El tejido adiposo marrón ( BAT ) o la grasa marrón forman el órgano adiposo junto con el tejido adiposo blanco (o grasa blanca). [1] El tejido adiposo marrón se encuentra en casi todos los mamíferos.
Tejido adiposo marrón | |
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Detalles | |
Identificadores | |
latín | Textus adiposus fuscus |
Acrónimo (s) | MURCIÉLAGO |
Malla | D002001 |
TH | H2.00.03.4.00004 |
FMA | 20118 |
Terminología anatómica [ editar en Wikidata ] |
La clasificación de la grasa parda se refiere a dos poblaciones celulares distintas con funciones similares. El primero comparte un origen embriológico común con las células musculares , que se encuentran en depósitos "clásicos" más grandes. El segundo se desarrolla a partir de adipocitos blancos que son estimulados por el sistema nervioso simpático . Estos adipocitos se encuentran intercalados en el tejido adiposo blanco y también se denominan 'beige' o 'brite' (para "marrón en blanco" [2] ). [3] [4] [5]
El tejido adiposo marrón es especialmente abundante en los recién nacidos y en los mamíferos en hibernación . [6] También está presente y es metabólicamente activo en humanos adultos, [7] [8] pero su prevalencia disminuye a medida que los humanos envejecen. [9] Su función principal es la termorregulación. Además del calor producido por los músculos que tiemblan, el tejido adiposo marrón produce calor por termogénesis sin escalofríos . Si bien el tejido adiposo pardo es crucial para mantener la temperatura corporal central y el equilibrio energético, la termogénesis adaptativa de la grasa parda puede ser perjudicial para la respuesta hipermetabólica al calor. [10] Por otro lado, la focalización terapéutica de la grasa parda para el tratamiento de la obesidad humana es un campo de investigación activo revisado por Samuelson y Vidal-Puig en 2020. [11]
A diferencia de los adipocitos blancos , que contienen una sola gota de lípido , los adipocitos marrones contienen numerosas gotas más pequeñas y un número mucho mayor de mitocondrias (que contienen hierro ) , lo que le da al tejido su color. [3] La grasa parda también contiene más capilares que la grasa blanca. Éstos suministran oxígeno y nutrientes al tejido y distribuyen el calor producido por todo el cuerpo.
Ubicación y clasificación
La presencia de tejido adiposo marrón en humanos adultos se descubrió en 2003 durante exploraciones FDG-PET para detectar cánceres metastásicos. [12] [13] Utilizando estos escaneos y datos de autopsias humanas, se han identificado varios depósitos de tejido adiposo marrón. En los bebés , los depósitos de tejido adiposo marrón incluyen, pero no se limitan a: interescapular, supraclavicular , suprarrenal , pericárdico , paraaórtico y alrededor del páncreas , riñón y tráquea . [14] Estos depósitos se vuelven gradualmente más parecidos a la grasa blanca durante la edad adulta. En el adulto , los depósitos que se detectan con mayor frecuencia en la FDG-PET son los supraclaviculares , paravertebrales , mediastínicos , paraaórticos y suprarrenales . [15] [16] Queda por determinar si estos depósitos son tejido adiposo marrón "clásico" o grasa beige / brillante. [17] [18]
La grasa parda en humanos en la literatura científica y popular se refiere a dos poblaciones celulares definidas tanto por la ubicación anatómica como por la morfología celular. Ambos comparten la presencia de pequeñas gotas de lípidos y numerosas mitocondrias ricas en hierro, lo que les da un aspecto marrón.
- La grasa parda "clásica" se encuentra en depósitos muy vascularizados en ubicaciones anatómicas algo consistentes, como entre los omóplatos, rodeando los riñones, el cuello y el área supraclavicular, ya lo largo de la médula espinal. Este es el más pequeño de los dos tipos y tiene numerosas gotitas de lípidos.
