωρίς τον περιορισμό της ATPάσης, σε συνδυασμό με την αυξημένη διαρροή πρωτονίων κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης που μεσολαβείται από τη UCP-1, οδηγεί σε απώλεια ενέργειας με τη μορφή θερμότητας (Εικόνα 23). Εικόνα 23. Η ενεργοποίηση των UCP πρωτεϊνών προκαλέι αυξημένη θερμογένεση, που οδηγεί σε μειωμένη αποθήκευση λίπους Ο ρυθμός της θερμογένεσης που μεσολαβείται από τη UCP-1 ελέγχεται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, η δραστηριότητα του οποίου ρυθμίζεται από τον υποθάλαμο. Το σήμα για τη θερμογένεση μεταδίδεται μέσω της νοραδρεναλίνης που απελευθερώνεται από νευρικές απολήξεις σε τυχαίες ( incidental ) συνάψεις παρακείμενες σε φαιά λιποκύτταρα. Η νοραδρεναλίνη διεγείρει α- και β- αδρενεργικούς υποδοχείς, πυροδοτώντας πολλές κυτταρικές λειτουργίες, όπως τη 30

40 λιπόλυση, τον πολλαπλασιασμό των φαιών λιποκυττάρων, τη μιτοχονδριογένεση και την αυξημένη έκφραση και ενεργοποίηση της UCP-1. Ενδιαφέρον παρουσιάζει ο β 3 -AR (αδρενεργικός υποδοχέας) που εκφράζεται σε μεγάλο βαθμό στα φαιά λιποκύτταρα και καθοδηγεί την αλυσίδα γεγονότων απαραίτητων για την παραγωγή θερμότητας. Ο β 3 -AR ενεργοποιεί τη λιπόλυση, οπότε απελευθερώνονται λιπαρά οξέα από τις ενδοκυττάριες αποθήκες λιπιδίων. Τα λιπαρά οξέα μετατρέπονται σε acyl-coa, υφίστανται β-οξείδωση και παράγουν την ηλεκτροχημική βαθμίδωση κατά μήκος της μιτοχονδριακής μεμβράνης. Παράλληλα, τα λιπαρά οξέα εμπλέκονται στη φυσιολογική ενεργοποίηση της UCP-1. Άλλοι πιθανοί ρυθμιστές της ενεργοποίησης της UCP-1 είναι το ρετινοϊκό οξύ και η τριιωδοθυρονίνη, η δράση των οποίων αυξάνει τόσο την ενεργοποίηση της UCP-1 όσο και τη μεταγραφή του γονιδίου της. Τέλος, η ανακάλυψη 4 ακόμη ισομορφών uncoupling proteins (UCP-2,-3,-4,-5) πιθανόν να αναδείξει το ρόλο των τελευταίων (Sell H 2004, Mostyn A στη ρύθμιση της ενεργειακής ισορροπίας και του σωματικού βάρους 2004, Jezek P 2004). 31

41 3. Ενδοκρινής λειτουργία του λιπώδους ιστού 3.1. Εκκριτικά προϊόντα του λιπώδους ιστού Η εδραιωμένη άποψη για την παθητική λειτουργία του λιπώδους ιστού έχει αναθεωρηθεί ριζικά από το 1994 και μετέπειτα. Η ανακάλυψη της λεπτίνης, μιας παραγόμενης από το λιπώδη ιστό ουσίας με μεγάλο εύρος δράσεων, απέδειξε ότι ο λιπώδης ιστός είναι ικανός να εκπέμπει σήματα που ρυθμίζουν την πρόσληψη τροφής και το ενεργειακό ισοζύγιο. Έκτοτε, έχει διαπιστωθεί ότι τα κύτταρα του λιπώδους ιστού παράγουν και εκκρίνουν πολυάριθμα μόρια στο περιβάλλον τους, με σκοπό τη ρύθμιση φυσιολογικών λειτουργιών (Εικόνα 24). Παρόλο που η ποσότητα των εκκρινόμενων ουσιών από κάθε κύτταρο είναι πολύ μικρή, και με δεδομένο ότι