Мы с вами млекопитающие. А у млекопитающих есть два основных вида жира: белый и бурый. Так вот бурый жир буквально коричневого цвета. Не встречали у себя такой?

Бурый жир специализируется на производстве тепла. Этого бурого жира очень мало у взрослых людей, зато его много у новорожденных детей и прочих мелких млекопитающих. Он нужен всякой мелюзге, чтобы не замерзнуть на холоде.

Новорожденные не умеют дрожать от холода и не умеют быстро вырабатывать тепло белым жиром. В их маленьком тельце маленькая теплоемкость, поэтому бурый жир нужен им как автономный подогреватель.

Если взрослому человеку повезло, и у него есть заметное количество бурого жира, то он сможет очень хорошо регулировать свой вес. Это можно считать подарком природы. У таких людей гораздо реже случаются всякие болезни, связанные с лишним жиром.

Где искать бурый жир

Обычно бурый жир у взрослого человека расположен в области шеи, над ключицами, под мышками, рядом с позвоночником и где-нибудь в верхней части живота.

В 1981 году ученые обнаружили, что у людей, работающих на свежем воздухе, много бурого жира в области шеи. Тогда и стало понятно, что бурый жир используется в качестве подогревателя.

Еще бурый жир находили при позитронно-эмиссионной томографии. Этот метод применяют в диагностике злокачественных опухолей. Он основан на выявлении меченой глюкозы. Опухоль жадно глотает глюкозу, и томограф это видит.

Проблема в том, что бурый жир тоже жадно глотает глюкозу. На позитронно-эмиссионной томограмме он может выглядеть как опухоль.

Жутковато еще то, что метастазы опухолей как раз часто находят в лимфоузлах рядом с ключицами и рядом с позвоночником. Очень много времени бурый жир таким образом пугал онкологов и их пациентов. Но потом всё-таки разобрались.

Еще бурый жир засветился там, где много адреналина. Это очень хорошо было заметно у людей с опухолями надпочечников. Оказалось, что жир вокруг почек у них очень похож на бурый.

Получается, что бурый жир активируется на холоде и под действием адреналина.

Как устроена печка

Бурая жировая ткань никому не отдает свой жир. Она сжигает его внутри своих собственных клеток. Для этого в клетках бурой жировой ткани есть много митохондрий. Это наши энергетические станции.

Митохондрии похожи на маленькие печки, в которых жир сгорает в кислороде.

Цвет

Клетки обычной белой жировой ткани большие, и внутри у них лежит капля жира. Вокруг этой капли мало митохондрий. Множество таких клеток с отдельными каплями жира очень похожи на капли жира в молоке. Поэтому наша белая жировая ткань по цвету похожа на молоко.

С бурым жиром все сложнее. Сами клетки бурого жира не слишком большие, но жир в них не лежит в одном месте, а рационально упакован отдельными маленькими каплями, которые подготовлены для быстрейшего засовывания в печку.

Чтобы снабжать это хозяйство кислородом и питательными веществами в бурой жировой ткани проложено множество кровеносных сосудов.

Получается, что в небольшой клетке бурого жира плотно упакованы кучи митохондрий с жировыми каплями, а снаружи это дело опутано красными кровеносными сосудами.

Считают, что за счет крови и большого количества митохондрий жировая ткань выглядит коричневой.

Понятно, что мы не увидим отдельную митохондрию, но их большие скопления будут заметны в виде бурого цвета.

С белым жиром знакомы все – именно он в виде энергетического запаса откладывается у нас на бедрах и талии. Ожирение не только само по себе является хронической болезнью, но и напрямую связано с развитием многих других тяжелых заболеваний. В Соединенных Штатах расходы на лечение последствий ожирения превышают расходы на лечение последствий курения и алкоголизма. А вот бурый жир, не так давно обнаруженный в шейно-надключичной области примерно у 3% взрослых мужчин и 7,5% – женщин, работает как «печка» – сжигает лишние калории. Недавние исследования показали, что спусковым крючком для запуска этого процесса может стать обычный кофе

Жировая ткань представляет собой совокупность особых клеток – адипоцитов, которые располагаются группами в рыхлой волокнистой соединительной ткани. Есть два вида жировой ткани – белая и бурая. У людей с выраженным ожирением жировых клеток в 4 раза больше по сравнению с худощавыми людьми, кроме того, эти клетки содержат вдвое больше жира.

Когда мы едим больше, чем требуется для поддержания жизни, избыточные «калории» откладываются в виде белого жира. В случае надобности жиры окисляются, а получаемая при этом энергия запасается в виде энергетической молекулы АТФ. Но в клетках бурого жира связь между окислением жира и синтезом АТФ разорвана, и вся энергия непосредственно превращается в тепло.

Состоящий из более мелких клеток бурый жир является своего рода обогревателем, который включается, когда нужно быстро «нагреть» жизненно важные органы. Бурого жира много у мелких грызунов, для которых из-за энергетически невыгодного соотношения поверхность/объем характерен напряженный энергетический баланс, а также у впадающих в спячку животных.