- La grasa beige es el tipo de célula inducible adrenérgicamente que se dispersa por todo el tejido adiposo. Tiene una mayor variabilidad en el tamaño de las gotas de lípidos y una mayor proporción de gotas de lípidos en las mitocondrias que la grasa blanca, lo que le da una apariencia de color marrón claro. [19]
Desarrollo
Las células de grasa pardas provienen de la capa media del embrión, el mesodermo , también la fuente de miocitos (células musculares), adipocitos y condrocitos (células del cartílago).
La población clásica de células grasas pardas y células musculares parece derivar de la misma población de células madre en el mesodermo, el mesodermo paraxial. Ambos tienen la capacidad intrínseca de activar el promotor del factor miogénico 5 (Myf5), rasgo que solo se asocia con los miocitos y esta población de grasa parda. Los progenitores de los glóbulos blancos tradicionales y la grasa marrón inducida adrenérgicamente no tienen la capacidad de activar el promotor Myf5. Tanto los adipocitos como el adipocito marrón pueden derivarse de los pericitos , las células que rodean los vasos sanguíneos que atraviesan el tejido graso blanco. [3] [20] En particular, esto no es lo mismo que la presencia de la proteína Myf5, que participa en el desarrollo de muchos tejidos.
Además, las células musculares que se cultivaron con el factor de transcripción PRDM16 se convirtieron en células grasas pardas y las células grasas pardas sin PRDM16 se convirtieron en células musculares. [3]
Función
Las mitocondrias de una célula eucariota utilizan combustibles para producir trifosfato de adenosina (ATP). Este proceso implica almacenar energía como un gradiente de protones , también conocido como fuerza motriz del protón (PMF), a través de la membrana interna mitocondrial. Esta energía se utiliza para sintetizar ATP cuando los protones fluyen a través de la membrana (por su gradiente de concentración) a través del complejo de ATP sintasa ; esto se conoce como quimiosmosis .
En las endotermas , el calor corporal se mantiene enviando señales a las mitocondrias para permitir que los protones regresen a lo largo del gradiente sin producir ATP (fuga de protones). Esto puede ocurrir debido a que existe una ruta de retorno alternativa para los protones a través de una proteína desacoplante en la membrana interna. Esta proteína, conocida como proteína desacoplante 1 ( termogenina ), facilita el retorno de los protones después de que hayan sido bombeados activamente fuera de las mitocondrias por la cadena de transporte de electrones . Esta ruta alternativa para los protones desacopla la fosforilación oxidativa y, en cambio, la energía en el PMF se libera en forma de calor.
Hasta cierto punto, todas las células de los endotermos emiten calor, especialmente cuando la temperatura corporal está por debajo de un umbral regulador. Sin embargo, el tejido adiposo marrón está altamente especializado para esta termogénesis sin escalofríos . Primero, cada célula tiene una mayor cantidad de mitocondrias en comparación con las células más típicas. En segundo lugar, estas mitocondrias tienen una concentración de termogenina más alta de lo normal en la membrana interna.
Infantes
En los recién nacidos (recién nacidos), la grasa parda constituye aproximadamente el 5% de la masa corporal y se encuentra en la espalda, a lo largo de la mitad superior de la columna y hacia los hombros. Es de gran importancia evitar la hipotermia , ya que el resfriado letal es un riesgo importante de muerte para los recién nacidos prematuros. Numerosos factores hacen que los bebés sean más susceptibles al resfriado que los adultos:
- Una relación más alta entre el área de superficie corporal (proporcional a la pérdida de calor) y el volumen corporal (proporcional a la producción de calor)
- Un área de superficie proporcional más alta de la cabeza
- Una cantidad baja de musculatura e incapacidad para temblar.
- Falta de aislamiento térmico, por ejemplo, grasa subcutánea y vello corporal fino (especialmente en niños prematuros)
- Incapacidad para alejarse de áreas frías, corrientes de aire o materiales que drenan el calor.
- Incapacidad para usar formas adicionales de mantenerse calientes (p. Ej., Secarse la piel, ponerse la ropa, trasladarse a áreas más cálidas o realizar ejercicio físico)
- Un sistema nervioso que no está completamente desarrollado y no responde rápida y / o adecuadamente al frío (p. Ej., Al contraer los vasos sanguíneos dentro y justo debajo de la piel: vasoconstricción ).
