http://www.thefreelibrary.com/Intricacies+of+fat.-a0188998158
Hormony a tuková tkáň Není žádným překvapením, že nadměrné množství tukové tkáně je nezdravé. Ještě předtím, než vědecké údaje vysvětlily patologické důsledky nadměrné tělesné hmotnosti a tělesného tuku, bylo známo, že nadváha je nezdravá. Ničím novým není rozsáhlé množství zjištěných negativních vlivů způsobených přebytečnými tuky a komplikované mechanismy tohoto působení. Převládající myšlenku po celá desetiletí bylo, že tuk tvoří metabolicky pasivní místa v těle vhodná pro skladování energie. Když lidé přijímají více kalorií, než spotřebují, jejich přebytek je uložen v tukových buňkách jako tzv. triglyceridy. Naopak, když tělo dostává méně kalorií, než odpovídá vynaložené energii, mastné kyseliny se z tukových buněk uvolňují. Převládá přesvědčení, že se lidé rodí s určitým počtem tukových buněk a tento počet je stabilní v průběhu života. Lidé věří, že přibírají na váze tím, že tukové buňky hypertrofují nebo se zvyšuje jejich počet, a hubnutí si vykládají jako pokles velikosti či počtu tukových buněk. (1) V průběhu doby se objevilo zcela nové chápání tuku, které tyto domněnky vyvrací. Výzkum za posledních 10 let dramaticky změnil pohled na tuk. Tuk je nyní vlastně klasifikován jako endokrinní orgán, ve skutečnosti největší endokrinní orgán v těle. Adipocyty (tukové buňky) uvolňují hormony a mnoho dalších faktorů, které putují po celém těle a mají signalizační funkci vůči kosterfnímu svalstvu, slinivce, játrům, srdci, nadledvinkám a centrálnímu nervovému systému. (1) U lidí s nadbytkem tuku v těle uvolňují adipocyty určité faktory, které mohou způsobit nebo zesílit poruchy metabolismu. Tuková tkáň sama hraje roli při vyvolání onemocnění, jako je diabetes 2. typu a kardiovaskulárních onemocnění. Kromě endokrinní funkce slouží tuk i jako imunitní orgán. Někteří výzkumníci (2) dokonce tvrdí, že tuk je hlavně imunitní orgán. Souvislost mezi obezitou, aterosklerózou a dalšími cévními onemocněními může spočívat v imunitní funkci adipocytů, jak je uvedeno v tomto článku. U lidí, kteří mají zdravou a normální hmotnost, tukové buňky uvolňují molekuly, které regulují krevní tlak, srážlivost krve a hladinu estrogenů při menopauze žen. (3) Viz také související článek (4) o vztahu mikro-vaskulárních a makro-vaskulárních onemocnění při diabetu mellitus. Tělesný tuk znamená tedy víc než pouhé úložiště přebytku energie. Obezita je sice zvětšení tukových buněk a zvýšení jejich počtu, ale adipocyty jsou možná předchůdci tzv. kmenových buněk. (5) Velké tukové buňky jsou méně citlivé na inzulín, protože je třeba vyvinout vyšší bazální míru lipolýzy, tj. uvolňování volných mastných kyselin, než u malých tukových buněk. (6) Adipokiny jsou molekuly uvolňované tukovými buňkami, které v mnoha případech mohou způsobit patologické stavy spojené s obezitou. Otázka zní: Proč vývoj dovedl lidstvo až k situaci, kdy je obezita geneticky preferována, avšak na druhé straně vytváří faktory, které vyvolávají chronické záněty, a produkuje nenormální signály vedoucí do mozku a svalů? Vývoj byl po tisíciletí charakterizován obdobími sytosti a hladomorů. Když bylo jídlo vzácné, tělo používalo svých energetických rezerv, aby mohlo přežít. Když byla hojnost jídla, tělo uvolňovalo určité molekuly (mnoho z nich řadíme k adipokinům), které stimulovaly tvorbu tuku a snižovaly využití glukózy ve formě krátkodobé inzulínové rezistence. (7) Energie uložená v tuku se naopak uvolňovala v dobách hladomorů, takže inzulínová rezistence byla jen dočasným stavem, když bylo dost jídla. Většina lidí dnes žije ve světě, ve kterém už není jídlo vzácné. To, co bylo prospěšné k adaptaci, která
podporovala přežití, se nyní stalo prokletím pro 2/3 populace ve vyspělých zemích, která trpí nadváhou nebo obezitou. (8) Není divu, že snadno přibíráme na váze a že hubnutí je tak obtížné - vždyť lidé jsou geneticky naprogramováni k akumulaci tuku v době hojnosti. Kdysi jen dočasný stav inzulínové rezistence nutný k přežití druhu se nyní stal permanentním stavem typickým pro obezitu a diabetes 2. typu. Tento mechanismus vzniku obezity byl navržen už před 40 lety a byl nazván "šetrným" genotypem. (9) Současná epidemie obezity se vysvětluje tím, že každý člověk s nadměrnou dodávkou potravin trpí rizikem obezity (10), ale neplatí to všeobecně. Alternativní hypotézy operují s náhodným genetickým driftem, což vysvětluje celosvětovou krizi léčby obezity. (11)
Adipokiny Adipokiny jsou hormony uvolňované z adipocytů a představují zvláštní kategorii látek, jimž ještě ne zcela nerozumíme. Nyní známe více než 100 různých adipokinů uvolňovaných z tukové buňky, které ovlivňují tvorbu mastných kyselin, prostaglandinů, steroidů a specifických hormonů, které regulují metabolismus a hlad. (1)
