Autorzy
dr n. med. Aleksander Basiak
Katedra i Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
mgr Alicja Basiak-Rasała
Katedra i Zakład Medycyny Społecznej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Joanna Bautembach-Minkowska
Katedra i Klinika Pediatrii, Diabetologii i Endokrynologii
Gdański Uniwersytet Medyczny
prof. dr hab. n. med. Iwona Beń-Skowronek
Klinika Endokrynologii i Diabetologii Dziecięcej
z Pracownią Endokrynologiczno-Metaboliczną
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
prof. dr hab. n. med. Andrzej Boznański
Katedra i Klinika Pediatrii, Alergologii i Kardiologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Iwona Chlebicka
Katedra i Klinika Dermatologii, Wenerologii i Alergologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Joanna Chrzanowska
Katedra i Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Barbara Głowińska-Olszewska
Klinika Pediatrii, Endokrynologii, Diabetologii
z Pododdziałem Kardiologii
Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
dr hab. n. med. Tomasz Koszutski, prof. ŚUM
Klinika Chirurgii i Urologii Dziecięcej
Górnośląskie Centrum Zdrowia Dziecka im. Św. Jana Pawła II
Samodzielny Publiczny Szpital Kliniczny nr 6;
Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
dr hab. n. med. Małgorzata Krzystek-Korpacka
Katedra i Zakład Biochemii Lekarskiej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Artur Mazur
II Klinika Pediatrii, Endokrynologii i Diabetologii Dziecięcej
Kliniczny Szpital Wojewódzki nr 2 im. Św. Jadwigi Królowej w Rzeszowie;
Instytut Nauk Medycznych
Kolegium Nauk Medycznych
Uniwersytet Rzeszowski
dr n. med. Anna Medyńska
Katedra i Klinika Nefrologii Pediatrycznej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Małgorzata Myśliwiec
Katedra i Klinika Pediatrii, Diabetologii i Endokrynologii
Gdański Uniwersytet Medyczny
dr hab. n. med. Katarzyna Neubauer
Zakład Dietetyki, Katedra Gastroenterologii i Hepatologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Anna Noczyńska
Katedra i Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Joanna Oświęcimska
Instytut Medyczny
Uczelnia Państwowa im. Jana Grodka w Sanoku
dr n. med. Katarzyna Pazdro-Zastawny
Katedra i Klinika Otolaryngologii, Chirurgii Głowy i Szyi
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Robert Piekarski
Klinika Endokrynologii i Diabetologii Dziecięcej
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
dr n. med. Iwona Pietrzak
Klinika Pediatrii, Diabetologii, Endokrynologii i Nefrologii
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
dr hab. n. med. Marcin Polok
Klinika Chirurgii i Urologii Dziecięcej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Katarzyna Połtyn-Zaradna
Katedra i Zakład Medycyny Społecznej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Elżbieta Poniewierka
Katedra i Klinika Gastroenterologii i Hepatologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr hab. n. med. Wojciech Roczniak
Instytut Medyczny
Uczelnia Państwowa im. Jana Grodka w Sanoku
dr n. med. Monika Seifert
Katedra i Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Hanna Sikorska-Szaflik
Katedra i Klinika Pediatrii, Alergologii i Kardiologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Dominika Smyczek
Klinika Chirurgii Dziecięcej i Urologii
Górnośląskie Centrum Zdrowia Dziecka im. Św. Jana Pawła II
Samodzielny Publiczny Szpital Kliniczny nr 6
Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
dr hab. n. med. Mirosław Sopel
Zakład Chorób Układu Nerwowego
Wydział Nauk o Zdrowiu
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
lek. Aleksandra Stefaniak
Katedra i Klinika Dermatologii, Wenerologii i Alergologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr hab. n. med. Agnieszka Szadkowska, prof. UŁ
Klinika Pediatrii, Diabetologii, Endokrynologii i Nefrologii
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
prof. dr hab. n. med. Jacek C. Szepietowski
Katedra i Klinika Dermatologii, Wenerologii i Alergologii
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Leszek Szewczyk
Klinika Endokrynologii i Diabetologii Dziecięcej
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
prof. dr hab. n. med. Robert Śmigiel
Katedra Pediatrii, Zakład Propedeutyki Pediatrii i Chorób Rzadkich
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr hab. n. med. Jacek Tabarkiewicz, prof. UR
Zakład Immunologii Człowieka
Instytut Nauk Medycznych
Kolegium Nauk Medycznych
Uniwersytet Rzeszowski
dr n. med. Beata Wikiera
Katedra i Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr hab. n. med. Katarzyna Zatońska, prof. UMW
Katedra i Zakład Medycyny Społecznej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr hab. n. med. Tomasz Zatoński, prof. UMW
Katedra i Klinika Otolaryngologii, Chirurgii Głowy i Szyi
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
dr n. med. Agnieszka Zubkiewicz-Kucharska
Katedra i Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
prof. dr hab. n. med. Danuta Zwolińska
Katedra i Klinika Nefrologii Pediatrycznej
Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
1. Fizjologia tkanki tłuszczowej
Małgorzata Krzystek-Korpacka,Mirosław Sopel
1.1. Budowa tkanki tłuszczowej
1.1.1. Organizacja komórkowa i tkankowa
Główną masę tkanki tłuszczowej stanowią komórki tłuszczowe, adipocyty, zorganizowane w płaciki i otoczone tkanką łączną włóknistą o bogatym unaczynieniu i unerwieniu. Głównym składnikiem pozakomórkowym jest kolagen, jednak w porównaniu z innymi rodzajami tkanki łącznej tkanka tłuszczowa zawiera stosunkowo niewiele substancji pozakomórkowej.
Adipocytom towarzyszą komórki prekursorowe (preadipocyty) oraz fibroblasty, komórki układu immunologicznego, komórki śródbłonka i mięśniówki gładkiej naczyń krwionośnych oraz subpopulacje komórek macierzystych, wypełniające przestrzenie między komórkami tłuszczowymi.
Preadipocyty
Preadipocyty są heterogenną populacją komórek, które przekształcają się w dojrzałe komórki tłuszczowe m.in. pod wpływem bodźców pokarmowych. Różnią się między sobą zdolnością różnicowania i transdyferencjacji, możliwościami uczestniczenia w procesach gojenia się ran i przebudowy tkanki oraz waskulogenezy. Proces różnicowania preadipocytów nasila się w otyłości, słabnie natomiast wraz z wiekiem.
Fibroblasty
Występujące w tkance tłuszczowej fibroblasty są źródłem cytokin prozapalnych - interleukiny (IL) 1?, IL-6 i czynnika martwicy nowotworów ? (TNF-?). W otyłości ich liczba wzrasta, przyczyniając się do włóknienia tkanki tłuszczowej i nasilenia procesów zapalnych.
Komórki układu immunologicznego
Komórki układu immunologicznego w tkance tłuszczowej to przede wszystkim makrofagi, stanowiące ok. 10% komórek rezydujących w tkance. W zdrowej tkance tłuszczowej dominują makrofagi o fenotypie antyzapalnym (M2), natomiast w tkance tłuszczowej osób otyłych - makrofagi prozapalne (M1). Oprócz makrofagów w tkance tłuszczowej rezydują też limfocyty, eozynofile, komórki dendrytyczne, naturalne komórki limfoidalne oraz mastocyty. Komórki te są źródłem cytokin pro- i antyzapalnych, adipokin, czynników wzrostu, a także peptydów antybakteryjnych. Ich udział jakościowy i ilościowy zależy od rodzaju depozytu tkanki tłuszczowej i zmienia się w warunkach patologicznych.
Komórki macierzyste tkanki tłuszczowej
Komórki macierzyste tkanki tłuszczowej to komórki multipotencjalne, zdolne do samoodnawiania swojej puli oraz do różnicowania się w kierunku adipocytów, chondrocytów, miocytów, osteoblastów lub neurocytów. W białej tkance tłuszczowej znajduje się ich znacznie więcej niż brunatnej. Dzięki dużej liczbie i łatwości pozyskania komórki macierzyste tkanki tłuszczowej, szczególnie podskórnej tkanki białej, są wykorzystywane w medycynie regeneracyjnej oraz inżynierii tkankowej.
1.1.2. Substancja pozakomórkowa
Skład jakościowy i ilościowy poszczególnych białek i proteoglikanów substancji pozakomórkowej (macierzy zewnątrzkomórkowej; extracellular matrix, ECM) w tkance tłuszczowej jest odmienny w porównaniu do innych tkanek i znacząco różni się między osobami szczupłymi a otyłymi. Otyłości towarzyszy wzrost aktywności metaloproteinaz macierzy (MMP), co skutkuje nasileniem procesów przebudowy ECM.
Głównym elementem budulcowym ECM tkanki tłuszczowej jest kolagen, syntetyzowany przez preadipocyty, fibroblasty i miofibroblasty, a w mniejszym stopniu przez adipocyty i makrofagi. Choć udział w pełni zróżnicowanych adipocytów w syntezie białek ECM jest stosunkowo niewielki, odróżnicowywanie się komórek, indukowane przez czynnik martwicy nowotworów ? (TNF-?) czy czynnik transformujący fibroblasty ? (TGF-?), nasila ekspresję różnych typów kolagenów, fibronektyny i elastyny, przyczyniając się do włóknienia tkanki. Znaczenie procesu włóknienia dla rozwoju otyłości i chorób kardiometabolicznych nie jest na razie wyjaśnione. Uważa się, że ECM nie tylko stwarza trójwymiarowy szkielet tkanki, lecz także odgrywa aktywną rolę w adipogenezie.
1.1.3. Rozwój i rozrost tkanki tłuszczowej
Rozwój i różnicowanie komórek tłuszczowych z komórek pierwotnych nosi nazwę adipogenezy. Kluczową rolę w procesie odgrywa receptor jądrowy PPAR? (receptor aktywowany przez proliferatory peroksysomów), będący czynnikiem transkrypcyjnym regulującym ekspresję genów kodujących białka związane z metabolizmem węglowodanów i lipidów. Nadekspresja PPAR? jest czynnikiem wystarczającym do indukcji transróżnicowania fibroblastów w adipocyty, natomiast brak receptora hamuje adipogenezę i jest odpowiedzialny za lipodystrofię. Z tego względu receptor PPAR? stał się celem eksperymentalnych terapii w walce z insulinoopornością i otyłością. Do czynników wpływających na adipogenezę należą także czynniki transkrypcyjne z rodziny C/EBP i białka morfogenetyczne kości (BMP) jako regulatory dodatnie, TGF? jako regulator ujemny, a także mikro-RNA (miRNA) i długie niekodujące RNA (lncRNA), których rola jest obecnie przedmiotem intensywnie prowadzonych badań. Adipogenezie towarzyszy rozwój nowych naczyń krwionośnych (angiogeneza), ponieważ prawidłowa tkanka tłuszczowa jest dobrze ukrwiona. Sieć naczyń krwionośnych oraz ich przepuszczalność są większe niż w mięśniach. Tkanka tłuszczowa jest również dobrze unerwiona i uważa się, że część wpływu adipocytów na ogólnoustrojowy metabolizm jest realizowana poprzez parakrynną stymulację zakończeń nerwowych znajdujących się w tkance tłuszczowej.