Какое-то время считалось, что бурый жир есть только у новорожденных детей. Однако в 2009 г. при проведении диагностических процедур случайно обнаружили, что в небольшом количестве он встречается и у некоторых взрослых. Появилась идея, что если этот бурый жир заставить активно сжигать калории, да еще увеличить его количество за счет превращения белого жира в бурый, то это можно использовать для борьбы с лишним весом и сопутствующими ему заболеваниями, такими как сахарный диабет.

Оставалось найти удобный способ стимулировать активность бурого жира у взрослого человека. Можно ли это сделать, к примеру, с помощью кофеина – алкалоида, присутствующего в кофе, листьях чая и мате, плодах какао и других продуктах? Предполагается, что кофеин способствует повышению расхода энергии и даже снижает риск развития диабета 2-го типа.

За преобразование энергии в тепло в клетках бурого жира отвечает разобщающий белок UCP1, находящийся в митохондриях – энергетических «станциях» клетки. Чтобы проверить действие кофеина на активность этого белка, ученые из Ноттингемского университета (Великобритания) провели эксперимент на стволовых клетках мыши и человека, которые перепрограммировали в клетки жировой ткани. При добавлении в небольшой физиологичной дозе в питательную среду кофеин активировал не только ген, кодирующий белок UCP1, но и ряд регуляторных генов, важных для работы клеток бурого жира, а также генов, участвующих в превращении белых жировых клеток в бурые.

Следующим этапом стали эксперименты с участием людей. Испытуемые выпивали чашку кофе, после чего с помощью тепловизора у них измеряли температуру в надключичной области, где у человека располагается бурый жир. Оказалось, что через полчаса после употребления кофе температура в этой области действительно повышалась.

В случае подтверждения полученных результатов, кофе можно будет использовать для борьбы с ожирением и нарушениями обмена углеводов. Не исключено, что с помощью тепловизора будут найдены и другие соединения, повышающие активность бурого жира у человека.

Молекула янтарной кислоты

Так называемый «белый жир» известен всем: именно из-за его отложений мы толстеем, если потребляем калорий больше, чем тратим. При окислении этого жира в митохондриях («энергостанциях» клетки) образуется огромное количество молекул АТФ (аденозинтрифосфата), универсального источника энергии для всех биохимических процессов в организме. Но есть еще «бурый жир», в митохондриях которого связь между окислением липидов и синтезом молекул АТФ разорвана: в таких клетках энергия не запасается, а сразу превращается в тепло. Научившись целенаправленно воздействовать на бурый жир, можно приблизиться к решению проблемы лишнего веса и связанных с ним заболеваний

Бурая жировая ткань в достаточно большом количестве имеется у грызунов, у животных, впадающих в спячку, а также новорожденных детей. Но бурый жир встречается и у взрослых людей, причем обычный белый жир при некоторых условиях может превращаться в бурый. Исследования процессов трансформации жировой ткани и механизмов активации бурого жира перспективны для поисков физиологических способов борьбы с ожирением.

Известно, что митохондрии бурого жира активируются на холоде при характерной для этого состояния мышечной дрожи – непроизвольных асинхронных сокращениях мышц, благодаря которым увеличивается теплопродукция. Исследуя механизмы этого процесса, ученые из США, Канады и Великобритании предположили, что сигналом для активации бурого жира служит янтарная кислота или сукцинат – один из важнейших промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот, ключевого этапа клеточного дыхания, во время которого благодаря окислительным превращениям продуктов распада и синтеза жиров, белков и углеводов образуются богатые энергией молекулы АТФ. Сукцинат, который активирует клетки бурого жира, выделяется в кровоток мышечными клетками при холодовой дрожи.

Ученые добавили сукцинат к нескольким клеточным линиям и убедились, что он действительно усиливает работу клеток бурого жира мыши и человека. Затем они провели опыты на лабораторных мышах. Все животные месяц питались кормом с повышенным содержанием жиров, при этом мышам из экспериментальной группы в питьевую воду добавляли янтарную кислоту. Контрольные мыши за это время набрали вес, а мыши, пившие воду с сукцинатом, – нет, хотя и не страдали отсутствием аппетита. Кроме того, выяснилось, что добавка сукцината также снижала «голодный» уровень глюкозы в крови и препятствовала нарушению толерантности к глюкозе, которая формируется у мышей на фоне долгосрочной высокожировой диеты.

В еще одном эксперименте подопытными стали мыши, у которых был «выключен» ген, кодирующий белок термогенин. Без этого белка бурый жир теряет свою способность превращать жир в тепло. Такие мыши на высокоэнергетической диете успешно набирали вес, несмотря на потребление сукцината. Это подтвердило участие сукцината в работе бурой жировой ткани.

Результаты этой работы свидетельствуют, что у людей (по крайней мере, у тех из них, кто и во взрослом возрасте «сохранил» бурый жир), янтарная кислота может быть использована для борьбы с ожирением и связанными с ним проблемами обмена веществ. Это соединение давно продается в аптеках и широко используется в качестве биодобавки. Считается, что помимо общего улучшения обменных процессов и помощи в борьбе с похмельем, она способствует похудению. Возможно, это действительно так и есть.

Фото: https://en.wikipedia.org и https://www.flickr.com