Leptin Prvním zjištěným adipokinem byl protein – leptin, vytvářený téměř výhradně v tukových buňkách (12). Myši s mutací genu pro omezení tvorby leptinu jsou extrémně obézní. Stejně tak lidé s genetickým nedostatkem leptinu jsou těžce obézní, mají zhoršenou termogenezi i inzulínovou rezistenci. Avšak všechny tyto genetické předpoklady lze zvrátit, pokud je osoba léčena substituční terapií obsahující leptin. (13) Tyto skutečnosti probudily velké nadšení pro terapeutické využití leptinu jako léku na ztrátu hmotnosti. Bohužel podávání exogenního leptinu lidem s nadváhou a obézním nevedlo k jejich zhubnutí, pokud tyto osoby nevlastnily mutaci genu pro leptin, protože jejich tělo se rychle stalo odolným vůči leptinu podanému jako lék. (14) V těle působí leptin na centrální nervový systém a potlačuje chuť k jídlu. Receptory pro leptin jsou v hypothalamu a při normální sytosti vedou signál do mozku, způsobující snížení chuti k jídlu (15). Leptin signalizuje mozku potřebu snížení chuti k jídlu. Spolu s klesající chutí k jídlu zvyšuje leptin spotřebu energie (16), což je vysoce žádoucí. Množství cirkulujícího leptinu je vysoké, nelze předpokládat, že by změna jeho hladiny neovlivňovala chuť, avšak mozek nereaguje vždy na chronicky vysoké hladiny leptinu snížením chuti k jídlu, protože receptory v mozku mohou být odolné vůči vysokým hladinám leptinu, stejně jako (17) osoby s nadváhou mohou být rezistentní na podávání leptinu jako léku. (14) Podobně osoby s nadváhou a sedaví lidé neumějí efektivně využívat glukózu v kosterních svalech, protože jejich svaly jsou rezistentní na inzulín. Kromě své role při regulaci hmotnosti leptin též reguluje děje v pubertě a při reprodukci podobně jako ostatní růstové hormony. Tato jeho úloha může vysvětlovat, proč silnější dívky s vysokou hladinou leptinu dospívají do puberty v nižším věku než dívky s normální váhou. Studie zjistila, že dospívající chlapci s abnormální hladinou leptinu trpí častěji poruchami metabolismu (18). Proto byla hladina leptinu navržena jako plazmatický marker pro predikci metabolického syndromu u adolescentů. Receptory, které vážou leptin, jsou také součástí celého kardiovaskulárního a imunitního systému.(19) Lidé s vzácnou genetickou mutací s nedostatkem leptinu mají hyporesponzivní T buňky a další poruchy imunity. (13) Snížení koncentrace leptinu se spojuje s poruchami imunity, jako je revmatoidní artritida a střevní záněty. Nedávno publikovaný článek popsal souvislost leptinu a poškození kolenní chrupavky nezávislé na BMI. Autoři naznačují, že poškození chrupavky bylo důsledkem hormonálních změn spojených se zvýšením hladiny
leptinu. (20)
Adiponektin Adiponektin byl poprvé nezávisle identifikován čtyřmi různými laboratořemi jako další důležitý faktor uvolňovaný z adipocytů. (21) Adiponektin má několik příznivých účinků, např. ochranný účinek proti cévním a metabolickým onemocněním. Pochází z podkožního tuku a způsobuje menší usazování tuku v útrobní oblasti. (22) Adiponektin je na nižší úrovni u lidí, kteří jsou obézní, ve srovnání s lidmi s normální váhou. Hladina adiponektinu je za podmínek inzulinové rezistence, diabetu typu 2 a kardiovaskulárních chorob nižší. (23) Nízké hladiny adiponektinu signalizují budoucí vývoj diabetu typu 2 a kardiovaskulárních onemocnění. (21,24) Jeho nízká úroveň také signalizuje přibývání na váze u dospívajících dětí těsně před dosažením dospělosti. (25) Obecně lze říci, že hladiny adiponektinu jsou vyšší u žen než u mužů (26), a zdá se, že také souvisí s etnicitou. Afro-americké a filipínské ženy mají podstatně nižší plazmatické hladiny adiponektinu než bílé ženy. Rozdíly úrovně adiponektinu odpovídají rozdílům v hmotnosti nebo v inzulínové rezistenci jedinců (27). Hubnutí je spojováno se zvýšením cirkulujících hladin adiponektinu, což je doprovázeno zlepšením citlivosti na inzulín v kosterním svalstvu. (23) Adiponektin může mít také antiaterosklerotický účinek - nízká hladina adiponektinu znamená zvýšené riziko ischemické choroby srdeční. (28) V normální koncentraci snižuje adiponektin expresi vaskulárních adhezních molekul zapojených do vytváření koagulačních trombů. (29) Zvýšený adiponektin snižuje aktivitu zánětlivých modulátorů (makrofágy, monocyty a dendritické buňky) (30) a riziko zánětu cév. Při hubnutí po žaludečním bypassu se hladina adiponektinu zvyšuje. (31,32) Zajímavé je, že trénink doprovázený hubnutím nemá za následek výraznou změnu v úrovních adiponektinu. (33) Zdá se však, že nejvíce ovlivňuje hladinu adiponektinu v těle obsah tělesného tuku a fyzická kondice. Terapeutické podání adiponektinu ve snaze zvrátit inzulinovou rezistenci bylo testováno na hlodavcích modelujících diabetes. Na zvířecích modelech 1. a 2. typu diabetu měly injekce adiponektinu za následek významné snížení hladiny glukózy krvi (34). Výsledek se však nepodařilo úspěšně opakovat u lidí.