Tkanka tłuszczowa może się rozrastać przez zwiększenie rozmiaru komórek przy zachowaniu ich liczby (hipertrofia) lub przez zwiększenie liczby adipocytów przy zachowaniu ich drobnych rozmiarów (hiperplazja). Ponadnormatywne powiększenie masy tkanki tłuszczowej nie jest jednoznaczne z dysfunkcją metaboliczną. Czynnikiem ryzyka rozwoju chorób kardiometabolicznych jest rozrost hipertroficzny, podczas gdy wzrost hiperplastyczny wiąże się z poprawą wskaźników metabolicznych.
1.1.4. Rodzaje adipocytów
Tradycyjnie wyróżnia się dwa typy adipocytów: komórki białe (white adipocytes) oraz brunatne (brown adipocytes). Białe komórki tłuszczowe wywodzą się z mezenchymalnych komórek macierzystych z pośrednimi stadiami adipoblastów i preadipocytów, a brązowe komórki tłuszczowe - z komórek mezenchymalnych ekspresjonujących miogenny czynnik regulatorowy MyF5. W ostatnich latach opisano typ adipocytów nazwany beżowym, koegzystujący z klasycznymi adipocytami białymi (głównie) lub brązowymi i posiadający cechy charakterystyczne dla obu typów komórek tłuszczowych. W literaturze pojawia się też określenie "adipocyty różowe", odnoszące się do adipocytów białych depozytu podskórnego gruczołów mlecznych, przekształconych w komórki nabłonkowe produkujące mleko. Powstawanie adipocytów białych i brunatnych z mezenchymalnej komórki macierzystej przedstawiono na rycinie 1.1.
Rycina 1.1. Powstawanie adipocytów białych i brunatnych z mezenchymalnej komórki macierzystej.
1.1.5. Plastyczność tkanki tłuszczowej
Tkanka tłuszczowa charakteryzuje się niezwykłą plastycznością: wykazuje zdolność do drastycznych zmian objętości w zależności od stanu odżywienia, a także znaczny potencjał regeneracyjny oraz zdolność do transróżnicowania (transdyferencjacji, transdyferencji; transdifferentiation). Szacuje się, że adipocyty mogą żyć nawet dziewięć lat, to około 1/10 całkowitej masy komórek tłuszczowych organizmu odnawia się każdego roku. W procesie transróżnicowania dojrzałe komórki tłuszczowe mogą przekształcać się w inne typy adipocytów lub w inne typy komórek. Umożliwia to morfologiczne i funkcjonalne przeprogramowanie komórek i sprostanie zmieniającemu się zapotrzebowaniu organizmu. Najczęściej transróżnicowanie dotyczy przekształcania się białych komórek tłuszczowych w brunatne lub w produkujące mleko komórki nabłonkowe (tzw. adipocyty różowe) oraz adipocytów brunatnych w białe.
1.2. Rola tkanki tłuszczowej
Zasadnicze funkcje pełnione przez tkankę tłuszczową to kluczowy udział w metabolizmie energii i termogenezie oraz funkcja izolacyjna i amortyzująca. Tkanka tłuszczowa znajdująca się tuż pod skórą i wokół większych narządów w sposób naturalny stanowi izolację termiczną i osłania narządy wewnętrzne przed urazami mechanicznymi. W ostatnich latach coraz bardziej zwraca się uwagę na rolę tkanki tłuszczowej jako organu endokrynnego, ale też opisuje się szereg nietypowych funkcji dodatkowych, charakterystycznych dla poszczególnych jej depozytów. Znaczenie tkanki tłuszczowej dla gospodarki energetycznej i termoregulacji oraz jako organu endokrynnego omówiono poniżej, natomiast funkcje dodatkowe przedstawiono w dalszej części rozdziału, przy opisie poszczególnych depozytów.
1.2.1. Metabolizm energetyczny
Tkanka tłuszczowa stanowi największy rezerwuar energii organizmu i jest zaangażowana zarówno w jej gromadzenie (białe adipocyty), jak i rozpraszanie w postaci ciepła (brązowe adipocyty). Energia jest gromadzona w postaci obojętnych triacylogliceroli, tj. estrów kwasów tłuszczowych i glicerolu, syntetyzowanych w okresie nadwyżek energetycznych (lipogeneza), a uwalniana jako wolne kwasy tłuszczowe w okresie zwiększonego zapotrzebowania organizmu na energię (lipoliza). Triacyloglicerole stanowią nawet 99% tłuszczu zgromadzonego w tkance, który z kolei stanowi 60-85% masy tkanki. Warto nadmienić, że odkładanie się tłuszczu w przystosowanej do tego tkance chroni inne narządy, takie jak serce, mięśnie szkieletowe i wątroba, przed lipotoksycznością. W tkance tłuszczowej znajduje się około 95% ogółu tłuszczu znajdującego się w organizmie. Gromadzenie energii w formie tłuszczu jest sposobem preferowanym w świecie zwierząt. Wynika to z większej gęstości energetycznej lipidów (są silnie zredukowane i praktycznie bezwodne) niż białek czy glikogenu. Dla przykładu przeciętny zysk energetyczny z całkowitego spalenia tłuszczu to 9 kcal/g, a jedynie 4 kcal/g w przypadku utleniania białek lub cukrów.
Kwasy tłuszczowe wykorzystywane w syntezie triacylogliceroli mogą pochodzić z diety lub być syntetyzowane de novo. Zawarte w diecie triacyloglicerole są transportowane przez chylomikrony z jelita m.in. do tkanki tłuszczowej, a następnie rozkładane do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu dzięki aktywności lipazy lipoproteinowej, znajdującej się na powierzchni komórek śródbłonka i adipocytów. Uwolnione kwasy tłuszczowe są transportowane do adipocytu przez białka wiążące kwasy tłuszczowe (fatty acids-binding proteins, FABP). Adipocyty wykorzystują je do zaspokojenia własnych bieżących potrzeb energetycznych (utlenianie w procesie ?-oksydacji, a następnie w cyklu Krebsa z wytworzeniem energii w łańcuchu oddechowym) lub magazynują w postaci triacylogliceroli dzięki aktywności acylotransferazy 3-fosfoglicerolowej. Za syntezę de novo kwasów tłuszczowych odpowiadają karboksylaza acetylo-CoA oraz wieloenzymatyczny kompleks syntazy kwasów tłuszczowych. Głównym źródłem acetylo-CoA, substratu do syntezy kwasów tłuszczowych, jest glikoliza. Substratem glikolizy jest glukoza, a produktem - pirogronian, przekształcany następnie przez kompleks dehydrogenazy pirogronianowej w acetylo-CoA. Również 3-fosfoglicerol, służący do estryfikacji kwasów tłuszczowych i syntezy triacylogliceroli, pochodzi z glukozy, ponieważ jest syntetyzowany z fosfodihydroksyacetonu, będącego intermediatem glikolizy. Substratem glikolizy i źródłem acetylo-CoA może być też fruktoza, coraz powszechniejsza w diecie.
Dieta bogatowęglowodanowa nasila syntezę kwasów tłuszczowych de novo oraz syntezę triacylogliceroli w tkance tłuszczowej poprzez:
? dostarczanie prekursorów,
? stymulację wydzielania insuliny,
? indukcję enzymów zaangażowanych w lipogenezę.
Należy więc mieć świadomość, że otyłość jest w dużej mierze konsekwencją diety bogatowęglowodanowej i redukcja tkanki tłuszczowej nie jest możliwa bez ograniczenia spożycia cukrów.
Lipoliza polega na rozkładzie triacylogliceroli do wolnych kwasów tłuszczowych, wykorzystywanych następnie jako źródło energii przez tkanki, takie jak serce, mięśnie szkieletowe i wątroba. Rozkład jest katalizowany przez lipazy: inicjującą proces lipazę triacyloglicerolową tkanki tłuszczowej, lipazę hormonozależną hydrolizującą preferencyjnie diacyloglicerole oraz lipazę monoacylogliceroli. Uwalniany w czasie lipolizy glicerol nie może być wykorzystany przez adipocyty z powodu braku kinazy glicerolowej. Jest więc transportowany do wątroby i wchodzi w szlak glukoneogenezy.
Zarówno procesy lipogenezy (synteza), jak i lipolizy (rozkład) podlegają ścisłej krótko- i długoterminowej regulacji za pośrednictwem diety, czynników nerwowych, hormonalnych, metabolitów modulujących bezpośrednio aktywność zaangażowanych enzymów (regulacja allosteryczna) oraz innych czynników zaangażowanych w metabolizm energetyczny, takich jak stan odżywienia (głodzenie stymuluje lipolizę, a sytość lipogenezę), aktywność fizyczna, stres. Z czynników hormonalnych najistotniejsze są insulina oraz działające przeciwstawnie: glukagon, epinefryna, hormony tarczycy i hormon wzrostu. Wysoka wartość stosunku insuliny do glukagonu promuje lipogenezę, a wysoka wartość stosunku glukagonu do insuliny - lipolizę.
Insulina działa lipogennie przez:
? zwiększenie wychwytu glukozy i aktywację enzymów glikolitycznych, dzięki czemu nasila syntezę dihydroksyacetonu (prekursor glicerolu) i acetylo-CoA (prekursor kwasów tłuszczowych),
? aktywację kluczowych enzymów na szlakach syntezy kwasów tłuszczowych (karboksylaza acetylo-CoA),
? aktywację kluczowych enzymów szlaku syntezy triacylogliceroli (acylotransferaza glicerolo-3-fosforanu),
? aktywację czynnika transkrypcyjnego - białka wiążącego sterolowy element regulatorowy 1 (sterol regulatory element-binding protein; SREBP1) - kontrolującego ekspresję genów kodujących enzymy szlaków syntezy tłuszczów,
? zwiększenie wychwytu triacylogliceroli przez adipocyty poprzez stymulację lipazy lipoproteinowej oraz białek wiążących kwasy tłuszczowe.
Jednocześnie insulina działa hamująco na lipolizę przez:
? hamowanie lipazy hormonozależnej,
? umożliwienie perylipinom ochrony kropel tłuszczu przed dostępem lipaz,
? hamowanie wydzielania glukagonu.