ο λιπώδης ιστός συνολικά αποτελεί το μεγαλύτερο όργανο του ανθρώπινου σώματος, η ολική ποσότητα των ουσιών είναι ικανή να επηρεάσει σημαντικές λειτουργίες. Επιπλέον, η πυκνή αιμάτωση του λιπώδους ιστού επιτρέπει στις ουσίες που παράγονται να δρουν τόσο με αυτοκρινή και παρακρινή όσο και με ενδοκρινή τρόπο. Εικόνα 24. Οι σημαντικότερες λειτουργίες του λευκού λιποκυττάρου (Avram AS 2005) 32

42 Οι εκκρινόμενοι από το λιπώδη ιστό ειδικά το λευκό παράγοντες ασκούν δράση σε ποικίλα βιολογικά συστήματα, όπως στην ενεργειακή ομοιόσταση (μεταβολισμός λιπιδίων, ευαισθησία στην ινσουλίνη, ρύθμιση της όρεξης, θερμογένεση), στο ανοσοποιητικό σύστημα, στην αναπαραγωγική λειτουργία, στην αιμόσταση, στην αρτηριακή πίεση και στην αγγειογένεση. Ο λιπώδης ιστός, πλέον, λόγω της σημαντικής εκκριτικής λειτουργίας και του ορμονικού ελέγχου πολλών λειτουργιών, θεωρείται ως ένας μεγάλος ενδοκρινής αδένας μάλιστα συχνά (Hauner H 2004, Ronti T 2006, Sethi JK 2007, Cinti S αναφέρεται και ως «λιπώδες όργανο» (Εικόνα 25) 2005). Εικόνα 25. Η εκκριτική λειτουργία του λιπώδους ιστού τον καθιστά ικανό να ρυθμίζει πολλές φυσιολογικές λειτουργίες Σημαντική για τη ρύθμιση της λειτουργίας του λιπώδους ιστού είναι η παρουσία κυττάρων του στρώματος του λιπώδους ιστού εκτός από τα λιποκύτταρα. Αυτά περιλαμβάνουν περικύτταρα και ενδοθηλιακά κύτταρα, μονοκύτταρα, μακροφάγα και πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα (περιλαμβανομένων των προλιποκυττάρων). Πολλά από τα κύτταρα του στρώματος και κυρίως τα μακροφάγα, τα προλιποκύτταρα και τα ενδοθηλιακά κύτταρα συμβάλλουν στην 33

43 (Hauner H 2004, Sethi παραγωγή ορισμένων από τα εκκριτικά προϊόντα του λιπώδους ιστού JK 2007). Η αναγνώριση πολυάριθμων εκκριτικών προϊόντων του λιπώδους ιστού καθιστά σαφή την ύπαρξη ενός απαρτιωμένου δικτύου επικοινωνίας του λιπώδους ιστού με άλλους ιστούς και όργανα, όπως οι σκελετικοί μύες, ο φλοιός των επινεφριδίων, ο εγκέφαλος και το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, με σκοπό τη ρύθμιση πληθώρας βιολογικών λειτουργιών. Η ετερογένεια των προϊόντων που εκκρίνει ο λιπώδης ιστός είναι αξιοσημείωτη. Τα λιποκύτταρα, εκτός από πεπτίδια και πρωτεΐνες, εκκρίνουν προσταγλανδίνες, στεροειδείς ορμόνες και πιθανόν και άλλα μη πρωτεϊνικά, χαμηλού μοριακού βάρους μόρια που συμμετέχουν στις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ λιποκυττάρων και άλλων οργάνων. Τα πλέον ενδιαφέροντα εκκρινόμενα προϊόντα του λιπώδους ιστού από φυσιολογική άποψη είναι οι λιποκίνες. Με τον όρο αυτό περιγράφονται όλα τα πρωτεϊνικής φύσης μόρια που συντίθενται και εκκρίνονται από τα λιποκύτταρα (Trayhurn P 2004). Είναι αξιοσημείωτη η δομική και λειτουργική ετερογένεια, ακόμα και μεταξύ των λιποκινών. Έτσι, οι λιποκίνες περιλαμβάνουν κλασικές κυτταροκίνες (όπως ο TNF-α και η IL-6), χημειοκίνες (όπως η MCP-1), πρωτεΐνες της εναλλακτικής οδού του συμπληρώματος (όπως η adipsin), πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην αγγειακή αιμόσταση (όπως ο PAI-1), τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης (όπως το αγγειοτενσινογόνο), την ομοιόσταση της γλυκόζης (όπως η RBP και η αντιπονεκτίνη), τη ρύθμιση της πρόσληψης τροφής (όπως η λεπτίνη), την αγγειογένεση (όπως ο VEGF), αλλά και νεότερα μόρια (όπως η visfatin και η apelin) (Εικόνα 26) (Ronti T 2006, Trayhurn P 2006, Trayhurn P 2005b). Εικόνα 26. Κύρια εκκριτικά προϊόντα του λιπώδους ιστού 34

44 Φλεγμονώδεις κυτταροκίνες και χημειοκίνες Ο TNF-α είναι μια πολυδύναμη κυτταροκίνη με διάφορες ανοσολογικές λειτουργίες. Αρχικά περιγράφηκε ως αιτία νέκρωσης όγκων σε σηπτικά ζώα και συσχετίστηκε με καταστάσεις που προκαλούν καχεξία, όπως ο καρκίνος και η λοίμωξη. Στον ανθρώπινο λιπώδη ιστό, ο TNF-α συντίθεται και εκκρίνεται από λιποκύτταρα και κύτταρα του στρώματος (Εικόνα 27). Τα επίπεδα του mrna του TNF-α συσχετίζονται με το δείκτη μάζας σώματος (BMI), το επί τοις εκατό ποσοστό λίπους σώματος και την υπερινσουλιναιμία. Η απώλεια βάρους ελαττώνει τα επίπεδα TNF-α, αλλά η χορήγηση εξουδετερωτικών του TNF-α αντισωμάτων σε διαβητικούς ασθενείς δε μεταβάλλει τα επίπεδα γλυκόζης ή την ευαισθησία στη ινσουλίνη. Ο TNF-α στη συστηματική κυκλοφορία εκκρίνεται κυρίως από μακροφάγα που συγκεντρώνονται στο λιπώδη ιστό παχύσαρκων, ενώ τα λιποκύτταρα παράγουν κυρίως μια μη εκκρινόμενη, συνδεόμενη στην κυτταρική μεμβράνη μορφή του (Weisberg SP 2003, Xu H 2002). Εικόνα 27. Τα λιποκύτταρα εμφανίζουν ομοιότητες με τα μακροφάγα ως προς την έκφραση μεταγραφικών παραγόντων και κυτταροκινών (FABPs: fatty acid binding proteins - πρωτεΐνες συνδέουσες τα λιπαρά οξέα, LXR: liver X receptor - ηπατικός υποδοχέας Χ, PPAR: peroxisome proliferator-activated receptor) (Wellen KE 2005) O TNF-α διεγείρει τη λιπόλυση, ενώ τα αυξημένα επίπεδα του συσχετίζονται με αντίσταση στην ινσουλίνη, υπερινσουλιναιμία και αρτηριακή υπέρταση (Porter MH 2002). Ο ρόλος του στην ενεργοποίηση του NF-κΒ των ενδοθηλιακών και των λείων μυικών κυττάρων είναι σαφής και έχει ως αποτέλεσμα την έκφραση αγγειακών μορίων 35