Resistin Resistin byl poprvé identifikován v roce 2001 jako další protein vylučovaný z adipocytů. Název resistin odpovídá tomu, že tento hormon způsobuje inzulinovou rezistenci u zvířat. (35) Sérový resistin je vyšší za podmínek obezity a infuze resistinu způsobuje inzulínovou rezistenci. (36,37) Nedávné studie u lidí ukázaly jasnou souvislost mezi resistinem a záněty, (38,39), ale přímá souvislost mezi úrovní resistinu a inzulinovou rezistencí u lidí je méně jasná. Přestože jedna studie ukázala souvislost mezi zvýšeným resistinem a hladinou inzulinu u žen se symptomy diabetu (prediabetické ženy) (40), někteří vědci (36) spekulovali, že k tomu mohlo dojít prostřednictvím zánětlivého účinku leptinu na imunitní systém. Resistin má zatím prokázaný přímý dopad na podporu inzulínové rezistence u hlodavců, (16) ale jeho vliv na inzulínovou resistenci u člověka se stále intenzivně studuje. Kontroverzní je místo produkce resistinu v těle. Původně se předpokládalo, že resistin vylučují adipocyty, ale nedávná studie zjistila, že může být produkován i zánětlivými buňkami v tuku (4 l). O resistinu toho ještě mnoho nevíme včetně toho, zda hraje nějakou přímou roli v patologii diabetu 2. typu u lidí.
Retinol-vázající protein 4 Retinol-vázající protein 4 (RBP4) byl nedávno objeven při zkoumání myšího modelu s genetickou mutací, u nichž působil inzulínovou rezistenci. (42) Retinol-vázající protein 4 je protein normálně cirkulující v těle, který je odpovědný za transport vitaminu A (retinolu). Plazmatické hladiny a obsah tohoto proteinu v tukové tkáni jsou zvýšené nejméně u pěti různých myších modelů inzulinové rezistence a obezity. (1) Zvýšení RBP4 zhoršuje inzulinovou signalizaci ve svalu, zatímco jeho normalizace vede ke zlepšení účinků insulinu (43). U lidí je plazmatická koncentrace RBP4 vyšší za podmínek poruch glukózové tolerance a diabetes mellitus 2. typu. (44) Toto zvýšení není spojeno přímo s obezitou, což potvrdilo měření buď BMI (41), nebo procenta tělesného tuku. (45) I když adipocyty produkují RBP4, jeho zvýšené hladiny spojené s inzulínovou rezistencí jsou nezávislé na hromadění tuku v těle. (46) U cvičících osob se zvýšenou inzulínovou rezistencí došlo ke snížení sérových koncentrací RBP4. (47)
Tumory nekrotizující faktor alfa Tumory nekrotizující faktor alfa (TNF-[alfa]) je malý sekreční protein produkovaný mnoha různými typy buněk s různými účinky. Původní zprávy o TNF-[alfa] u obézních hlodavců a lidí se objevily již v polovině r. 1990. (7) Ve státech s vysokým výskytem obezity je TNF-[alfa]) detekován ve vysokých úrovních, které podporují insulinovou resistenci. (48) Tumor nekrotizující faktor alfa působí inzulínovou rezistenci tím, že brání inzulinovým receptorům plnit jejich signalizační funkci. Sám má autokrinní vliv na tukovou tkáň. Nedávné důkazy naznačily, že adipocyty sice produkují a vylučují TNF-[alfa], ale větší množství molekul produkují u obézních lidí makrofágy, které infiltrují do přebytečného tuku. (49) Většina molekul TNF-[alfa], která je uvolněna z tukových buněk, se využije přímo na místě (lokálně) a není uvolňována do oběhu. (50) Proto má tento faktor více autokrinní nebo parakrinní účinek než skutečný endokrinní efekt. Ve velmi zajímavé studii provedené na 188 mužských pacientech s rizikovými faktory diabetu nebo kardiovaskulárních chorob výzkumníci sledovali změny hladin několika adipokinů v důsledku cvičení, změn ve stravě nebo obojího. (51) Zjistilo se, že TNF-[alfa] poklesl, když osoby buď podstoupily trénink, nebo když se zlepšilo jejich stravování. (51)
Visfatin Visfatin je jedním z nejmladších adipokinů a získal svůj název proto, protože se vyskytuje na vyšší úrovni ve viscerálním než v podkožním tuku a jiných tkáních. Visfatin uvolňují adipocyty, váže se na inzulinové receptory, stimuluje využití glukózy v periferních tkáních, a proto napodobuje účinek inzulinu. (52) Vysoká úroveň visfatinu byla pozorována u lidí s břišní obezitou.(53) Visfatin uvolňují tukové buňky při reakci na TNF-[alfa] a další zánětlivé markery. (54) Intenzitu uvolňování visfatinu z adipocytů snižují hormony, jako je inzulin, progesteron a testosteron. (55) Visfatin pravděpodobně souvisí s jinými chorobami než s cukrovkou. Vysoká hladina visfatinu je detekována u pacientů se zánětlivým onemocněním střev. (16) I když visfatin uvolňují adipocyty v reakci na TNF-[alfa], jeho uvolňování také intenztivně indukuje interleukin 6. Pozorování chování lymfocytů, které se výzkumníci stále snaží vysvětlit, naznačuje, že visfatin úzce souvisí se záněty. Ostatní adipokiny, které stojí za zmínku, jsou angiotenzin II, interleukiny a volné mastné kyseliny. Angiotenzin II je jedním z nejúčinnějších vasokonstriktorů v lidském těle a je úzce spojován s vysokým krevním