Warto nadmienić, że tkanka tłuszczowa stanowi też ważne źródło wody metabolicznej, ponieważ podczas całkowitego spalania 100 g tłuszczu uzyskuje się około 110 g wody. Dla porównania przy utlenianiu takiej samej ilości białek organizm zyskuje 44 g, a przy spalaniu węglowodanów - 60 g wody.
1.2.2. Termoregulacja
Temperatura ciała jest zazwyczaj wyższa niż temperatura otoczenia. Brunatna tkanka tłuszczowa uczestniczy w jej utrzymaniu na drodze termogenezy bezdrżeniowej (bezdreszczowej, niedyspergującej; non-shivering thermogenesis) dzięki aktywności termogeniny, białka rozprzęgającego protony (uncouple protein 1; UPC1). Termogenina jest aktywowana dość gwałtownie natychmiast po urodzeniu przez współczulny układ nerwowy, co chroni noworodki przed hipotermią. U dorosłych termogeninę aktywuje przede wszystkim obniżenie temperatury (regulacja krótkoterminowa) oraz hormony tarczycy (regulacja długoterminowa). Termogeneza, tzw. termogeneza poposiłkowa, może się też nasilać pod wpływem leptyny po posiłkach bogatych w tłuszcze i węglowodany. Farmakologicznie ekspresja termogeniny i termogeneza mogą być stymulowane agonistami receptorów ?3-adrenergicznych, które jednak wykazują niekorzystne działania uboczne w postaci przyspieszenia rytmu serca, oraz przez kapsacynoidy (obecne w papryce chili) i leki inkretynowe, będące analogami glukagonopodobnego peptydu-1 (GLP-1).
Surowcem służącym do wytwarzania ciepła są głównie wolne kwasy tłuszczowe, których utlenianie (?-oksydacja) prowadzi do powstania acetylo-CoA. Acetylo-CoA zasila cykl Krebsa (cykl kwasów trójkarboksylowych, cykl kwasu cytrynowego), co umożliwia wytworzenie energii w postaci GTP oraz zredukowanych dinukleotydów nikotynoamidoadeninowych (NADH) i flawinowych (FADH2). Dinukleotydy te są źródłem elektronów, które wędrując w łańcuchu oddechowym z przekaźnika na przekaźnik, generują gradient protonowy w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej. W procesie termogenezy termogenina, będąca białkiem błonowym tworzącym kanał jonowy, rozszczelnia wewnętrzną błonę mitochondrialną. Tym samym umożliwia napływ protonów z powrotem do macierzy mitochondrialnej z pominięciem ATP-azy, ostatniego kompleksu łańcucha oddechowego. Dochodzi do rozprzęgnięcia fosforylacji oksydacyjnej, a energia przepływu elektronów zostaje rozproszona w postaci ciepła bez produkcji ATP.
1.2.3. Tkanka tłuszczowa jako organ endokrynny
Tkanka tłuszczowa wydziela kilkaset różnych substancji biologicznie czynnych, nazywanych ogólnie adipokinami, bądź - wyłącznie w odniesieniu do adipokin wydzielanych przez brunatną tkankę tłuszczową - nazywanych batokinami. Wiążą się one z receptorami komórek docelowych, co uaktywnia wewnątrzkomórkowe szlaki przekazywania sygnałów, wpływając na ekspresję genów. Dzięki receptorom komórkowym odbierającym sygnały z zewnątrz oraz substancjom czynnym wydzielanym przez adipocyty tkanka tłuszczowa jest dobrze skomunikowana z komórkami układów: immunologicznego, krwionośnego, nerwowego, rozrodczego, a także mięśniami, trzustką i wątrobą. Za ich pośrednictwem tkanka tłuszczowa wpływa na metabolizm ustroju, reguluje procesy łaknienia i sytości, pośredniczy w hemostazie układu krążenia oraz wpływa na procesy immunologiczne i funkcje rozrodcze. Adipokiny mogą działać w sposób autokrynny, parakrynny i/lub endokrynny. Do adipokin zalicza się m.in. leptynę, adiponektynę, kardiotrofinę-1, omentynę-1, waspinę i chemerynę, których głównym źródłem są adipocyty, oraz rezystynę, wisfatynę, apelinę, białko wiążące retinol 4 (RBP-4), inhibitor aktywatora plazminogenu (PAI-1), interleukinę 6 (IL-6), czynnik martwicy nowotworów ? (TNF-?) czy białko chemotaktyczne monocytów (MCP-1), których głównym źródłem są znajdujące się w tkance tłuszczowej komórki śródbłonka, komórki układu immunologicznego lub fibroblasty. W zależności od tego, czy ich stężenie w otyłości, cukrzycy typu 2 i powiązanych zaburzeniach metabolicznych maleje, czy wzrasta, adipokiny najogólniej dzieli się na antyzapalne (spadek stężenia we krwi) lub prozapalne (wzrost stężenia we krwi), choć w przypadku niektórych adipokin, takich jak waspina, wzrost stężenia nie jest tożsamy z ich prozapalnym charakterem. Wybrane adipokiny tkanki tłuszczowej omówiono poniżej.
1.2.4. Adipokiny antyzapalne
Adiponektyna
Adiponektyna to hormon białkowy (244 aminokwasy, ok. 30 kDa) o własnościach antyaterogennych i antyzapalnych oraz przeciwdziałających otyłości i cukrzycy poprzez poprawę insulinowrażliwości i indukcję utraty wagi. Jest ekspresjonowana silniej w tkance podskórnej niż trzewnej. Wydzielana do krążenia w postaci homotrimerów, homoheksamerów lub homooligomerów, działa para- i endokrynnie, oddziałując z receptorami dla adiponektyny typu 1 (AdipoR1) lub 2 (AdipoR2). Receptory AdipoR1 są ekspresjonowane na powierzchni komórek mięśni szkieletowych, serca, śledziony, nerek, trzustki i wątroby, natomiast receptory AdipoR2 znajdują się głównie w wątrobie. W wątrobie adiponektyna stymuluje wychwyt glukozy, ?-oksydację kwasów tłuszczowych oraz insulinowrażliwość hepatocytów, działając za pośrednictwem AdipoR2 i czynnika transkrypcyjnego PPAR?. Związanie adiponektyny z AdipoR1 na hepatocytach skutkuje natomiast aktywacją kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) i zahamowaniem glukoneogenezy. Zapobiega też stłuszczeniu i zwłóknieniu wątroby oraz indukcji stanu zapalnego. W mięśniach szkieletowych adiponektyna nasila wychwyt glukozy i ?-oksydację kwasów tłuszczowych oraz poprawia insulinowrażliwość komórek. W trzustce pobudzenie receptorów AdipoR1 i AMPK stymuluje wydzielanie insuliny i pozytywnie wpływa na potencjał proliferacyjny oraz funkcję komórek ?. Adiponektyna stymuluje także syntezę i aktywność syntazy tlenku azotu (NOS), zwiększając produkcję NO w komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych. Dodatkowo hamuje ekspresję cząsteczek adhezyjnych VCAM-1 i ICAM-1 oraz selektyny E, co zmniejsza adhezję monocytów do komórek śródbłonka i wpływa hamująco na rozwój miażdżycy.
Omentyna-1
Omentyna-1 jest adipokiną (34 kDa) produkowaną głównie przez tkankę białą depozytu trzewnego przez komórki mezotelialne, komórki mięśni gładkich naczyń krwionośnych oraz komórki śródbłonka. Jej ekspresja jest hamowana przez glukozę i insulinę, a stymulowana przez czynnik wzrostu fibroblastów 21 (FGF-21), wydzielany przez brunatną tkankę tłuszczową. Stężenie omentyny-1 poprawiają leki przeciwcukrzycowe - metformina, sitagliptyna, pioglitazon - oraz statyny. Hormonowi przypisuje się działanie kardioprotekcyjne, antyzapalne i poprawiające insulinowrażliwość komórek. W adipocytach omentyna-1 stymuluje wychwyt glukozy i aktywuje białka IRS, będące substratami receptora insulinowego. W śródbłonku naczyń hamuje ekspresję cyklooksygenazy-2 (COX-2) oraz cząsteczek adhezyjnych ICAM-1 i VCAM-1. W komórkach mięśniówki gładkiej naczyń krwionośnych osłabia proliferację i migrację komórek, indukowaną przez angiotensynę II i czynnik wzrostu pochodzenia płytkowego (PDGF) BB, a także zmniejsza produkcję reaktywnych form tlenu (ROS) oraz kalcyfikację i nadmierną syntezę elementów macierzy zewnątrzkomórkowej. Omentyna-1 promuje także polaryzację makrofagów w kierunku fenotypu antypalnego (M2) i hamuje powstawanie komórek piankowatych poprzez obniżanie ekspresji receptorów "zmiatających" (scavenger), odpowiedzialnych za wychwyt utlenionych cząsteczek LDL (oxLDL).
Kardiotrofina-1
Kardiotrofina-1 to adipokina (204 aminokwasy, ok. 22 kDa) strukturalnie podobna do IL-6, produkowana głównie przez tkankę tłuszczową, ale ekspresjonowana również w wątrobie, nerkach, mięśniach szkieletowych, sercu i płucach. Przypisuje się jej działanie przeciwzapalne, związane z hamowaniem wydzielania prozapalnych cytokin. W tkance tłuszczowej hamuje lipogenezę, a nasila lipolizę oraz ?-oksydację kwasów tłuszczowych, zmniejszając wielkość adipocytów i powodując ich metaboliczne przeprogramowanie. Przyczynia się także do obniżenia puli kwasów tłuszczowych i triglicerydów we krwi. Kardiotrofina-1 jest również induktorem brunatnienia białej tkanki tłuszczowej. W wątrobie nasila lipolizę i obniża syntezę kwasów tłuszczowych de novo, zapobiegając stłuszczeniu narządu. W mięśniach poprawia insulinowrażliwość komórek, nasila wychwyt glukozy i promuje ?-oksydację kwasów tłuszczowych. Genetycznie modyfikowane myszy pozbawione kardiotrofiny-1 stają się otyłe i insulinooporne, mają także podwyższony poziom cholesterolu we krwi mimo mniejszej podaży pokarmu. Jej ekspresja jest regulowana przez czynniki pokarmowe - nasila się w okresie głodu, a spada w okresie sytości. Podobnie jak leptyna kardiotrofina-1 zmniejsza zapotrzebowanie na pokarm, a nasila procesy związane z wydatkowaniem energii.