45 προσκόλλησης και κυτταροκινών, που καταλήγουν σε συσσώρευση φλεγμονωδών και αφρωδών κυττάρων. Η κύρια δράση του TNF-α στις αγγειοπαθητικές διαδικασίες είναι έμμεση και αφορά στην εμπλοκή του στην ανάπτυξη ινσουλινοαντίστασης και στην επακόλουθη υπεργλυκαιμία (Hotamisligil GS 2003). Επίσης, ο TNF-α επηρεάζει την έκφραση και άλλων λιποκινών. Συγκεκριμένα, αυξάνει την έκφραση λεπτίνης και IL-6, ενώ ελαττώνει την έκφραση και έκκριση της αντιπονεκτίνης. Η αυξημένη έκφρασή του στην παχυσαρκία, σε συνδυασμό με την επακόλουθη ελαττωμένη έκφραση της αντιπονεκτίνης θεωρείται ότι κατέχει (Sonnenberg GE σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του μεταβολικού συνδρόμου (Εικόνα 28) 2004). Εικόνα 28. Οι δράσεις του παραγόμενου από το λιπώδη ιστό TNF-α μέσω του NF-κΒ που οδηγούν στην ανάπτυξη του μεταβολικού συνδρόμου (Sonnenberg GE 2004) Η ιντερλευκίνη 6 (IL-6) είναι μια πρωτεΐνη που δρα σαν ανοσοτροποποιητική κυτταροκίνη. Εκφράζεται στο λιπώδη ιστό, αλλά και σε υποθαλαμικούς πυρήνες. Ο 36

46 λιπώδης ιστός συνεισφέρει σημαντικά στη συνολικά κυκλοφορούσα ποσότητα IL-6, με μεγαλύτερα ποσά να εκκρίνονται από το σπλαχνικό λιπώδη ιστό σε σχέση με τον υποδόριο της κοιλιακής χώρας (Fain JN 2004). Ο ρόλος της IL-6 στην ανάπτυξη παχυσαρκίας και αγγειακών παθήσεων είναι αμφιλεγόμενος. Ορισμένες μελέτες δείχνουν ότι η IL-6 συσχετίζεται ισχυρά με την παχυσαρκία και είναι προγνωστικός παράγοντας της ανάπτυξης στεφανιαίας νόσου και διαβήτη τύπου 2, πιθανόν λόγω της διέγερσης της ηπατικής έκφρασης CRP, ινωδογόνου και πρωτεϊνών οξείας φάσης. Επίσης, η IL-6 αναστέλλει τη δράση της ινσουλίνης in vitro και in vivo σε μυικό ιστό, ήπαρ και λιποκύτταρα και συνεισφέρει σημαντικά στη χρόνια φλεγμονώδη κατάσταση και ηπατική ινσουλινοαντίσταση στην παχυσαρκία (Klover PJ 2005, Kim HJ 2004). Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν στοιχεία πως η IL-6 ασκώντας κεντρική δράση ελαττώνει την όρεξη και αυξάνει την απώλεια βάρους. Γενικά, η IL-6 είναι πιθανό να εμπλέκεται στη συστηματική φλεγμονή που σχετίζεται με την παχυσαρκία και επομένως στρατηγικές που στοχεύουν σε ελάττωση των κυκλοφορούντων επιπέδων του παράγοντα αυτού ενδέχεται να προλαμβάνουν την ανάπτυξη ινσουλινοαντίστασης και αγγειοπαθειών που επάγονται από τη φλεγμονή (Berg AH 2005). Η MCP-1 (monocyte chemoattractant protein-1) είναι μια χημειοκίνη της οποίας η αυξημένη απελευθέρωση από το λιπώδη ιστό στρατολογεί πρόδρομα των μακροφάγων κύτταρα, όπως τα μονοκύτταρα, στο λιπώδη ιστό. Κατά την παχυσαρκία, τόσο η κυκλοφορούσα MCP-1, όσο και τα επίπεδα mrna της στο λιπώδη ιστό είναι αυξημένα. Παρότι τα λιποκύτταρα εκκρίνουν MCP-1, η αύξηση κατά την παχυσαρκία πιθανότατα οφείλεται στη συσσώρευση μη λιπωδών κυττάρων, με κύριο εκπρόσωπο τα μακροφάγα. Η απελευθέρωση της MCP-1, τουλάχιστον εν μέρει, εξαρτάται από την απελευθέρωση ενδογενούς TNF-α και IL- 1β και επιτελείται από τα μονοπάτια της p38 MAPK και του NF-κΒ (Fain JN 2005) Πρωτεΐνες της εναλλακτικής οδού του συμπληρώματος Οι παράγοντες D (adipsin), C3 και B του συμπληρώματος έχει αποδειχθεί πως παράγονται και εκκρίνονται από τα λιποκύτταρα. Η adipsin (adipocyte trypsin) είναι μία εκκρινόμενη πρωτεάση σερίνης (παράγοντας D του συμπληρώματος). Η ASP 37