tlakem. Interleukin 6 je produkován adipocyty. Až 30% celkového interleukinu 6 může pocházet u lidí, kteří jsou obézní, z tukových buněk. (56) Interleukin 6 může stimulovat vstup makrofágů do tukové tkáně při obezitě a zánětu. Volné mastné kyseliny uvolněné adipokiny byly původně považovány hlavně za zdroje energie. Volné mastné kyseliny mohou však také působit jako určité endokrinní signály a je známo, že narušují působení inzulínu. (57)
Cvičení a adipokiny Několik studií ukázalo, že aerobní cvičení má akutní i chronické účinky na hladinu adipokinů na rozdíl od posilování, které má výrazně menší účinky. Zdá se, že cvičení, které je spojeno s úbytkem tělesné hmotnosti, má vliv na hladinu adipokinů. 4týdenní aerobní trénink u žen měl za následek snížení hladiny leptinu, a to již od prvního týdne programu. Pokles se udržel i po skončení tohoto tréninkového programu. (58) Překvapivě bylo prokázáno, že změny hladiny leptinu nezávisely na tréninkovém výkonu. (59) Ve studiích o účincích cvičení na adiponektin bylo dosaženo smíšených výsledků. Studie, které sledovaly změny plazmatické hladiny adiponectinu, zjistily, že jeho hladina nezávisí na výkonu. (60) U cvičících mužů byly zjištěny hladiny adiponektinu nezávislé na tom, zda muži byli štíhlí či obézní. (61) Cvičení podporuje expresi adiponektinu, protože v kosterním svalstvu jsou receptory na adiponektin (62,63). Adiponectin současně snižuje inzulínovou rezistenci v kosterním svalstvu. 12týdenní aerobní program zaměřený na redukci váhy způsobil významný pokles plazmatické hladiny visfatinu u zdravých žen. (64) Vzhledem k tomu, visfatin napodobuje působení inzulinu, lze mluvit o pozitivní adaptaci (53), aby se zabránilo dalšímu zvyšování hladiny glukózy za podmínek obezity. Jedna studie zkoumající změny v úrovních resistinu po sportovním výkonu nezjistila žádný vliv, jen hladina leptinu se snížila. (65) Další studie však po 16 týdnech tréninku ukázala významné snížení plazmatické hladiny resistinu. (66)
Obezita jako chronický zánět Funkce adipocytů souvisí s funkcí cév, neuronů a buněk imunitního systému. Tyto buňky jsou stimulovány adipokiny. Leptin sám aktivuje makrofágy a T- buňky. (16) Souvislost mezi chronickým zánětem a obezitou byla poprvé nalezena v roce 1960, kdy epidemiologické studie ukázaly, že obézní lidé měli zvýšené hladiny zánětlivých markerů. Od té doby byly identifikovány další zánětlivé markery. V r. 1993 byl v Science publikován článek prokazující, že adipocyty přijímají TNF-[alfa], tj. zánětlivou signální molekulu, což vede k inzulinové rezistenci. (68) Přesný mechanismus vedoucí k zánětu není jasný - existuje několik teorií. Jedna říká, že větší počet adipocytů spojený s obezitou ve skutečnosti způsobuje lokální nedostatek kyslíku, což vyvolává stav chronické hypoxie a místní zánět. (69) Naopak, je známo, že adipocyty samy o sobě mohou stimulovat zánětlivé reakce. Lokálně vylučováné adipokiny jako resistin, leptin, adiponektin přitahují makrofágy v tukové tkáni, kde se obklopují rozloženými adipocyty. Často je obezita doprovázena zvýšenými hladinami volných mastných kyselin, které by mohly aktivovat prozánětlivé odpovědi v cévách, tukových buňkách a buňkách imunitního systému. (70) Jak již bylo vysvětleno dříve, makrofágy infiltrují do tukové tkáně při stavech obezity. Počet makrofágů v tukové tkáni přímo souvisí s množstvím tukové tkáně a velikostí adipocytů. Ve stavu obezity může být počet
infiltrujících makrofágů až 50% ve srovnání s počtem adipózních buněk, zatímco v beztukové tkáni tento podíl dosahuje téměř 10 %. (71) Při stavech obezity jsou makrofágy přijímány tukovou tkání, kde se chovají způsobem, který je velmi odlišný od chování makrofágů sídlících v tukové tkáni u štíhlých osob. (72,73) Tyto makrofágy hrají protizánětlivou roli, zatímco makrofágy přijaté do tukové tkáně za podmínek obezity mají prozánětlivou roli. Proto nadměrný počet tukových buněk může vést k zánětu. Další otázkou je, zda zánět v tukových buňkách vede k inzulinové rezistenci. De Luca a Olefsky (74) navrhli mechanismus, jak se zánětlivým procesem aktivují makrofágy v tukové tkáni. Vznikají signály šířící se parakrinnním způsobem, dochází k aktivaci zánětů v blízkých tkáních vedoucí až k rezistenci na inzulín v těchto tkáních. Volné mastné kyseliny jsou následně uvolňovány z takto stimulovaných adipocytů, což vede k sekundární inzulínové rezistenci na vzdálenějších místech, jako jsou kosterní svaly. (74) Detaily tohoto procesu ještě čekají na úplné objasnění.