1.2.5. Adipokiny prozapalne
Leptyna
Leptyna jest pierwszą odkrytą adipokiną, hormonem sytości kodowanym przez gen otyłości (ob), który oddziałuje z receptorami LEPR i przekraczając barierę krew - mózg, stymuluje podwzgórze, zmniejszając spożycie pokarmów i promując wydatkowanie energii. Stężenie leptyny jest wprost proporcjonalne do zawartości triglicerydów w białej tkance tłuszczowej. Wyczerpanie się zgromadzonego tłuszczu powoduje gwałtowny spadek stężenia leptyny, co stymuluje apetyt, aktywuje szlaki anaboliczne i zmniejsza wydatkowanie energii, prowadząc do uzupełnienia zapasów tłuszczu. Uważa się, że rolą leptyny jest raczej obrona przed spadkiem masy ciała niż ograniczanie jej przyrostu. Leptyna wywiera zarówno korzystny, jak i niekorzystny wpływ na organizm. Działanie korzystne polega na poprawie insulinowrażliwości komórek oraz nasilaniu utleniania kwasów tłuszczowych w komórkach innych niż adipocyty. Podanie egzogennej leptyny powoduje normalizację poziomu glukozy i insuliny we krwi. Zarówno niedobór leptyny, jak i jej nadmiar, który towarzyszy leptynooporności komórek, przyczyniają się do wyindukowania insulinooporności. Niekorzystne działanie leptyny wiąże się z jej prozapalnym charakterem. Leptyna stymuluje produkcję IL-6 i TNF-? oraz ROS przez monocyty, a także indukuje ich proliferację i migrację. Ma również działanie aterogenne, ponieważ indukuje ekspresję VCAM-1 i stymulującego krzepnięcie czynnika tkankowego (TF). W krążeniu leptyna występuje w postaci wolnej (aktywnej) oraz związanej z białkami osocza (nieaktywnej).
Waspina
Waspina (414 aminokwasów) należy do rodziny serpin, inhibitorów proteinaz serynowych. Oprócz tkanki tłuszczowej produkują ją także mięśnie szkieletowe, trzustka, żołądek i skóra. Ekspresja waspiny nasila się w otyłości, w warunkach upośledzonej tolerancji glukozy i insulinooporności. Wzrost jej syntezy uważany jest jednak za mechanizm kompensacyjny, waspina wykazuje bowiem działanie korzystne - poprawia insulinowrażliwość i tolerancję glukozy oraz zapobiega stłuszczeniu wątroby. Stabilizuje poziom insuliny poprzez hamowanie kalikreiny 7, enzymu odpowiedzialnego za degradację insuliny, a także reguluje ekspresję insulinozależnego transportera glukozy (GLUT-4) oraz innych adipokin, m.in. adiponektyny, rezystyny i leptyny. Ponadto działa antyzapalnie i ochronnie na komórki śródbłonka naczyń.
Rezystyna
U gryzoni głównym źródłem rezystyny są komórki tłuszczowe, u ludzi jest ona produkowana pod wpływem prozapalnych cytokin przede wszystkim przez jednojądrzaste komórki krwi obwodowej oraz rezydujące w tkance tłuszczowej makrofagi. W krążeniu rezystyna występuje w formie homotrimerów lub homooligomerów. Działa prozapalnie, indukując wydzielanie prozapalnych cytokin (TNF-?, IL-6, IL-12) oraz chemokin (MCP-1). Uważa się, że indukuje insulinooporność w kardiomiocytach, hamując stymulowany insuliną wychwyt glukozy przez komórki, a także że interferuje ze szlakiem przekazywania sygnałów aktywowanym przez insulinę w miocytach oraz hepatocytach, choć dokładne mechanizmy nie są znane. Rezystyna nasila produkcję glukozy na drodze glukoneogenezy w wątrobie, a hamuje jej wychwyt przez adipocyty. Przyczynia się także do dyslipidemii, m.in. przez nasilanie degradacji receptorów LDL na hepatocytach. Stymuluje również wzrost syntezy VLDL przez komórki wątroby, ponieważ zwiększa ekspresję i stabilizuje apolipoproteinę B100 oraz nasila syntezę de novo kwasów tłuszczowych.
Apelina
Apelina jest ekspresjonowana w tkance tłuszczowej oraz w mięśniach szkieletowych, sercu, żołądku, trzustce i układzie nerwowym, szczególnie w podwzgórzu, jako 77-aminokwasowa preproapelina, z której powstają biologicznie aktywne krótkie peptydy: apelina-36, apelina-17, apelina-13 i apelina-12. Opisano zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ apeliny na organizm. Hamuje ona wydzielanie insuliny pod wpływem glukozy oraz lipolizę, przyczyniając się do spadku liczby adipocytów i zwiększenia objętości kropel tłuszczu. Jednocześnie jednak zwiększa wychwyt glukozy w mięśniach i poprawia tolerancję glukozy. Ma również działanie kardioprotekcyjne, m.in. przez hamowanie powstawania ROS i stresu oksydacyjnego oraz zapobieganie hipertrofii mięśnia sercowego. Może też działać hepatoprotekcyjnie przez zapobieganie włóknieniu narządu.
Wisfatyna
Wisfatyna jest multipotencjalnym białkiem o aktywności enzymatycznej fosforybozylotransferazy nikotynamidu (nicotinamide phosphoribosyl-transferase; Nampt) oraz czynnikiem wzrostu stymulującym dojrzewanie limfocytów pre-B (pre-B cell colony enhancing factor-1; PBEF-1). Jest produkowana przez adipocyty różnych depozytów tkanki tłuszczowej, a nie jak pierwotnie sądzono i na co wskazuje jej nazwa - wyłącznie przez tkankę białą trzewną. Ponadto syntetyzują ją komórki układu odpornościowego; występuje też w wątrobie, trzustce, mięśniach szkieletowych, sercu, jelicie, mózgu, nerkach i szpiku kostnym. Wisfatynie jako adipokinie pierwotnie przypisano własności insulinomimetyczne, czego jednak nie udało się powtórzyć w kolejnych badaniach. Wątpliwości nie budzi natomiast jej prozapalny charakter. Wisfatyna indukuje ekspresję oraz wydzielanie IL-6, TNF-? i IL-1? oraz cząsteczki adhezyjnej ICAM-1 przez monocyty, a także promuje chemotaksję tych komórek. Z kolei w komórkach śródbłonka oraz adipocytach stymuluje syntezę chemokiny MCP-1. Ekspresja wisfatyny jest zależna od mediatorów stanu zapalnego oraz hipoksji, ale w makrofagach indukują ją także lipidy i cząsteczki utlenionych LDL (oxLDL). Ma również działanie lipogenne - zwiększa wychwyt wolnych kwasów tłuszczowych przez preadipocyty i nasila ekspresję genów kodujących enzymy zaangażowane w lipogenezę. W makrofagach wydaje się jednak wywoływać efekt odwrotny - zapobiega gromadzeniu lipidów i powstawaniu komórek piankowatych.
Chemeryna
Chemeryna jest syntetyzowana jako nieaktywny 163-aminokwasowy preproprekursor głównie w białej tkance tłuszczowej, wątrobie i płucach, a jej receptor, CMKLR1, jest ekspresjonowany przede wszystkim na adipocytach, komórkach układu odpornościowego oraz kardiomiocytach, komórkach śródbłonka i mięśniówki gładkiej naczyń krwionośnych. Aktywacja proteolityczna chemeryny wymaga plazminy, elastazy oraz katepsyny G i prowadzi do powstania kilku form biologicznie aktywnej adipokiny: chemeryny-K158, chemeryny-S157 oraz chemeryny-F156. Dalsza obróbka proteolityczna przez chymazę (chemeryna-F154) dezaktywuje adipokinę. W tkance tłuszczowej chemeryna nasila adipogenezę poprzez stymulację proliferacji i różnicowania preadipocytów. Działa też proangiogennie i prozapalnie. Ponadto przyczynia się do deregulacji metabolizmu węglowodanów. Jej wpływ na masę ciała jest dwumodalny: jednorazowy gwałtowny wzrost jej stężenia powoduje spadek masy ciała, podczas gdy utrzymujące się podwyższone stężenie skutkuje wzrostem masy.
Białko wiążące retinol 4
Białko wiążące retinol 4 (RBP-4) należy do rodziny lipokalin i jest syntetyzowane głównie przez białą tkankę tłuszczową, w szczególności przez dojrzałe adipocyty z dużym ładunkiem tłuszczowym, oraz przez wątrobę. W krążeniu transportuje witaminę A (retinol). RBP-4 indukuje stan zapalny w tkance tłuszczowej oraz insulinooporność, stymulując glukoneogenezę w wątrobie i upośledzając szlak przekazywania sygnałów aktywowany przez insulinę w mięśniach oraz adipocytach.
1.2.6. Batokiny
Adipokiny tkanki brunatnej i beżowej (batokiny) pełnią funkcje regulatorowe wobec termogenezy, działając stymulująco (FGF-21, adenozyna, trójjodotyronina [T3], folistatyna) lub hamująco (endotelina-1), wpływają na waskularyzację tkanki (czynnik wzrostu śródbłonka naczyń [VEGF] A, NO, H2O2, neuregulina 4 [NRG-4]), są immunomodulatorami (IL-6, insulinopodobny czynnik wzrostu 1 [IGF-1]) lub pełnią inne specyficzne funkcje (BMP, FGF-2, RBP-4).
1.3. Rodzaje tkanki tłuszczowej
Skupiska adipocytów białych tworzą tkankę tłuszczową białą jednopęcherzykową (white adipose tissue, WAT), a skupiska adipocytów brunatnych - tkankę tłuszczową brunatną wielopęcherzykową (brown adipose tissue, BAT).
Rycina 1.2. Tkanka tłuszczowa biała (A) i brunatna (B).
Oba typy tkanki tłuszczowej różnią się pod względem morfologicznym i biochemicznym oraz pod względem profilu transkrypcyjnego i wydzielniczego, co wynika z odmienności pełnionych funkcji.
1.3.1. Biała tkanka tłuszczowa
Biała tkanka tłuszczowa (WAT) stanowi główną masę tkanki tłuszczowej i 10-20% masy ciała dorosłego zdrowego człowieka. Zbudowana jest przede wszystkim z dużych adipocytów posiadających po jednej kropli tłuszczu i niewielkiej liczbie mitochondriów, w których jądro komórkowe i pozostałe organella rozmieszczone są peryferyjnie. Zasadnicza rola WAT polega na kontroli metabolizmu energetycznego poprzez magazynowanie i uwalnianie energii w odpowiedzi na aktualne zapotrzebowanie organizmu. Stanowi też izolację, również termiczną, oraz chroni narządy wewnętrzne przed uszkodzeniem mechanicznym.