La producción de calor en la grasa parda proporciona al bebé un medio alternativo de regulación del calor.
Adultos
Se creía que después de que los bebés crecen, la mayoría de las mitocondrias (que son responsables del color marrón) en el tejido adiposo marrón desaparecen y el tejido se vuelve similar en función y apariencia a la grasa blanca. En casos raros, la grasa parda continúa creciendo, en lugar de invadir ; esto conduce a un tumor conocido como hibernoma . Investigaciones más recientes han demostrado que la grasa parda no está relacionada con la grasa blanca, sino con el músculo esquelético. [21] [22] [23]
Los estudios que utilizan tomografía por emisión de positrones de humanos adultos han demostrado que el tejido adiposo marrón todavía está presente en la mayoría de los adultos en la parte superior del tórax y el cuello (especialmente en la zona paravertebral). Los depósitos restantes se vuelven más visibles (aumentando la captación del marcador, es decir, más activos metabólicamente) con la exposición al frío, y menos visibles si se administra un bloqueador beta adrenérgico antes de la exploración. Estos descubrimientos podrían conducir a nuevos métodos de pérdida de peso , ya que la grasa parda toma calorías de la grasa normal y las quema. Los científicos han podido estimular el crecimiento de grasa parda en ratones. [24] [25] [26] [27] Un estudio de ratones knock out APOE mostró que la exposición al frío podría promover el crecimiento e inestabilidad de la placa aterosclerótica . [28] Los ratones del estudio fueron sometidos a bajas temperaturas sostenidas de 4 ° C durante 8 semanas, lo que puede haber causado una condición de estrés, debido a un cambio forzado rápido en lugar de una aclimatación segura, que puede usarse para comprender el efecto en humanos adultos de modestas reducciones de la temperatura ambiente de solo 5 a 10 ° C. Además, varios estudios más recientes han documentado los beneficios sustanciales de la exposición al frío en múltiples especies, incluidos los humanos; por ejemplo, los investigadores concluyeron que "la activación del tejido adiposo marrón es una vía terapéutica poderosa para mejorar la hiperlipidemia y proteger de la aterosclerosis" [29] y que la grasa marrón la activación reduce los niveles plasmáticos de triglicéridos y colesterol y atenúa el desarrollo de aterosclerosis inducida por la dieta. [30]
Se necesitan estudios a largo plazo en humanos adultos para establecer un equilibrio de beneficio y riesgo, en combinación con la investigación histórica de las condiciones de vida de las generaciones humanas recientes antes del actual aumento de la mala salud relacionada con la acumulación excesiva de grasa blanca. Se ha demostrado que los enfoques farmacológicos que utilizan agonistas de los receptores adrenérgicos β3 mejoran la actividad metabólica de la glucosa del tejido adiposo marrón en roedores. [31] [32] [33]
Además, la investigación ha demostrado:
- La activación del tejido adiposo pardo mejora la homeostasis de la glucosa [34] y la sensibilidad a la insulina en humanos [35], lo que sugiere que cualquier persona con función de la insulina alterada podría beneficiarse de la activación de BAT; sin embargo, existe una aplicación más amplia dada la investigación que muestra que incluso un nivel levemente elevado de glucosa en sangre en humanos sanos no diabéticos se asocia con daño a lo largo del tiempo de muchos órganos como ojos, tendones, sistema endotelial / cardiovascular y cerebro, [36] [37] [38 ] y da como resultado niveles más altos de productos finales de glicación avanzada dañinos .
