Белая жировая ткань

Адипоцит белой жировой ткани, как правило, имеет шарообразную форму и содержит одну большую каплю нейтрального жира (такие адипоциты также называют унилокулярными), которая занимает центральную часть клетки и окружена тонким слоем цитоплазмы, в утолщённой части которого залегает уплощённое ядро. В цитоплазме адипоцитов содержатся в небольших количествах и другие липиды: холестерин, фосфолипиды, а также свободные жирные кислоты. Эти мелкие жировые включения особенно выражены у незрелых адипоцитов. 87 % массы жировой ткани взрослого человека приходится на липиды[2]. В цитоплазме, прилегающей к ядру, а также в противолежащем более тонком слое цитоплазмы присутствуют нитевидные и палочковидные митохондрии с плотно упакованными кристами, редуцированный аппарат Гольджи и несколько цистерн шероховатого эндоплазматического ретикулума и свободные рибосомы. Тонкий субмембранный слой цитоплазмы, окружающий липидную каплю, содержит цистерны гладкого эндоплазматического ретикулума, а также многочисленные пиноцитозные пузырьки[3]. Зрелый адипоцит имеет крупные размеры, от 50 до 150 мкм. Так как липиды вымываются ксиленом и другими растворителями, использующимися при приготовлении гистологических препаратов, унилокулярные адипоциты при рассмотрении с помощью светового микроскопа выглядят пустыми[4].

Рыхлая волокнистая соединительная ткань образует прослойки, которые делят жировую ткань на дольки разного размера и формы. В дольках адипоциты близко прилегают друг к другу, однако в жировой ткани также присутствуют клетки так называемой стромальной васкулярной фракции: преадипоциты, фибробласты, клетки эндотелия сосудов и ряд иммунных клеток, такие как макрофаги жировой ткани[1]. На клетки стромальной васкулярной фракции приходится около половины всех клеток жировой ткани[5]. Жировые клетки разделяются тонкими коллагеновыми волокнами, ориентированными во всех направлениях, а также оплетены ретикулярными волокнами[5]. Группы адипоцитов или отдельные дольки тесно охватываются кровеносными и лимфатическими капиллярами[6].

Микрофотография белой жировой ткани

Количество жира в адипоцитах белой жировой ткани, как и их количество, подвергается значительным колебаниям. При усиленном питании могут появляться новые адипоциты из адвентициальных клеток, прилегающих к кровеносным капиллярам. При этом в цитоплазме новообразованных адипоцитов появляются мелкие капли жира, которые, разрастаясь, сливаются в одну жировую каплю. По мере увеличения жировой капли эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи редуцируются, а ядро сдавливается и уплощается[7]. При голодании околопочечная и подкожная жировая ткань теряют жировые запасы, липидные капли в адипоцитах измельчаются, а сами адипоциты приобретают звёздчатую или веретеновидную форму. Однако вблизи орбиты глаз, на подошвах и ладонях жировая ткань почти не изменяется даже при длительном голодании, так как играет в основном не обменную, а механическую роль. В этих местах она подразделяется на мелкие дольки, окружённые волокнами соединительной ткани[8].

Локализация белой жировой ткани в теле человека

У взрослого человека белая жировая ткань располагается под кожей, особенно в нижней части брюшной стенки, на ягодицах и бёдрах (в составе подкожной ткани), вокруг внутренних органов (висцеральная жировая ткань), внутри костей (жёлтый костный мозг), между мышечными волокнами и в молочных железах. Бурая жировая ткань, выраженная у новорождённых детей и некоторых животных (грызунов и млекопитающих, впадающих в спячку), располагается на шее, около лопаток, за грудиной, вдоль позвоночника, под кожей и между мышцами[9]. У взрослого человека бурая ткань присутствует и метаболически активна[10][11], однако она регрессирует с возрастом[12].

Висцеральный жир, также известный как абдоминальный жир, располагается в брюшной полости между внутренними органами — желудком, печенью, кишечником, почками и другими[13]. Висцеральный жир подразделяется на несколько основных скоплений: мезентерический жир, эпидимальный жир и периренальный жир[14]. Висцеральный жир, расположенный вблизи сердца, называется эпикардиальным. Он продуцирует множество биологически активных веществ, которые могут существенно влиять на работу сердца[15]. Увеличение висцерального жира наиболее выражено у мужчин, в то время как женщины накапливают жир в основном в бёдрах и на ягодицах[16][17].