Stres a obezita Je tedy jasné, že adipocyty plní endokrinní i imunitní funkci. Tyto funkce jsou důležité k udržení vyvážené úrovně oxidativního stresu v těle, který je způsoben volnými kyslíkovými radikály, což jsou velice reaktivní kyslíkové částice. U zdravých jedinců jsou nízké hladiny volných kyslíkových radikálů nezbytnou součástí buněčného dýchání a jejich hladina je vyvažována antioxidanty např. vitamíny A, C a E. Ve stavu obezity se rovnováha porušuje a vzniká přebytek volných kyslíkových radikálů, které se hromadí ve tkáních. (75) Vincent et al (75) ukázali, že obézní lidé zpravidla jedí méně potravin bohatých na antioxidanty, jako je ovoce a zelenina. Lidé, kteří jsou obézní, se dostávají do antioxidačního deficitu kvůli špatnému a jednostrannému výběru potravin. Zavedení nízkoenergetické diety a zvýšení antioxidační aktivity jídelníčku obecně vede k rychlému poklesu biomarkerů oxidativního stresu, a to i bez hubnutí. (75) Tělo má endogenní antioxidační enzymy, které omezují tvorbu volných kyslíkových radikálů poškozujících buňky. V raných fázích obezity jsou tyto enzymy stále aktivnější a připravenější k boji s obezitou spojenou s oxidačním stresem. S chronickou obezitou se antioxidační enzymy vyčerpávají a již nemohou udržet potřebnou rovnováhu. (76) V kultivovaných adipocytech in vitro působí oxidační stres inzulínovou rezistenci, zatímco přidání antioxidantů ji snižuje. (77,78) Vznik inzulinové rezistence v adipocytech je velmi zajímavé zjištění, které naznačuje, že u chronicky obézních se promítají změny v tukové tkáni až do kumulace přebytečné energie ze skladované glukózy, což nakonec vede k hyperglykémii a diabetu 2. typu. Ačkoliv oxidativní stres pravděpodobně přímo nepůsobí obezitu, jistě urychluje zdravotní komplikace spojené s obezitou, včetně cévních onemocnění, jako je ateroskleróza, vysoký krevní tlak a metabolické poruchy, jako je diabetes 2. typu. Je důležité dbát na tyto informace při doporučování tělesných aktivit pro ty, kteří jsou obézní, protože jsou náchylnější k oxidačnímu stresu při zvýšeném výkonu než lidé s normální váhou. (79) Intenzivní cvičení bylo skutečně spojeno s vyšší mírou oxidačního stresu u lidí, kteří byli obézní, než mírné cvičení. To by však nemělo odrazovat výživové poradce k doporučování cvičení těm, kteří jsou obézní. Pozitivní účinky dlouhodobého cvičení jsou jasné. Markery oxidačního stresu se postupně snižovaly v průběhu 6 měsíců cvičení, i když se BMI nezměnil. (80,81) U zvířecích modelů měla peroxidace lipidů nižší úroveň v kosterních svalech, pokud pokusní potkani vytrvalostně cvičili ve srovnání s neaktivní skupinou zvířat (82).
Není tuk jako tuk Ačkoli je jasná souvislost mezi obezitou a inzulínovou rezistencí, cukrovkou a kardiovaskulárními chorobami, jsou však obézní, kteří nemají žádné příznaky těchto poruch. Až 20 % lidí klasifikovaných jako obézní s BMI větším než 30 mají normální metabolický profil a normální citlivost na inzulín. (83) Další studie ukázaly, že 20 % obézních má normální kardiovaskulární profil bez hypertenze, normální lipidový profil i normální glukózovou toleranci.(84) Soubory lidí vykazují velkou variabilitu v distribuci tuku. Heterogenní povaha tělesného tuku naznačuje, že různé druhy a oblasti lokalizace tuku mají různé účinky. Už od roku 1950 se uvádí, že břišní tuk představuje větší zdravotní riziko než podkožní tuk v jiných částech těla jako např. na stehnech. V roce 1980 bylo jasně prokázáno, že tuk na stehnech typický pro ženy představoval menší riziko metabolického syndromu.(85) Obecně platí, že ženy mají více tělesného tuku než muži, větší procento tuku je uloženo v dolní části jejich těla, mají méně viscerálního tuku než muži a jsou dokonce v pase štíhlejší. (86) Výzkum ukázal, že když ženy jedí jídla s s vysokým obsahem tuku, efektivněji vstřebávají triglyceridy z tučných jídel do oblastí níže položených, zatímco muži obvykle ukládají triglyceridy do břišní oblasti. (87) Uvnitř břicha jsou prostory pro viscerální tuk (v okolí orgánů), na břiše se usazuje podkožní abdominální tuk. Podkožní tuk je poměrně neškodný, ale viscerální tuk kolem orgánů znamená vyšší riziko rakovinných nádorů a vytváření dalších patologických stavů. Velmi důležité studie publikovaná v roce 2005 měřila viscerální a podkožní břišní tuk ve srovnání s intramuskulárním tukem a podkožním tukem stehna (88) pomocí počítačové tomografie (CT) u více než 3000 lidí. Vědci zjistili, že viscerální tuk byl nejvýznamnějším faktorem rozvoje metabolického syndromu, a to i u lidí s normální váhou. (88) Naopak, podkožní tuk kolem stehen byl negativním faktorem rozvoje metabolického syndromu. (88) Ještě výmluvnější jsou studie, které sledovaly osoby po operacích a kúrách na snížení hmotnosti. Ti, kteří podstoupili liposukci, která převážně odstraňuje podkožní tuk, nevykázali žádné zvýšení citlivosti na inzulín ani zlepšení jiných faktorů metabolického syndromu. (89) Naproti tomu ztráta viscerálního tuku prostřednictvím konvenční diety a cvičení je vždy spojená s dosažením vyšší citlivosti na inzulín. (90,91) Hubnutí po bypassu žaludku je spojeno se snížením oxidačního stresu, zlepšením lipidového profilu krve, sníženou hladinou prozánětlivých markerů (92), redukcí tuku kolem orgánů jako např. jater, což může hrát významnou roli při snížení rizika metabolického syndromu. Tato zjištění podporují myšlenku, že negativní patologické změny spojené s chováním adipocytů mohou mít dramatické dopady na okolní orgány. Z klinického hlediska je zřejmé, že obvod pasu je důležitým faktorem u osob, které trpí nadváhou nebo obezitou. Abdominální obezita je nyní považována za významnější rizikový faktor řady onemocnění než celková obezita, včetně diabetu typu 2 a kardiovaskulárních onemocnění. (93) Je rizikovějším faktorem z hlediska hypertenze než BMI. Obvod pasu měříme nad výběžkem kosti kyčelní, dále měříme maximální obvod břicha.