WAT jest rozmieszczona w organizmie w postaci odrębnych depozytów. Historycznie wyróżnia się dwa główne depozyty: trzewny (visceral WAT, VAT) oraz podskórny (subcutaneous WAT; SAT). Z punktu widzenia klinicznego WAT przyczynia się do rozwoju chorób kardiometabolicznych, natomiast SAT przypisuje się do pewnego stopnia korzystny wpływ na metabolizm. Adipocyty z różnych depozytów mają odmienny profil ekspresji genów, m.in. homeotycznych (rozwojowych) i adipogennych, zróżnicowany metabolizm, mogą pełnić różne funkcje oraz podlegają odmiennej regulacji hormonalnej. Na przykład podskórna tkanka tłuszczowa okolic ud podlega regulacji hormonami płciowymi, a tkanka tłuszczowa karku i górnej części pleców - kortykosteroidami. Preadipocyty SAT silniej niż WAT ekspresjonują jądrowy receptor PPAR?, czynnik transkrypcyjny odpowiedzialny za ekspresję genów kodujących białka zaangażowane w metabolizm węglowodanów i lipidów, a słabiej - receptor dla chemokin związanych z migracją monocytów i infiltracją tkanki przez makrofagi (CCR2). Adipocyty SAT cechuje też większy potencjał proliferacyjny i zdolność do różnicowania oraz magazynowania tłuszczu, adipocyty WAT są natomiast podatniejsze na apoptozę, mają niższą aktywność lipazy lipoproteinowej i są wrażliwsze na działanie katecholamin z uwagi na silniejszą ekspresję receptorów ?-adrenergicznych. Co więcej, najnowsze badania nad pochodzeniem komórek (lineage-tracing studies) wskazują, że poszczególne depozyty WAT mogą wywodzić się z odrębnych subpopulacji komórek prekursorowych, a nawet że w obrębie jednego depozytu znajdują się komórki pochodzące z różnych źródeł, co ma odzwierciedlenie w ich zróżnicowaniu metabolicznym i funkcjonalnej heterogenności.
Ze względu na silne zróżnicowanie budowy i funkcji coraz częściej wyodrębnia się więcej depozytów mniejszych, nazywanych miniorganami. Są one anatomicznie i funkcjonalnie ściśle związane z niektórymi tkankami czy narządami. Należą do nich m.in. depozyt szpiku kostnego, depozyt skórny, depozyt tłuszczu twarzy, depozyt gruczołów mlecznych, depozyt tłuszczu w stawach, depozyt układu sercowo-naczyniowego i depozyt krezkowy.
Depozyt szpiku kostnego
Depozyt szpiku kostnego (bone marrow WAT) wykazuje cechy charakterystyczne WAT i BAT oraz aktywnie uczestniczy w hematopoezie zachodzącej w szpiku kostnym jako jej ujemny lub dodatni efektor, w zależności od sublokalizacji. Depozyt szpiku kostnego zwiększa swoją objętość z wiekiem, przy niedoborach hormonu wzrostu, w otyłości, ale i paradoksalnie - w odpowiedzi na przedłużającą się restrykcję energetyczną, m.in. u pacjentów z anoreksją, czemu towarzyszy zwiększone wydzielanie adiponektyny. Stanowi też źródło wolnych kwasów tłuszczowych dla osteoblastów, bezpośrednio wpływając na obrót kostny. Wielkość tego depozytu jest odwrotnie proporcjonalna do gęstości mineralnej kości.
Depozyt skórny
Charakterystyczną cechą depozytu skórnego (dermal WAT) są cykliczne zmiany wielkości, powiązane funkcjonalnie z cyklem rozwoju włosów: powiększanie w fazie anagenu, a redukcja w fazie katagenu z minimalizacją depozytu w fazie spoczynku mieszków włosowych (faza telogenu). Depozytowi skórnemu przypisuje się rolę w regulacji procesu gojenia się ran. Hormony wydzielane przez adipocyty tego depozytu przyspieszają reepitelizację (leptyna i adiponektyna) i rewaskularyzację (leptyna). Uczestniczy on także w lokalnych mechanizmach odporności wrodzonej - w przypadku infekcji bakteryjnych dochodzi do ekspansji depozytu oraz wydzielania przez adipocyty katelicydyny - peptydu o działaniu antybakteryjnym, uszkadzającym błonę komórkową.
Depozyt tłuszczu twarzy
Na depozyt tłuszczu twarzy (facial WAT) składają się depozyty głębokie i powierzchniowe. Współodpowiada on za rysy twarzy i zanika z wiekiem, przyczyniając się do starzenia skóry i formowania zmarszczek.
Depozyt gruczołów mlecznych
Tłuszcz gruczołów mlecznych (sutkowych) (mammary gland WAT) ma głównie cechy WAT, ale są w nim rozmieszczone adipocyty o charakterystyce mieszanej. Zarówno rozmiar tego depozytu, jak i jego charakter zmieniają się wraz z cyklem reprodukcyjnym - powiększa się on znacząco w okresie ciąży, a redukuje w okresie laktacji, po której zakończeniu dochodzi do ponownego wzrostu objętości. Co więcej, w okresie laktacji dojrzałe adipocyty tego depozytu podlegają transróżnicowaniu, przekształcając się w wydzielnicze komórki nabłonkowe (adipoepithelial transdifferentiation), określane niekiedy jako adipocyty różowe. Inną charakterystyczną cechą tego depozytu jest zdolność do przekazywania lipidów sąsiadującym komórkom nabłonkowym celem produkcji mleka (feeding phenomenon), co zdaje się tłumaczyć spadek objętości depozytu w czasie laktacji. Ponadto depozyt ten moduluje funkcje komórek nabłonkowych gruczołów mlecznych, wydzielając m.in. prolaktynę, leptynę, estrogen, IGF-1 i czynnik wzrostu hepatocytów (HGF).
Depozyt tłuszczu w stawach
Specyficzne depozyty WAT w stawach biodrowych i kolanowych pełnią raczej funkcję osłonową wobec struktur kostnych niż energetyczną, jako że nie podlegają łatwo redukcji pod wpływem czynników stymulujących lipolizę, nawet podczas przedłużającego się głodzenia. Podobnie głównie biomechaniczną rolę odgrywają depozyty tłuszczowe zlokalizowane w stopach i dłoniach. Zwraca się też uwagę na zaangażowanie tego depozytu w rozwój stanów zapalnych stawów poprzez wydzielanie prozapalnych cytokin i adipokin, m.in. IL-6 i leptyny.
Depozyt układu sercowo-naczyniowego
Na depozyt ten składa się głównie WAT nasierdziowy i osierdziowy. Cechą wyróżniającą WAT nasierdziowy jest produkcja przez adipocyty termogeniny, białka charakterystycznego dla adipocytów BAT. Pozwala to na rozpraszanie energii i uwalnianie jej w postaci ciepła, co zapewnia sercu ochronę termiczną. Ponadto adipocyty tego depozytu produkują dużą ilość wolnych kwasów tłuszczowych, pobieranych następnie przez kardiomiocyty w celu zaspokojenia ich zapotrzebowania energetycznego. Jednakże rozrost depozytu towarzyszący otyłości przyczynia się do upośledzenia funkcji serca zarówno mechanicznie, jak i poprzez indukcję procesów zapalnych. Niektórzy wyróżniają również depozyt okołonaczyniowy, zapewniający ochronę i strukturalne wsparcie ścianom naczyń, wpływający też na ich kurczliwość i homeostazę.
Depozyt krezkowy
Depozyt krezkowy (mesenteric WAT), podobnie jak tłuszcz skórny, wspiera mechanizmy wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, chroniąc przed konsekwencjami translokacji bakterii ze światła jelit. Przyczynia się on jednak także do rozwoju choroby Leśniowskiego-Crohna. Towarzyszący chorobie charakterystyczny rozrost tkanki tłuszczowej, nazywany creeping fat, jest niezależny od masy ciała pacjenta. Wynika on prawdopodobnie z rosnącej przepuszczalności jelit dla bakterii, których produkty stymulują proliferację i różnicowanie komórek progenitorowych adipocytów. Z kolei hiperplastyczne adipocyty podtrzymują stan zapalny jelit poprzez wydzielanie cytokin i adipokin o działaniu prozapalnym, m.in. IL-6, IL-1?, IL-17 i leptyny.
Rozmieszczenie tkanki tłuszczowej jest zależne od płci i regulowane hormonami płciowymi. Najogólniej przyjmuje się, że męskie hormony płciowe stymulują odkładanie się białej tkanki tłuszczowej w obszarze powyżej pasa, promując otyłość typu jabłko, a żeńskie - poniżej talii, w okolicy bioder i ud, promując otyłość typu gruszka. Płeć wpływa też na ilość wydzielanych adipokin. Zaobserwowano m.in. wyższe stężenia leptyny i adiponektyny u kobiet. Charakterystyczne dla kobiet jest też występowanie w okresie laktacji adipocytów różowych, produkujących mleko.
1.3.2. Brunatna tkanka tłuszczowa
Brunatna tkanka tłuszczowa (BAT) występująca głównie u niemowląt, znajduje się między łopatkami i na szyi, a także wzdłuż kręgosłupa, w dole pachowym i w okolicy okołonerkowej. Zaobserwowano ją również u osób dorosłych narażonych na ciągłe działanie ekstremalnie niskich temperatur. Obecnie wiadomo, że jej występowanie w dorosłym ludzkim organizmie jest powszechniejsze, niż sądzono, i zależy od wieku, płci, warunków zewnętrznych, ilości WAT oraz od stopnia aktywności fizycznej. Brunatna tkanka tłuszczowa może występować jako wydzielony depozyt (klasyczna tkanka brunatna) lub w postaci rozproszonej w białej tkance tłuszczowej, jako niewielkie skupiska, a nawet pojedyncze komórki. W literaturze opisuje się ją jako beżową tkankę tłuszczową lub indukowalną brunatną tkankę tłuszczową, a tworzące je komórki określa się mianem brite adipocytes ("BRown In whiTE adipocytes"). Niektóre źródła literaturowe traktują ten typ komórek tłuszczowych jako oddzielny, trzeci typ adipocytów. Szczegółowe informacje na temat tkanki beżowej przedstawiono w kolejnym podrozdziale.
Adipocyty BAT mają odmienną morfologię: są znacznie mniejsze od adipocytów WAT, a tłuszcz jest w nich gromadzony w postaci wielu drobniejszych kropel. Wyróżnia je także posiadanie znacznie większej liczby mitochondriów, o większych rozmiarach, bogatych w cytochromy i o lepiej pofałdowanej błonie wewnętrznej, oraz wysoka ekspresja termogeniny (UPC).
W tabeli 1.1 zestawiono cechy morfologiczne i biochemiczne wyróżniające adipocyty tkanki tłuszczowej białej i brunatnej.