Большая часть невисцерального жира залегает под кожей в гиподерме и входит в состав подкожной ткани[18]. Подкожная жировая ткань в области ягодиц и бёдер наиболее выражена у женщин. После наступления менопаузы существенная часть жировых отложений в организме женщины переходит в область талии[19], и позднее жир накапливается преимущественно в области живота[20]. Подкожная жировая ткань, помимо метаболической функции, играет механическую роль и выступает как теплоизолирующий слой[21][22]. Хотя морфологически адипоциты висцерального жира и подкожной жировой ткани идентичны, они существенно различаются по профилям экспрессии генов[23].

Жёлтый костный мозг представлен жировыми клетками, перемежающимися с гемопоэтическими клетками и костными элементами. Объём жёлтого костного мозга увеличивается при ограничении калорийности питания и даже при анорексии, что принципиально отличает его от других жировых отложений[24][25][26], однако он увеличивается и при ожирении[27]. Физические упражнения уменьшают объём жёлтого костного мозга и приводят к уменьшению размеров адипоцитов костного мозга[27][28][29]. Адипоциты костного мозга имеют ряд отличий как от адипоцитов белого жира, так и от адипоцитов бурого жира. При рождении большая часть костного мозга приходится на кроветворный красный костный мозг, однако в течение жизни он постепенно преобразуется в жёлтый костный мозг, поэтому объём жёлтого костного мозга растёт с возрастом у обоих полов. Адипоциты костного мозга являются локальным источником энергии. Есть сведения, что жёлтый костный мозг отрицательно влияет на формирование костного материала, и его избыточное увеличение коррелирует с развитием остеопороза и остеопении, однако неизвестно, связан ли этот эффект напрямую с деятельностью адипоцитов или он обусловлен изменениями микросреды костного мозга[30].

Эктопический жир — это хранилище триглицеридов, не относящееся к собственно жировой ткани и накапливающее относительно небольшое количество жира. Эктопический жир присутствует в печени, скелетных мышцах, сердце и поджелудочной железе[31]. Причины, лежащие в основе избыточного накопления эктопического жира, неизвестны. Снижение массы тела также приводит к сокращению эктопических жировых запасов[32].

Как и другие клетки соединительной ткани, адипоциты происходят от мезенхимальных стволовых клеток. Мезенхимальные стволовые клетки дают начало преадипоцитам, которые похожи на крупные фибробласты с цитоплазматическими липидными включениями. Первоначально липидные капли молодого белого адипоцита изолированы друг от друга, но вскоре они сливаются с образованием единой большой жировой капли. Белые адипоциты развиваются вместе с меньшей популяцией бежевых адипоцитов, которые присутствуют в зрелой белой жировой ткани. При адаптации к низким температурам белые адипоциты частично обратимо превращаются в бежевые, приобретают большое количество мелких липидных капель вместо одной крупной, их профиль экспрессии генов становится близок к таковому у бурых адипоцитов (в частности, возрастает экспрессия гена UCP1, кодирующего термогенин), и бежевые адипоциты приступают к термогенезу[23]. При возвращении к нормальным условиям часть бежевых адипоцитов вновь становятся белыми. У мышей «побурение» белой жировой ткани полностью нивелируется за 21 день после окончания пребывания на холоде, а снижение экспрессии UCP1, кодирующего термогенин, наступает уже через 24 часа[46]. При повторном попадании на холод в бежевые адипоциты превращаются каждый раз одни и те же белые адипоциты[47]. Превращение белого адипоцита в бежевый контролируется несколькими транскрипционными факторами[48]: PPARγ, PRDM16[49], PGC-1α и EBF2[50][51][52]. «Побурение» белого жира также стимулируют иризин, секретируемый мышечной тканью в ответ на физическую нагрузку[53], и FGF21, выделяемый печенью[54]. У мышей «побурение» стимулируют метионин-энкефалиновые пептиды, продуцируемые лимфоидными клетками врождённого иммунитета 2 типа в ответ на действие интерлейкина 33 (IL-33)[55].