Tuk uložený mimo adipocyty Další formou tuku je tuk uložený ve formě lipidových kapek v neadipózních buňkách. Lipidové kapky (94) jsou běžnou součástí všech buněk, kde poskytují okamžitý zdroj energie pro buňky. Obezita narušuje schopnost tukové tkáně ukládat přebytečné kalorie - adipocyty se stávají odolné proti inzulínu, a proto nemohou přijímat glukózu. (95) V důsledku toho se tuk hromadí v orgánech a v kosterním svalstvu. (96) Abnormální hladiny těchto kapénkových lipidů způsobují lipotoxicitu a tzv. programovanou buněčnou smrt, proto se označují jako
"zbraně hromadného ničení štíhlých postav." (97) Proto je třeba sledovat nejen tuk v adipózní tkání ale i hromadění tuku mimo adipocyty, což způsobuje redukci svalové tkáně a buněčnou smrt. Neadipózní tuk v kosterním svalstvu je silným prediktorem diabetu 2. typu. (96, 98) Teprve nedávno si vědci začali uvědomovat, že adipokiny (adiponektin, leptin, RBP-4 a další) mohou vznikat i v neadipózních buňkách, tedy ve svalovém a např. jaterním tuku. (46) Tyto adipokiny vnikající do beztukové tkáně mohou mít dramatické fyziologické účinky, které se projevují zejména u srdce, slinivky a jater. Dle Rasouli et al (94) je akumulace tuků v jaterních buňkách (hepatocytech) velmi nebezpečná. Jedná se o poměrně časté onemocnění, nazývané jaterní steatóza, která dlouho nebyla přímo spojována s obezitou. Steatóza je kombinací adipocytů v játrech a přebytku tukových kapének uvnitř a kolem jaterních buněk. Elektronová mikrofotografie jater prokázala, že nadbytek lipidových kapek v játrech diabetických potkanů znamenal ztrátu zdravých mitochondrií (obr. 4). Jaterní steatóza je spojená s jaterní inzulinovou rezistencí a je běžná u metabolického syndromu. Je známkou diabetu typu 2 a příčinou zvýšené hladiny jaterních enzymů. (99) Podobně se lipidy hromadí v buňkách pankreatických ostrůvků, kde vzniká inzulín. Nadměrné množství kapének lipidů působí u hlodavců v těchto buňkách dysfunkci a dokonce i buněčnou smrt. (100) Výzkum na diabetických hlodavcích ukázal nárůst počtu lipidových kapének v srdečních myocytech, což snížilo jejich vytrvalostní vlastnosti. (101) Na krysích modelech s diabetem typu 2 vědci (102) ukázali, že hromadění lipidů v srdci je spojeno s nekrózou kardiomyocytů a přispívá k funkční kardiomyopatií (Loganathan et al., 103) Obsah lipidů v kosterních svalech je velice důležitý. Složení a kondice kosterních svalů přímo souvisí s diabetem 2. typu. 75 % veškeré glukózy je využíváno prostřednictvím inzulínu v kosterních svalech (104). To je důvodem, proč sedaví lidé mají tak vysoké riziko obezity a diabetu. Když inzulín normálně nevytlačuje glukózu do kosterního svalstva, protože nefungují inzulinové receptory a signální molekuly, vzniká inzulinová rezistence. Bylo prokázáno, že diabetes byl u potkanů vyvolán nadměrným množstvím lipidů v kosterních svalových buňkách (105). Osoby s inzulínovou rezistencí mají často v kosterních svalech lipidové shluky, známé jako intramyocelulární lipidy (104). Úroveň akumulace lipidů v kosterním svalu silně koreluje s úrovní inzulinové rezistence (106). Tento vztah je nezávislý na poměru pas-boky, procentu tělesného tuku a BMI. (107) Ženy mají schopnost oxidovat tuky při vytrvalostních cvičeních více než muži, ale s vyšším stupněm oxidace tuků je spojen vyšší obsah volných lipidů jejich v kosterním svalstvu (108). S klesajícími intramyocelulárními lipidy ve svalovině rostou úbytky na váze, což vede k nižší inzulínové rezistenci (109). Inzulin senzibilizující léky, jako je metformin, snižují hladiny lipidů akumulovaných jak v játrech, tak v kosterních svalech. (110) Lidé s vysokou hladinou cirkulujícího adiponektinu, který je chrání před inzulínovou rezistencí, mají menší ektopickou akumulaci tuku ve svalech a v dalších tkáních. (111) Zdá se, že hubnutí a cvičení prospívá kosterním svalům a snižuje výskyt diabetu typu 2 tím, že redukuje hromadění tuku ve svalech. Matoucí je skutečnost, že dobře trénovaní vytrvalostní sportovci mají také vysokou úroveň lipidů v kosterních svalech, stejně jako lidé, kteří jsou obézní a sedaví. Je tomu tak proto, že vytrvalostní sportovci a lidé, kteří jsou obézní a sedaví, mají zvýšené hladiny intramyocelulárních triglyceridů. Zatímco první skupina je velmi citlivá na inzulín, druhá skupina je na inzulín rezistentní. (97) Na cvičení kosterní svaly spotřebují více energie, a proto jsou lipidové částice hojnější ve svalových buňkách jako rychle dostupný zdroj energie. Metabolismus mastných kyselin ve svalech je extrémně citlivý na fyzickou aktivitu. (112) U sportovců dochází k neustálému pohybu lipidů uvnitř svalové tkáně, zatímco u osob, které jsou sedavé a obézní, se lipidy drží ve svalových buňkách. Při
dlouhodobém uchovávání těchto tuků ve svalech začínají být tuky citlivé na peroxidaci a následně uvolňují škodlivé vedlejší produkty včetně TNF-[alfa] a zánětlivých molekul – viz výše. (113) Cvičení je klíčové v boji proti diabetu a řadě dalších nemocí s obezitou spojovaných. Kosterní svaly využívají glukózu během cvičení, tím se drží hladiny plazmatické glukózy pod kontrolou, snižuje se riziko inzulínové rezistence a snižuje se ektopická akumulace tuku (viz související články Hilton et al (114) a Marcus et al (115) o infiltraci tuku do svalstva lidí s diabetes mellitus).