Tabela 1.1. Zestawienie cech morfologicznych i biochemicznych białej i brunatnej tkanki tłuszczowej
Biała tkanka tłuszczowa (WAT)
Brunatna tkanka tłuszczowa (BAT)
Większe kuliste komórki (ok. 100 ?m średnicy)
Mniejsze komórki (20-40 ?m średnicy)
Jednopęcherzykowa: pojedyncza duża wakuola tłuszczowa
Wielopęcherzykowa: wiele małych kropel tłuszczu
Organella rozmieszczone peryferyjnie, zepchnięte przez rozrastającą się kroplę tłuszczu
Struktury komórkowe nie ulegają przemieszczeniu
Mała objętość cytoplazmy, uformowana w pierścień
Jądro komórkowe często spłaszczone, o zwartej chromatynie
Jądro komórkowe kuliste, zlokalizowane w centrum komórki
Mocno rozwinięte retikulum endoplazmatyczne gładkie
Retikulum endoplazmatyczne gładkie i szorstkie słabiej rozwinięte
Błona komórkowa tworzy liczne wpuklenia, szczególnie przy nasilonej lipolizie
Ubogie w mitochondria
Bogate w mitochondria
Mitochondria wydłużone, o niewielkiej średnicy
Większe mitochondria, o sferycznym kształcie
Słabiej pofałdowana błona wewnętrzna mitochondriów
Silnie pofałdowana błona wewnętrzna mitochondriów
Niska ekspresja termogeniny lub jej brak
Wysoka ekspresja termogeniny
Główna funkcja: gromadzenie energii
Termoregulacja i rozpraszanie nadmiaru energii
Zwiększony pobór glukozy i nasilona glikoliza beztlenowa celem wytworzenia ATP
Obecność zakończeń adrenergicznych głównie wokół naczyń krwionośnych; mniejsza liczba zakończeń
Obecność zakończeń adrenergicznych również bezpośrednio na adipocytach; większa liczba zakończeń
Słabsze unaczynienie
Lepsze unaczynienie
Rola brunatnych adipocytów polega zarówno na wytwarzaniu ciepła (termoregulacji), jak i na rozpraszaniu nadmiaru energii, co wpływa na równowagę energetyczną organizmu i jak się uważa, może zostać wykorzystane w walce z chorobami kardiometabolicznymi. Zauważono, że zwierzęta genetycznie pozbawione brunatnej tkanki tłuszczowej cierpią na otyłość, natomiast farmakologiczna aktywacja metabolizmu tkanki brunatnej przyczynia się do redukcji masy ciała. Produkowana przez brunatne adipocyty termogenina rozprzęga fosforylację oksydacyjną i energia przepływu elektronów zostaje rozproszona w postaci ciepła. Głównym substratem wykorzystywanym przez brunatne adipocyty do produkcji ciepła są wolne kwasy tłuszczowe, utleniane w procesie ?-oksydacji. Komórki pozyskują wolne kwasy tłuszczowe z triacylogliceroli, zarówno tych zmagazynowanych wewnątrz komórek, jak i pochodzących z lipoprotein osocza, co przyczynia się do obniżenia ich puli w organizmie. Aby mogły zaspokoić potrzeby energetyczne komórek, brunatne adipocyty mają również zdolność do nasilonego wychwytu glukozy z krążenia i cechuje je większa aktywność glikolizy, która staje się istotnym źródłem ATP. Tym samym wzrost ilości i aktywności tkanki brunatnej jest korzystny dla organizmu i ma działanie kardioprotekcyjne przez nasilenie lipolizy i katabolizmu glukozy, poprawę insulinowrażliwość komórek i klirensu cholesterolu, co zapobiega hipercholesterolemii i rozwojowi miażdżycy. Aktywność metaboliczna BAT jest indukowana zarówno niską temperaturą, jak i przez ciemność, stres (kortyzol), noradrenalinę, insulinę i hormony tarczycy. Starzenie i wzrost masy ciała negatywnie wpływają na aktywność termoregulacyjną BAT. W warunkach ciągłych nadwyżek energetycznych brunatne adipocyty mogą podlegać transróżnicowaniu do adipocytów białych celem zmagazynowania energii (proces bielenia). W zakresie wydzielniczym brunatne adipocyty produkują prostaglandyny, tlenek azotu, adipsynę, cytokiny, czynniki stymulujące angiogenezę oraz batokiny, regulujące metabolizm glukozy i kontrolujące wydatek energetyczny organizmu. Spadek ilości i/lub aktywności metabolicznej BAT jest drugim obok rozrostu WAT istotnym czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju zaburzeń metabolicznych.
Dymorfizm płciowy w przypadku tkanki tłuszczowej brunatnej manifestuje się różnicami w jej masie i plastyczności metabolicznej, które są większe u kobiet niż u mężczyzn. Nie wyklucza się jednak, że obserwowane różnice w ilości tkanki między płciami wynikają raczej z większej wrażliwości kobiet na zimno. Tkankę brunatną kobiet cechuje, jako jedna z manifestacji jej plastyczności, lepsza zdolność do deaktywacji termogenezy w warunkach restrykcji kalorycznych.
1.3.3. Beżowa tkanka tłuszczowa
Beżowa tkanka tłuszczowa jest uważana przez niektórych autorów za postać przejściową. Formuje się w sąsiedztwie naczyń włosowatych (V3), a budujące ją adipocyty mają cechy charakterystyczne zarówno białych, jak i brunatnych komórek tłuszczowych. Adipocyty beżowe odkryto około 2007 roku dzięki pozytonowej tomografii emisyjnej (PET-CT) jako komórki wyróżniające się w WAT intensywnym poborem znakowanej (radioaktywnej) glukozy. Wynika to z odmienności metabolizmu adipocytów beżowych i białych - adipocyty beżowe mają większe zapotrzebowanie na glukozę, której utlenianie w glikolizie dostarcza komórkom energii w postaci ATP, jako że część energii generowana w łańcuchu oddechowym nie służy wytworzeniu ATP, lecz ciepła. Cechą charakterystyczną adipocytów beżowych, podobnie jak klasycznych brunatnych, jest też zdolność do ekspresji termogeniny, ale jedynie w odpowiedzi na stymulację. W konsekwencji szacunkowa ilość termogeniny w tkance beżowej stanowi około 10% jej stężenia w klasycznej BAT. Badania nad pochodzeniem komórek beżowych wykazały, że nie wywodzą się one z tych samych komórek co adipocyty brunatne. Mają natomiast wspólne pochodzenie z adipocytami białymi.
Zaproponowano dwa mechanizmy pochodzenia komórek beżowych:
? w wyniku transróżnicowania dojrzałych białych adipocytów (proces nazywany też brunatnieniem),
? w wyniku różnicowania z odrębnej, bipotencjalnej subpopulacji komórek prekursorowych.
Brunatnienie zachodzi pod wpływem niskiej temperatury, katecholamin i w wyniku zwiększonej aktywności fizycznej. Obserwuje się je również u pacjentów po poparzeniach, z kacheksją nowotworową i po operacjach bariatrycznych. Oprócz wymienionych czynników w indukcji transróżnicowania białych adipocytów w kierunku adipocytów brunatnych beżowej tkanki tłuszczowej uczestniczą także za pomocą wydzielanych cytokin komórki układu immunologicznego: limfocyty Th2, makrofagi M2 oraz eozynofile.
Ilość tkanki tłuszczowej beżowej, podobnie jak brunatnej, spada z wiekiem oraz w otyłości. Celem zmniejszenia ryzyka rozwoju chorób sercowo-naczyniowych oraz negatywnych efektów procesu starzenia poszukuje się sposobów na zahamowanie redukcji objętości tkanki tłuszczowej beżowej lub na reaktywację jej istniejących depozytów. Uważa się, że beżowa tkanka tłuszczowa ma pod tym względem znacznie większy potencjał terapeutyczny niż tkanka brunatna mimo jej mniejszego wpływu na balans energetyczny organizmu, wynikający z niższej zawartości termogeniny. Wiąże się to częściowo z pochodzeniem adipocytów beżowych - rozrost tkanki beżowej odbywa się kosztem WAT. Ponadto sądzi się, że adipocyty beżowe mogą korzystnie wpływać na metabolizm za pośrednictwem mechanizmów innych niż rozpraszanie energii przez termogeninę, a które są aktualnie przedmiotem intensywnie prowadzonych badań.
Warto przy tej okazji wspomnieć, że z uwagi na zimno jako najważniejszy czynnik indukujący i aktywujący - globalne ocieplenie klimatu może mieć też niekorzystny wpływ na ilość brunatnej i beżowej tkanki tłuszczowej oraz ich aktywność metaboliczną, a tym samym przyczyniać się do rozwoju otyłości i chorób kardiometabolicznych. Badania ostatnich lat bezpośrednio powiązały wzrost temperatury ze wzrostem ryzyka rozwoju cukrzycy u ciężarnych oraz w populacji ogólnej.
Piśmiennictwo
1. Cinti S.: Pink adipocytes. Trends Endocrinol. Metab. 2018; 29(9): 651-666.
2. Dahl T.B., Holm S., Aukrust P. i wsp.: Visfatin/NAMPT: A multifaceted molecule with diverse roles in physiology and pathophysiology. Annu. Rev. Nutr. 2012; 32: 229-243.
3. Datta R., Podolsky M.J., Atabai K.: Fat fibrosis: friend or foe? JCI Insight. 2018; 3(19).
4. Dimova R., Tankova T.: The role of vaspin in the development of metabolic and glucose tolerance disorders and atherosclerosis. Biomed. Res. Int. 2015; 1-7.
5. Ferrier D.R.: Biochemia (red. wyd. pol. D. Chlubek). Edra Urban & Partner, Wrocław 2018.
6. Guilherme A., Henriques F., Bedard A.H. i wsp.: Molecular pathways linking adipose innervation to insulin action in obesity and diabetes mellitus. Nat. Rev. Endocrinol. 2019; 15(4): 207-225.
7. Helfer G., Wu Q.F.: Chemerin: a multifaceted adipokine involved in metabolic disorders. J. Endocrinol. 2018; 238(2): R79-R94.
8. Hildebrand S., Stümer J., Pfeifer A.: PVAT and its relation to brown, beige, and white adipose tissue in development and function. Front. Physiol. 2018; 9: 70.
9. Kotnik P., Fischer-Posovszky P., Wabitsch M.: RBP4: a controversial adipokine. Eur. J. Endocrinol. 2011; 165(5): 703-711.
10. Lee M.W., Lee M., Oh K.J.: Adipose tissue-derived signatures for obesity and type 2 diabetes: adipokines, batokines and microRNAs. J. Clin. Med. 2019; 8(6).
11. López-Yoldi M., Moreno-Aliaga M.J., Bustos M.: Cardiotrophin-1: A multifaceted cytokine. Cytokine Growth Factor Rev. 2015; 26(5): 523-532.