47 (acylation-stimulating protein) είναι μια πρωτεΐνη που προκύπτει από την αλληλεπίδραση της adipsin με τους παράγοντες C3 και B του συμπληρώματος. Τα χυλομικρά λειτουργούν ως επαγωγείς του σχηματισμού ASP και έτσι η κατανάλωση λιπαρών γευμάτων αυξάνει τη συγκέντρωση της ASP στην κυκλοφορία. Είναι γνωστό ότι η ASP επάγει την αποθήκευση τριγλυκεριδίων στα λιποκύτταρα, διεγείροντας κυρίως την επανεστεροποίηση των λιπαρών οξέων, αλλά και τη μεταφορά γλυκόζης και αναστέλλοντας τη λιπόλυση. Η δράση της αυτή εκδηλώνεται με αυτοκρινή και παρακρινή τρόπο, χωρίς να αποκλείεται η ASP να εμφανίζει και ενδοκρινή δράση. Οι περισσότερες μελέτες σε ανθρώπους αναφέρουν σημαντική αύξηση των επιπέδων της ASP σε παχύσαρκους. Βέβαια δεν είναι σαφές αν η συγκεκριμένη αύξηση οφείλεται σε αυξημένη δραστηριότητά της ή σε αντίσταση στην ουσία, που πιθανόν θα οδηγούσε σε αποθήκευση των λιπαρών οξέων στο ήπαρ έναντι του λιπώδους ιστού. Πιθανόν η ASP διαδραματίζει ρόλο τόσο στη διέγερση της έκκρισης της ινσουλίνης, όσο και στη ρύθμιση της πρόσληψης τροφής (Miner JL 2004, Maslowska M 1999, Cianflone K 2003) Παράγοντες του συστήματος πήξης ινωδόλυσης Ο PAI1 είναι μία ρυθμιστική πρωτεΐνη του καταρράκτη της πήξης του αίματος. Σε καταστάσεις φλεγμονής και παχυσαρκίας, τα αυξημένα επίπεδά του αποτελούν παράγοντα κινδύνου για θρόμβωση (Εικόνα 29) (Fay WP 2004). Συγκεκριμένα, ο PAI1 είναι αναστολέας πρωτεάσης σερίνης, που δρα εμποδίζοντας την παραγωγή της πλασμίνης και επομένως την αποδόμηση της εξωκυττάριας ουσίας και την ινωδόλυση. Η ελαττωμένη ινωδόλυση, σε συνδυασμό με την επαγόμενη από την παχυσαρκία αύξηση των παραγόντων πήξης και ενεργοποίηση των αιμοπεταλίων, οδηγούν στην ανάπτυξη μίας κατάστασης αυξημένης πηκτικότητας, που προδιαθέτει για αθηρογένεση και αυξημένο καρδιαγγειακό κίνδυνο (De Taeye B 2005). Το μεγαλύτερο ποσοστό της αύξησης του PAI1 στην παχυσαρκία αποδίδεται στην αύξηση της παραγωγής του από το λιπώδη ιστό. Όπως συμβαίνει και με άλλες φλεγμονώδεις λιποκίνες, τα επίπεδα του κυκλοφορούντος PAI1 συσχετίζονται με σπλαχνική παχυσαρκία. Η έκφρασή του στο λιπώδη ιστό αφορά τόσο στα λιποκύτταρα, όσο και στα κύτταρα του στρώματος. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο TNF- 38