Závěr Názory i fakta týkající se úlohy tuku při prevenci a vzniku nemocí se mění téměř každý týden. Nová pozorování, teorie a empirické údaje přinutily endokrinology, vědce, imunology i širokou veřejnost ke změně jejich zastaralých názorů na význam tuku. Výzkumníci jsou zřejmě teprve na začátku dlouhé cesty k úplnému vědeckému pochopení vazeb mezi obsahem tuku a diabetem, kardiovaskulární dysfunkcí, rakovinou a dalšími onemocněními. Dosavadní klíčová zjištění lze shrnout takto: (1) Tuk má jak endokrinní a imunitní funkce, jakož i funkci k ukládání energie v těle. (2) Adipokiny uvolněné tukovými buňkami jsou prospěšné zdraví, ale pokud se v těle hromadí příliš mnoho tuku (zejména viscerálního), může se zvýšit riziko řady onemocnění. (3) Chronický zánět probíhá ve zbytnělé tukové tkáni a vede k riziku inzulinové rezistence i diabetu. (4) Zdravotní stav jedince ovlivňuje anatomické i buněčné umístění tuků. Pochopení těchto mechanismů jistě pomůže výzkumným pracovníkům a lékařům najít postupy, které mohou zmírnit negativní dopady hromadění tuků v organismu. Žádoucí změny chování u dosud sedavé populace by měli iniciovat nejen lékaři, ale i trenéři, cvičitelé a výživoví poradci.
Přijato k publikaci 16. dubna 2008. DOI: 10.2522/ptj.20080034
Literatura (1) Fischer-Posovszky P, Wabitsch M, Hochberg Z. Endocrinology of adipose tissue: an update. Horm Metab Res. 2007; 39:314-321. (2) Guzik TJ, Mangalat D, Korbut R. Adipocytokines: novel link between inflammation and vascular function? J Phys Pharm. 2006;57:505-528. (3) Fonseca-Alaniz MH, Takada J, Cardoso MI, et al. Adipose tissue as an endocrine organ: from theory to practice. J Pediatr. 2007;83:S192-S203. (4) Cade WT. Diabetes-related microvascular and macrovascular diseases in the physical therapy setting. Phys Ther. 2008;88: 1322-1335. (5) Hauner H, Entenmann G, Wabitsch M, et al. Promoting effect of glucocorticoids on the differentiation of human adipocyte precursor cells cultured in a chemically defined medium. J Clin Invest. 1989;84:1663-1670. (6) Farnier C, Krief S, Blache M, et al. Adipocyte functions are modulated by cell size change: potential involvement of an integrin/ERK signaling pathway. IntJ Obes Relat Metab Disord. 2003;27:1178-1186. (7) Ryden M, Arner P. Tumor necrosis factor-alpha in human adipose tissue: from signalling mechanisms to
clinical implications. J Intern Med. 2007;262:431-438. (8) Ogden CL, Carroll MD, Curtin LR, et al. Prevalence of overweight and obesity in the United States, 19992004. JAMA. 2006;295:1549-1555. (9) Neel JV. Diabetes mellitus: a "thrifty" genotype rendered detrimental by "progress"? Am J HumGenet. 1962; 14:353-362. (10) Prentice AM, Rayco-Solon P, Moore SE. Insights from the developing world: thrifty genotypes and thrifty phenotypes. Proc Nutr Soc. 2005;64:153-161. (11) Speakman JR. A nonadaptive scenario explaining the genetic predisposition to obesity: the "predation release" hypothesis. Cell Metab. 2007;6:5-12. (12) Zhang Y, Proenca R, Maffie M, et al. Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue. Nature. 1994;372:425-432. (13) Farooqi IS, Mataresc G, Lord GM, et al. Beneficial effects of lcptin on obesity: T cell hyporesponsiveness and neuroendocrine/metabolic dysfunction of human congenital leptin deficiency. J Clin Invest. 2002; 110:10931103. (14) Zelissen PM, Stenlof K, Lean ME, et al. Effect of three treatment schedules of recombinant methionyl human leptin on body weight in obese adults: a randomized placebo-controlled trial. Diabetes Obes Metab. 2005;7:755-761. (15) Pelleymounter MA, Cullen MJ, Baker MG, et al. Effects of the obese gene product on body weight regulation in ob/ob mice. Science. 1995;269:540-543. (16) Lago F, Dieguez C, Gomez-Reino J, Gualillo O. Adipokines as emerging mediators of immune response and inflammation. Nat Clin Pract Rheum. 2007; 3:716-724. (17) Yamada T, Katagiri H. Avenues of communication between the brain and tissues/organs involved in energy homeostasis. Endo J. 2007;54:497-505. (18) Nakatani H, Hirose H, Yamamoto Y, et al. Significance of leptin and high-molecular weight adiponectin in the general population of Japanese male adolescents. Metabolism. 2008;57:157-162. (19) Kougias P, Chai H, Lin PH, et al. Effects of adipocyte-derived cytokines onendothelial functions: implication of vascular disease. J Surg Res. 2005; 126:121-129. (20) Ding C, Parameswaran V, Cicuttini F, et al. Association between leptin, body composition, sex and knee cartilage morphology in older adults: the Tasmanian Older Adult Cohort (TASOAC) study. Ann Rheum Dis. 2008 Jan 3 [Epub ahead of print]. (21) Oh DK, Ciaraldi T, Henry RR. Adiponectin in health and disease. Diabetes Obes Metab. 2007;9:282-289. (22) Fain JM, Madan AK, Hiler MI, et al. Comparison of the release of adipokines by adipose tissue, adipose tissue matrix and adipocytes from visceral and subcutaneous abdominal adipose tissues of obese humans. Endocrinology. 2004; 145:2273-2282. (23) Matsuzawa Y, Funahashi T, Kihara S, Shimomura I. Adiponectin and metabolic syndrome. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2004;24:29-33. (24) Spranger J, Kroke A, Mohlig M, et al. Adiponectin and protection against type 2 diabetes mellitus. Lancet. 2003;361: 226-228. (25) Saltevo J, Vanhala M, Kautiainen H, Laakso M. Levels of adiponectin, C-reactive protein and interleukin-1 receptor antagonist are associated with the relative change in body mass index between childhood and adulthood. Diab Vasc Dis Res. 2007;4:328-331.