12. Luo L., Liu M.: Adipose tissue in control of metabolism. J. Endocrinol. 2016; 231(3): R77-R99.
13. Luong Q., Huang J., Lee K.Y.: Deciphering white adipose tissue heterogeneity. Biology. 2019; 8(2): 23.
14. Marlatt K.L., Ravussin E.: Brown adipose tissue: an update on recent findings. Curr. Obes. Rep. 2017; 6(4): 389-396.
15. Miana V.V., González E.A.P.: Adipose tissue stem cells in regenerative medicine. Ecancermedicalscience. 2018; 12: 822.
16. Murawska-Ciałowicz E.: Tkanka tłuszczowa - charakterystyka morfologiczna i biochemiczna różnych depozytów. Postępy Hig. Med Dośw. (online). 2017; 71: 466-484.
17. Pan W.W., Myers M.G.: Leptin and the maintenance of elevated body weight. Nat. Rev. Neurosci. 2018; 19(2): 95-105.
18. Park H.K., Kwak M.K., Kim H.J. i wsp.: Linking resistin, inflammation, and cardiometabolic diseases. Korean J. Intern. Med. 2017; 32(2): 239-247.
19. Petersen M.C., Shulman G.I.: Mechanisms of insulin action and insulin resistance. Physiol. Rev. 2018; 98(4): 2133-2223.
20. Skowrońska B., Fichna M., Fichna P.: Rola tkanki tłuszczowej w układzie dokrewnym. Endokrynol. Otył. Zab. Przem. Mat. 2005; 1(3): 21-29.
21. Symonds M.E., Aldiss P., Pope M. i wsp.: Recent advances in our understanding of brown and beige adipose tissue: the good fat that keeps you healthy. F1000 Res. 2018; 7, pii: F1000 Faculty Rev-1129.
22. Tandon P., Wafer R., Minchin J.E.N.: Adipose morphology and metabolic disease. J. Exp. Biol. 2018; 221 (Pt. Suppl. 1).
23. Trayhurn P.: Brown adipose tissue - a therapeutic target in obesity? Front. Physiol. 2018; 9: 1672.
24. Valencak T.G., Osterrieder A., Schulz T.J.: Sex matters: The effects of biological sex on adipose tissue biology and energy metabolism. Redox Biol. 2017; 12: 806-813.
25. Vega-Robledo G.B., Oliva-Rico D., Rico-Rosillo G.: Adipose tissue: function, adipokines, and alterations related with psoriasis. Sci. J. Clin. Res. Dermatol. 2017; 2(2): 036-042.
26. Watanabe T., Watanabe-Kominato K., Takahashi Y. i wsp.: Adipose tissue-derived omentin-1 function and regulation. Compr. Physiol. 2017; 7(3): 765-781.
27. Wójcik B., Górski J.: Brunatna tkanka tłuszczowa u dorosłego człowieka: występowanie i funkcja. Endokrynol. Otył. Zab. Przem. Mat. 2011; 7(1): 34-40.
28. Wysocka M.B., Pietraszek-Gremplewicz K., Nowak D.: The role of apelin in cardiovascular diseases, obesity and cancer. Front. Physiol. 2018; 9: 557.
29. Zwick R.K., Guerrero-Juarez C.F., Horsley V. i wsp.: Anatomical, physiological, and functional diversity of adipose tissue. Cell Metab. 2018; 27(1): 68-83.
2. Epidemiologia otyłości
Anna Noczyńska
2.1. Wstęp
Według WHO otyłość jest najczęstszą przewlekłą chorobą, w której zespół objawów uwarunkowany jest czynnikami zewnętrznymi, takimi jak stres, nieprawidłowe żywienie, brak aktywności fizycznej, oraz czynnikami wewnętrznymi: genetycznymi, metabolicznymi. Rozwija się w wyniku utrzymującego się przez długi czas dodatniego bilansu energetycznego. Powikłania metaboliczne występujące w otyłości stanowią problem kliniczny, kulturowy i socjoekonomiczny.
2.2. Otyłość i nadwaga na świecie
Występowanie otyłości według WHO przybrało rozmiary pandemii. W okresie ostatnich 40 lat na świecie przybyło 0,5 mld osób otyłych. Od 1980 roku w ponad 70 krajach liczba osób zmagających się z otyłością uległa podwojeniu. Z danych światowych wynika, że około 1,6 miliarda osób powyżej 15. rż. ma nadwagę (BMI > 25), a około 400 mln otyłość (BMI > 30). Dane epidemiologiczne wskazują, że od 1975 do 2014 roku trzykrotnie wzrósł na świecie odsetek otyłych mężczyzn (do 10,8%) i ponad dwukrotnie (do 14,9%) otyłych kobiet. Ocenia się, że na świecie 17-20% dzieci w wieku 2-19 lat cierpi na nadwagę lub otyłość. Badania WHO wykazały, że od 1974 do 2016 roku liczba otyłych dzieci powyżej 5. rż. wzrosła z 11 mln do 124 mln (dodatkowo 213 mln dzieci miało nadwagę). W 2014 roku ponad 41 mln dzieci poniżej 5. rż. miało problem z nadmierną masą ciała. W Chinach, Mongolii, Iranie około 18 mln dzieci w tej grupie ma nadwagę. W latach 2000-2013 w krajach Afryki Południowej liczba dzieci z otyłością i nadwagą wzrosła z 11% do 19%. Analizując występowanie otyłości i nadwagi w latach 70.-90. XX wieku wśród dzieci szkolnych w takich krajach jak: USA, Kanada Ameryka Południowa oraz Niemcy, Finlandia, Grecja, Wielka Brytania i Hiszpania, wykazano dwu-, a nawet trzykrotny wzrost liczby dzieci z nadmierną masą ciała. W niektórych krajach, np.: w Grecji, dwukrotnie wzrosła liczba otyłych chłopców (z 19,4% w 1992 roku do 33,7% w 2006 roku). Badania brazylijskie obejmujące 17 lat (1989-2006) wskazują na wzrost częstości występowania nadwagi u dzieci przedszkolnych o 160%, czyli o 9,4% na rok. Najwięcej otyłych osób żyje w Stanach Zjednoczonych (39,6% dorosłych i 18,5% dzieci i młodzieży). Według raportu IOTF (International Obesity Task Force) z 2003 roku w 2000 roku otyłość diagnozowano tam u 12%, a w 2010 roku już u ponad 20% osób. Utrzymanie się tego trendu spowoduje wzrost odsetka osób otyłych w 2020 roku do 28%, a w 2030 - do 41%. W latach 1980-2002 częstość występowania nadwagi i otyłości wśród dzieci amerykańskich w wieku 6-19 lat wzrosła trzykrotnie. Obecnie co czwarte amerykańskie dziecko jest otyłe lub ma nadwagę. Otyłość i nadwaga u dzieci stały się poważnym problemem społeczno-ekonomicznym krajów rozwijających się.
2.3. Otyłość i nadwaga w Europie
Dane WHO z 2016 roku wykazały, że w krajach o wysokim współczynniku gospodarczym, takich jak Dania, Francja, Niemcy, Szwecja, liczba dzieci z otyłością i nadwagą utrzymuje się na stałym poziomie, a nawet nieznacznie się obniża. Tendencja ta jest szczególnie wyraźna w rodzinach o wysokim statusie ekonomicznym. Odwrotne zjawisko obserwuje się w krajach rozwijających się, w których wskaźnik nadwagi i otyłości idzie w parze z poprawą statusu ekonomicznego rodziny. W krajach rozwiniętych najbardziej zagrożone otyłością są dzieci należące do mniejszości etnicznych oraz dzieci imigrantów. Badacze alarmują, że utrzymywanie się obecnych tendencji będzie skutkowało wzrostem otyłości i nadwagi szczególnie u dzieci najmłodszych. Informacji o zagrożeniu otyłością tej grupy dostarcza projekt MONICA (Monitoring of trends and determinants in cardiovascular diseases), którego wyniki wskazują na wzrost otyłości u około 10-40% u dzieci w dziesięciu krajach europejskich. Według raportu IOTF w Europie około 20% dzieci do 14. rż. ma nadmierną masę ciała, z czego około 5% ma zdiagnozowaną otyłość. Według Childhood Obesity Surveillance Initiative (COSI) w krajach Unii Europejskiej w 2010 roku jedno na troje 6-9-letnich dzieci miało nadwagę lub otyłość. W grupie 11-latków najwyższy odsetek dzieci otyłych odnotowano w Grecji (33%), Portugalii (32%) oraz w Hiszpanii, a najniższy w Szwajcarii (11%). W grupie 15-latków rozpowszechnienie nadwagi wahało się od 10% w Armenii, na Litwie i w Rosji do 23% w Grecji. W sumie około 27% 13-latków w Europie obciążonych było nadwagą. Epidemiolodzy zwracają uwagę na wzrost liczby dzieci z otyłością olbrzymią.
2.4. Otyłość i nadwaga w Polsce
Według standardów IOTF z 2005 roku Polska obok Anglii należy do krajów europejskich o największym przyroście nadwagi i otyłości u dzieci w wieku 5-11 lat. Częstość nadwagi i otyłości w różnych regionach kraju kształtuje się na poziomie od 2,5% do 12%. Szacuje się, że w Polsce każdego roku będzie przybywać 400 tys. dzieci z nadwagą, w tym 80 tys. z otyłością. W Europie jest to odpowiednio: 1,3 mln i 300 tys. W populacji chłopców angielskich w latach 1995-2002 częstość występowania otyłości wzrosła z 2,9% do 5,7%, a u dziewcząt z 4,9% do 7,8%.