- La activación del tejido adiposo pardo puede desempeñar un papel importante en la salud ósea y la densidad ósea . [39] [40]
- La activación del tejido adiposo marrón a través de la exposición al frío aumenta los niveles de adiponectina , solo dos horas de exposición al frío resultaron en un aumento del 70% en la adiponectina circulante en hombres adultos. [41] Se ha descubierto que los centenarios (tanto hombres como mujeres) y sus descendientes tienen una genética que estimula la adiponectina, y tienen una mayor cantidad de adiponectina circulante, lo que sugiere un vínculo entre la longevidad y la producción de adiponectina. [42] Además, las concentraciones altas de adiponectina plasmática en los centenarios se relacionaron con indicadores metabólicos favorables y con niveles más bajos de proteína C reactiva y E-selectina. [43]
- La exposición al frío aumenta la irisina circulante . [44] La irisina mejora la sensibilidad a la insulina, aumenta la calidad y cantidad de los huesos [ aclaración necesaria ] , participa en la formación de masa muscular magra y ayuda a reducir la obesidad al convertir la grasa blanca en grasa parda, [45] proporcionando muchos de los mismos beneficios de ejercicio. [46] Los centenarios sanos se caracterizan por un aumento de los niveles séricos de irisina, mientras que se encontró que los niveles de esta hormona eran significativamente más bajos en pacientes jóvenes con infarto de miocardio. Estos hallazgos pueden impulsar una mayor investigación sobre el papel que desempeña la irisina no solo en los trastornos vasculares, sino también en la modulación del período de vida. [47]
- La producción del factor de crecimiento de fibroblastos 21 (FGF-21) se ha documentado como un camino hacia la longevidad. [48] La activación de BAT a través de la exposición al frío regula al alza el factor 21 de crecimiento de fibroblastos circulantes (FGF21) en humanos en un 37%. [44] FGF21 mejora la sensibilidad a la insulina y el metabolismo de la glucosa [49], lo que puede explicar parcialmente sus beneficios de promoción de la longevidad.
- Bajo temperaturas ambientales basales, HDAC3 prepara la expresión de UCP1 y el programa termogénico de grasa parda para asegurar la supervivencia al frío agudo a través de la desacetilación y activación de PGC-1 alfa . [50]
- La exposición al frío aumenta la fosforilación / actividad de SIRT1 tanto en el músculo esquelético como en BAT, aumentando la termogénesis y la sensibilidad a la insulina a través de la desacetilación de PGC-1 alfa y otras proteínas objetivo. [51] Los niveles elevados de SIRT1 en las personas se asocian con una mayor longevidad humana. [52] SIRT1 (y las otras sirtuinas ) tienen muchos efectos metabólicos, pero uno importante para mejorar la salud y la longevidad es el hecho de que SIRT1 aumenta la sensibilidad a la insulina y el control de la glucosa en los músculos esqueléticos, [53] desencadena el pardeamiento de la grasa blanca [54 ] y aumenta la actividad BAT. [55]
Otros animales
El tejido adiposo marrón interescapular se denomina común e inapropiadamente glándula en hibernación . [56] Aunque muchos creen que es un tipo de glándula , en realidad es una colección de tejido adiposo que se encuentra entre las escápulas de los mamíferos roedores. [57] Compuesto por tejido adiposo marrón y dividido en dos lóbulos, se asemeja a una glándula primitiva, que regula la producción de una variedad de hormonas . [58] [59] [60] La función del tejido parece estar involucrada en el almacenamiento de cadenas de lípidos medianas a pequeñas para su consumo durante la hibernación , la estructura de lípidos más pequeña permite una ruta de producción de energía más rápida que la glucólisis .
En estudios en los que se lesionó el tejido adiposo marrón interescapular de ratas, se demostró que las ratas tenían dificultades para regular su peso corporal normal. [60]
Los pequeños mamíferos más longevos, los murciélagos (30 años) y las ratas topo desnudas (32 años), tienen niveles notablemente altos de tejido adiposo marrón y actividad del tejido adiposo marrón. [61] [62] [63] [64] [65]
Ver también
- BMP7
- Irisin
- Orexina
- PRDM16
Referencias
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enlaces externos
- Imagen de histología: 04901lob - Sistema de aprendizaje de histología en la Universidad de Boston - "Tejido conectivo: adipocitos multiloculares (marrones)"