Жировые клетки бывают трех цветов: белые, коричневые и бежевые. Белые жировые клетки хранят жир в нашем организме как энергетический резерв. Нам нужны эти клетки, но их слишком много создает проблемы со здоровьем.

Бурые жировые клетки особенно активны у младенцев. Они вырабатывают тепло и таким образом поддерживают температуру тела ребенка. Однако количество бурой жировой ткани уменьшается в течение жизни человека; у взрослых ее очень мало.

И, наконец, бежевые жировые клетки. Они также могут вырабатывать тепло, хотя и несколько хуже, чем бурые жировые клетки. Бежевые жировые клетки встречаются и у взрослых, разбросанные по белой жировой ткани, особенно в области шеи и плеч, и сжигают избыток энергии .

Теперь международная исследовательская группа обнаружила и описала новый тип бежевых жировых клеток, который отличается от других.

«Жировые клетки этого нового бежевого типа играют важную роль в энергетическом обмене веществ в организме человека и оказывают положительное влияние на метаболические заболевания и ожирение», — говорит Ананд Шарма, постдок в группе профессора ETH Кристиана Вольфрума и соавтор исследования. «Вот почему так важно подробно понимать, как они работают».

Исследование , опубликованное в Cell Metabolism , проводилось под руководством ETH Zurich, University of Basel, University of Leipzig Medical Center и Dana-Farber Cancer Institute в Бостоне. В проекте принимали участие многочисленные другие больницы и исследовательские институты по всему миру.

Независимо от известного белка
Бежевые жировые клетки, с которыми исследователи уже были знакомы, генерируют тепло таким же образом, как и бурые жировые клетки , с помощью белка, называемого UCP1. Этот белок расположен внутри двух мембран, которые окружают митохондрии, структурные единицы, часто называемые электростанцией клетки.

В рамках своей нормальной функции митохондрии перекачивают протоны в пространство между двумя мембранами. Протоны — это электрически заряженные элементарные частицы, которые обычно играют важную роль в процессах преобразования энергии в клетках.

Клетки бурого жира и классические бежевые жировые клетки, описанные ранее, имеют белок UCP1. Он образует очень узкий канал во внутренней мембране, через который протоны текут обратно в митохондрии, тем самым генерируя тепло от трения.

В последние годы ученые обнаружили, что существуют также бежевые жировые клетки без белка UCP1, и что они также потребляют энергию и, таким образом, производят тепло. Исследовательская группа из ETH Zurich и участвующих институтов теперь точно охарактеризовала новый класс бежевых жировых клеток и показала, как они это делают, с помощью «механизма Сизифа».

Вот как это работает: все биохимические процессы, происходящие в клетках, всегда генерируют некоторое количество тепла. Новый класс бежевых жировых клеток использует это преимущество и позволяет отдельным процессам бегать туда-сюда, казалось бы, без цели.

Это в первую очередь включает два процесса преобразования. В одном из них клетки расщепляют жиры на их компоненты ( жирные кислоты ) на полной скорости, а затем так же быстро собирают их в новые жиры. В другом они применяют фермент для преобразования молекул креатина в креатинфосфат, родственную молекулу, только чтобы немедленно преобразовать его обратно в креатин.

Ученые называют эти возвратно-поступательные процессы «бесполезными циклами». Они ничего не добавляют к общему биохимическому бюджету, но потребляют энергию и генерируют тепло.

Жировая ткань мыши с белыми и бежевыми жировыми клетками. Меньшие клетки с несколькими каплями внутри — бежевые жировые клетки (микроскопическое изображение). Кредит: Ананд Шарма / ETH Zurich
Профилактика диабета и ожирения
Исследовательская группа впервые описала новый тип бежевых жировых клеток у мышей. Затем они исследовали жировую ткань человека и смогли показать, что эти жировые клетки встречаются и там. В то время как менее половины населения имеет ранее известный тип классических бежевых жировых клеток, почти все люди имеют новый тип футильного цикла, хотя и в разных количествах.

Как смогли показать исследователи, люди с большим количеством бежевых жировых клеток — как ранее известного типа, так и этого нового типа — стройнее и, как правило, имеют лучшее метаболическое здоровье. Это делает их менее склонными к ожирению и метаболическим расстройствам, таким как диабет.

«Поскольку бежевые жировые клетки преобразуют энергию в тепло, они помогают расщеплять лишний жир», — объясняет Тонгтонг Ван, докторант ETH в группе профессора Вольфрума и ведущий автор исследования.

Исследователи также объясняют, как новые результаты могут быть использованы в медицине в будущем. Например, может оказаться возможным пересаживать бежевые жировые клетки людям, у которых их всего несколько и которые страдают от метаболических заболеваний или проблем с весом. Также можно было бы разработать препараты, которые активируют бежевые жировые клетки, которые часто неактивны.

Такие препараты можно использовать для лечения людей с высоким уровнем сахара в крови или людей с избыточным весом, которые ранее похудели с помощью хирургического вмешательства или других средств. «Активация бежевых жировых клеток может помочь им поддерживать более низкий вес тела в долгосрочной перспективе», — говорит Шарма.