Na podstawie raportu z polskich badań HBSC (Health Behavior in School-aged Children) przeprowadzonych w roku szkolnym 2009/2010 z zastosowaniem wartości referencyjnych IOTF wykazano, że nadwagę ma 18,3%, a otyłość 3,4% badanych 11-12-latków. U 13-14-latków, 15-16-latków i 17-18-latków nadwagę rozpoznano odpowiednio u 14,9%, 11,6% i 10,9% badanych, a otyłość u 3,4%, 2,7% i 2,5%. W latach 2014-2018 odsetek młodzieży z nadmierną masą ciała wzrósł z 19,9% do 21,7%, z wyraźną przewagą u chłopców. Według Chrzanowskiej i wsp. w ostatnich 30 latach odnotowano trzykrotny wzrost otyłości u 11-15-letnich chłopców oraz dziesięciokrotny u dziewcząt. W badaniach Oblacińskiej i wsp. otyłość i nadwaga występowały odpowiednio u 3,4% i 5,3% 7-16-letnich dzieci, częściej u dziewcząt, z tendencją do wzrostu z wiekiem. Badania dzieci województwa rzeszowskiego prowadzone w latach 1998 i 2008 u młodzieży szkolnej oceniły wzrost występowania nadwagi u chłopców z 10,5% do 14,2%, natomiast u dziewcząt z 12% do 13,3%. Wyraźnie zmniejszyła się liczba otyłych dziewcząt: z 10,1% do 7,7%, natomiast otyłość u chłopców utrzymywała się na podobnym poziomie i wynosiła 6,8% i 6,4%. Kolejne badanie prowadzone przez zespół rzeszowski w latach 2008 i 2012 u dzieci w wieku 3-6 lat wykazały wzrost otyłości u badanych z 7,2% do 10,8%, a nadwagi z 9,1% do 12,4%. U dzieci województwa mazowieckiego otyłość stwierdzono u 4,25%, a nadwagę u 11,83% badanych, natomiast u dzieci białostockich odpowiednio u 5,4% i 11,4%. Badania 7-, 10- i 12-letnich dzieci wrocławskich prowadzone w latach 2012-2017 (56670 dzieci) wykazały występowanie otyłości u 5,5%, a nadwagi u 8% dzieci, częściej u 7- i 10-latków (około 4,5%) niż 12-latków (3,9%). W badaniach PITNUTS (2016 r.) około 10% dzieci w wieku 1-3 lat miało nadmierną masę ciała, a dodatkowo 18,4% było zagrożone tym zaburzeniem. Badania ogólnopolskie przeprowadzone przez Instytut Żywności i Żywienia wśród uczniów szkół podstawowych i gimnazjów (11-15-latków) w 1971 roku oraz w latach 1982-1985, 1988-1991 i 1999-2000 wykazały występowanie nadwagi w 1971 roku u 9,2% chłopców i u 8,2% dziewcząt. Dramatyczny wzrost otyłości odnotowano u chłopców w latach 1999-2000, kiedy rozpoznano ją u 20,2% badanych. Badanie HBSC z 2014 roku oceniło występowanie otyłości i nadwagi u dzieci szkolnych na poziomie 14,8%.
Odsetek polskich dzieci z nieprawidłowo wysoką masą ciała wzrasta już w pierwszych latach życia i wynosi 10% u półrocznych niemowląt i 25% u 3-latków (PITNUTS, 2016-2017).
Otyłość w wieku młodzieńczym trzykrotnie zwiększa ryzyko otyłości w dorosłym życiu. Ponadto otyłość u dziecka pomimo normalizacji masy ciała jest silnym predyktorem zaburzeń metabolicznych oraz chorób sercowo-naczyniowych w wieku dojrzałym. Dramatyczny wzrost odsetka Polaków z nadwagą lub otyłością rozpoczyna się w 18.-24. rż. (27%). W badaniu WOBASZ II (Wieloośrodkowe Ogólnopolskie Badanie Stanu Zdrowia Ludności) wskazano, że 68,2% dorosłych mężczyzn i 60,5% kobiet ma wskaźnik masy ciała (BMI) powyżej 25 kg/m2. Z otyłością olbrzymią (BMI > 40) zmaga się 282 tys. polskich kobiet oraz 192 tys. mężczyzn. U 35-39-letnich mężczyzn nadwaga i otyłość rozpoznawane są aż u 70% badanych.
W celu zahamowania niepokojącego trendu podejmowane są liczne działania prewencyjne. W 2016 roku w resorcie zdrowia zainaugurowano działalność koalicji na rzecz walki z otyłością. Ma ona charakter międzynarodowy i międzyresortowy, a jej celem jest podjęcie działań na rzecz wprowadzenia narodowych systemów profilaktyki i leczenia otyłości oraz wprowadzenie standardów opieki nad pacjentem chorym na otyłość. W 2014 roku w odpowiedzi na postępujący wzrost liczby dzieci z nadwagą i otyłością dyrektor generalny WHO powołał komisję do walki z otyłością dziecięcą. Celem jej pracy jest obniżenie do 2025 roku wskaźników otyłości u dzieci. Unia Europejska ustanowiła Europejski Plan Przeciwdziałania Dziecięcej Otyłości na lata 2014-2020. W naszym kraju Główny Inspektor Sanitarny i Stowarzyszenie "Polska Federacja Producentów Żywności" podjęły się realizacji programów edukacyjnych "Trzymaj Formę", promujących zasady zdrowej diety, aktywność fizyczną oraz utworzenie profesjonalnych gabinetów udzielających fachowych porad dietetycznych. W 2015 roku weszła w życie ustawa dotycząca sprzedaży w sklepikach szkolnych zdrowych produktów spożywczych, określająca wymagania, jakie muszą spełniać środki spożywcze przeznaczone do przygotowania posiłków w przedszkolnych i szkolnych stołówkach.
Działania profilaktyczne mające zapobiegać nadwadze i otyłości powinny być wdrożone już u dzieci przedszkolnych. Szkoła obok rodziny stanowi drugie istotne środowisko wychowawcze, na którym spoczywa obowiązek prowadzenia edukacji zdrowotnej. Działania edukacyjne powinny objąć całą populację dzieci i młodzieży z uwzględnieniem grup szczególnie zagrożonych.
W przeważającej liczbie przypadków przyczyną otyłości u dzieci są nieprawidłowe nawyki żywieniowe oraz niedostateczna aktywność fizyczna, dlatego szkolne programy powinny skupić się na modyfikacji tych czynników ryzyka. Edukacja żywieniowa skierowana do rodziców i dzieci powinna być wprowadzona do szkół i przedszkoli. Należy ją prowadzić w sposób przystępny, u dzieci najmłodszych - w formie zabawy, natomiast w grupie dzieci szkolnych - jako zajęcia obowiązkowe. Edukacja żywieniowa powinna być kierowana także do młodzieży, a szczególnie do dziewcząt, ponieważ w tej grupie często obserwuje się stosowanie niekonwencjonalnych metod odchudzania, liczne nieprawidłowości w żywieniu (zachowania anorektyczne), a także spadek aktywności fizycznej.
Piśmiennictwo
1. Chrzanowska M.: Ekspansja nadwagi i otyłości w populacji dzieci i młodzieży Krakowa w okresie 1971-2000 w świetle wskaźnika EOW (Extent of Overweight). Ped. Pol. 2010; 85(1): 481-484.
2. Czerwonogrodzka-Senczyna A., Kryńska P., Majcher A. i wsp.: Wpływ czynników środowiskowych na występowanie otyłości u dzieci do 7. roku życia. Endokrynol. Ped. 2014; 13, 2(47): 17-24.
3. Gardner D.S., Rhodes P.: Developmental origins of obesity: programming of food intake or physical activity? Adv. Exp. Med. Biol. 2009; 646: 83-93.
4. Jodkowska M., Oblacińska A., Tabak I. i wsp.: Demograficzne uwarunkowania nadwagi i otyłości u uczniów gimnazjów w Polsce w 2005 roku. Instytut Matki i Dziecka, Warszawa 2005.
5. Kędzior A., Jakubek-Kipa K., Brzuszek M. i wsp.: Trendy w występowaniu nadwagi i otyłości u dzieci na świecie w Europie i w Polsce. Endokrynol. Ped. 2017; 16, 1(58): 41-48.
6. Kułaga Z., Litwin M., Tkaczyk M. i wsp: Polish 2010 growth references for school-aged children and adolescents. Eur. J. Pediatr. 2011; 170(5): 599-609.
7. Łuszczki E., Dereń K., Baran J. i wsp.: Trend sekularny występowania nadwagi i otyłości wśród dzieci w przedszkolach regionu rzeszowskiego. Endokrynol. Ped. 2015; 14, 4(53): 29-34.
8. Matusik P., Malecka-Tendera E., Klimek K. i wsp.: Nutritional state of Polish prepubertal children assessed by population-specific and international standards. Acta Paediatr. 2007; 96(2): 276-80.
9. Mazur A., Małecka-Tendera E., Lewin-Kowalik J.: Nadwaga i otyłość u dzieci szkół podstawowych województwa podkarpackiego. Ped. Pol. 2001; 10: 743-748.
10. NCD Risk Factor Collaboration (NCD-Ris C): Worldwide trends in body-mass index, underweight, overweight, and obesity from 1975 to 2016: a pooled analysis of 2416 population-based measurement studies in 128,9 million children, adolescents, and adults. Lancet. 2017; 390(10113): 2627-2642.
11. Olejnik B.J., Roszko-Kirpsza I., Marcinkiewicz S. i wsp.: Uwarunkowania środowiskowe a stan odżywienia dzieci i młodzieży województwa podlaskiego. Ped. Pol. 2012; 87(1): 41-46.
12. Olszanecka-Glinianowicz M.: Otyłość jako narastający problem medyczny i społeczny - co może lekarz rodzinny. Terapia. 2014; 2(300): 11-14.
13. Binkiewicz-Glińska A., Bakuła S., Kusiak-Kaczmarek M.: Obesity prevention in children and adolescents - Current recommendations. Pol. Ann. Med. 2012; 19: 156-162.
14. Binkiewicz-Glińska A., Bakuła S., Kusiak-Kaczmarek M.: Pyrżak B., Majcher A., Rymkiewicz-Kluczyńska B.: Analiza czynników ryzyka nadwagi i otyłości u dzieci w wieku 7-9 lat z województwa mazowieckiego. Endokrynol. Ped. 2007; 4(21): 33-42.
15. Rywik S., Pająk A., Broda G.: Częstość występowania nadwagi i otyłości w wybranych populacjach Polski. Pol-Monica BIS Projekt. Med. Metabol. 2003; 7: 8-15.
16. Trojanowska A., Trojanowska P., Bernat K. i wsp.: Ocena sposobu żywienia i aktywności fizycznej u dzieci w wieku szkolnym w aspekcie zagrożeń otyłością. Endokrynol. Ped. 2015; 14, 4(53): 35-42.
17. Wardle J., Carnell S., Haworth C. i wsp.: Evidence for a strong genetic influence on childhood adiposity despite the force of the obesogenic environment. Am. J. Clin. Nutr. 2008; 87(2): 398-404.
18. Weker H., Barańska M., Riahi A. i wsp.: Nutrition of infants and young children in Poland - PITNUTS 2016. Dev. Period. Med. 2017; 21(1): 13-28. http://www.who.int/end-childhood-obesity/news/new-estimate-child-adolescent-obesity/en/.
19. World Health Organization: Consideration of the evidence on childhood obesity for the Commission on Ending Childhood Obesity: report on the ad hoc working group on science and evidence on ending childhood obesity. Geneva 2016.
20. Zarzycka D., Szara M., Sroka A.: Otyłość wieku szkolnego - epidemiologia, konsekwencje zdrowotne, metody prewencji. Endokrynol. Ped. 2015; 14, 2(51): 79-88.