Формирование запасов белой жировой ткани у человека начинается на 14-ой неделе внутриутробного развития. До рождения у плода уже имеется развитая подкожная и висцеральная жировая ткань. На поздних сроках беременности пролиферация клеток-предшественников адипоцитов замедляется, и до возраста 10 лет рост жировой ткани достигается за счёт увеличения объёма отдельных адипоцитов, а в подростковом возрасте начинается новая волна дифференцировки адипоцитов[23].

Гистологический препарат веретеноклеточной липомы

Белые адипоциты могут давать начало часто встречающимся доброкачественным образованиям — липомам. Злокачественные опухоли, происходящие из жировой ткани — липосаркомы — относительно редки[4].

Нормальная мышь (справа) и мышь, страдающая ожирением (слева)

Под ожирением понимают состояние, при котором в организме накапливается избыток жировой ткани[56]. Ожирение повышает риск возникновения многих заболеваний и патологических состояний: сердечно-сосудистых, сахарного диабета 2-го типа, обструктивного апноэ во сне, некоторых видов рака, а также остеоартрита[57]. Избыточное разрастание висцерального жира, в особенности вокруг желудка называют центральным, или висцеральным ожирением, а чрезмерно увеличенный, выдающийся живот при этом состоянии известен как «пивной живот». Поскольку жировая ткань продуцирует множество цитокинов, в том числе, и провоспалительных, ожирение часто сопровождается умеренным хроническим воспалением. Сахарный диабет и болезни сердца относят к воспалительным заболеваниям, связанным с ожирением[23]. Избыток жировой ткани, особенно висцерального жира, может приводить к появлению инсулинорезистентности[58]. У большинства пациентов, страдающих ожирением, адипоциты производят нормальное или повышенное количество лептина, однако иногда его клетки-мишени имеют недостаточно рецепторов лептина или несут дефектные рецепторы, поэтому эффект насыщения, опосредуемый лептином, не наступает[23]. Однако мутации в гене, кодирующем лептин, могут объяснить лишь небольшую долю случаев ожирения[59]. Весьма частой причиной развития ожирения у взрослых являются возрастные метаболические нарушения, при которых снижается активность гормончувствительной липазы. Повышенное количество адипоцитов, сформированных при детском ожирении, повышает риск ожирения у человека в старшем возрасте[60]. Конвертацию белой жировой ткани в бурую рассматривают как перспективную стратегию терапии ожирения[61].

В настоящее время белую жировую ткань можно использовать в качестве источника стволовых клеток у взрослых. Стволовые клетки жировой ткани можно легко перепрограммировать в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки[62]. Получение стволовых клеток из клеточного материала самого организма пациента снижает риск отторжения трансплантата и позволяет избежать многих этических проблем, связанных с использованием эмбриональных стволовых клеток[63]. Имеются сведения, что стволовые клетки из разных локаций жировой ткани (абдоминального жира, эпикардиального жира и других) имеют разные свойства[63][64]: скорость пролиферации, иммунофенотип, потенциал дифференцировки и устойчивость к гипоксии[65].

Белые адипоциты, или «жировые везикулы», а также их вклад в рост жировых отложений впервые были описаны в XIX веке. Активное исследование жировой ткани началось лишь в 1940-х годах. В 1940 году было показано, что жировая ткань иннервируется и снабжается кровью. В 1950-х годах была прояснена роль белых адипоцитов в метаболизме липидов, и дальнейшее изучение регуляции работы жировой ткани продолжалось во всей второй половине XX века[66]. Первые данные, свидетельствующие об эндокринной функции белой жировой ткани, появились в 1980-х годах[67].

• Афанасьев Ю. И., Кузнецов С. Л., Юрина Н. А., Котовский Е. Ф. и др. Гистология, цитология и эмбриология. — 6-е изд., перераб. и доп.. — М.: Медицина, 2004. — 768 с. — ISBN 5-225-04858-7.
• Anthony L. Mescher. Junqueira's Basic Histology. — McGraw-Hill Education, 2016. — ISBN 978-0-07-184270-9.