(26) Chop M, Hael PJ, Utzschneider KM, et al. Relationship of adiponectin to body fat distribution, insulin sensitivity, and plasma lipoproteins: evidence for independent roles of age and sex. Diabetologia. 2003;46:459469. (27) Araneta MR, Barrett-Conner E. Adiponectin and ghrelin levels and body size in non-noglycemic Filipino, African-American, and white women. Obesity (Silver Spring). 2007; 15:2454-2462. (28) Pischon T, Girman CJ, Hotamisligil GS, et al. Plasma adiponectin levels and risk ofmyocardial infarction in men. JAMA. 2004;281:1730-1737. (29) Ouchi N, Kihara S, Arita Y, et al. Novel modulator for endothelial adhesion molecules: adipocytederived plasma protein adiponectin. Circulation. 1999; 100: 2473-2476. (30) Yokota T, Meka CS, Kouro T, et al. Adiponectin, a fat cell product, influences the earliestlymphocyte precursors in bone marrow cultures by activation of the cyclooxygenase-prostaglandin pathway in stromal cells. J Immunol. 2003;171:5091-5099. (31) Kopp HP, Krzyzanowska K, Mohlig M, et al. Effects of marked weight loss on plasma levels of adiponectin, markers of chronic subclinical inflammation and insulin resistance in morbidly obese women. Int J Obes (Lond). 2005;29:766-771. (32) Yang WS, Lee WJ, Funashashi T, et al. Weight reduction increases plasma levels of an adipose-derived anti-inflammatory protein, adiponection. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3815-3819. (33) Marcell TJ, McAuly KA, Traustadottir T, Reaven TD. Exercise training is not associated with improved levels of C-reactive protein or adiponectin. Metabolism. 2005;54:533-541. (34) Berg AH, Du Combs TPX, Brownlee M, Scherer PE. The adipocyte-secreted protein Acrp30 enhances hepatic insulin action. Nat Med. 2001;7:947-953. (35) Steppan CM, Bailey ST, Bhat S, et al. The hormone resistin links obesity to diabetes. Nature. 2001;409:307312. (36) Rajala MW, Obici S, Scherer PE, Rossetti L. Adipose-derived resistin and gut-derived resistin-like molecule-beta selectively impair insulin action on glucose production. J Clin Invest. 2003;111: 225-230. (37) Qi Y, Nie Z, Lee YS, et al. Loss of resistin improves glucose homeostasis in leptin deficiency. Diabetes. 2006;55:3083-3090. (38) Reilly MP, Lehrke M, Wolfe ML, et al. Resistin is an inflammatory marker of atherosclerosis in humans. Circulation. 2005;111:932-939. (39) Pang SS, Le YY. Role of resistin in inflammation and inflammation-related diseases. Cell Mol Immunol. 2006;3:29-34. (40) Kocak H, Oner-Iyidongan Y, Gurdol F, et al. Advanced oxidation protein products in obese women: its relation to insulin resistance and resistin. Clin Exp Med. 2007;7:173-178. (41) Fain JN. Release of interleukins and other inflammatory cytokines by human adipose tissue is enhanced in obesity and primarily due to the nonfat cells. Vitam Horm. 2006;74:443-477. (42) Able ED, Peroni O, Kim JK, et al. Adipose-selective targeting of the GLUT4 gene impairs insulin action in muscle and liver. Nature. 2001;409:729-733. (43) Yang Q, Graham TE, Mody N, et al. Serum retinol binding protein 4 contributes to insulin resistance in obesity and type 2 diabetes. Nature. 2005:436:356-362. (44) Cho YM, Youn BS, Lee H, et al. Plasma retinol-binding protein-4 concentrations are elevated in human subjects with impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. Diabetes Care. 2006;29: 2457-2461.
(45) Janke J, Engeli S, Boschmann M, et al. Retinol-binding protein 4 in human obesity. Diabetes. 2006;55:2805-2810. (46) Perseghin G, Lattuada G, DeCobelli F, et al. Serum retinol-binding protein-4, leptin, and adiponectin concentrations are related to ectopic fat accumulation. J Clin Endocrinol Metab. 2007;92: 4883-4888. (47) Graham TE, Yang Q, Bluher M, et al. Retinol-binding protein 4 and insulin resistance in lean, obese and diabetic subjects. N Engl J Med. 2006;354:2552-2563. (48) Hotamisligil GS, Arner P, Caro JF, et al. Increased adipose tissue expression of tumor necrosis factor-alpha in human obesity and insulin resistance. J Clin Invest. 1995;95:2409-2415. (49) Xu H, Uysal KT, Becherer JD, et al. Altered tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) processing in adipocytes and increased expression of transmembrane TNF-alpha in obesity. Diabetes. 2002; 51:1876-1883. (50) Mohamed-Ali V, Goodrick S, Rawesh A, et al. Subcutaneous adipose tissue releases interleukin-6, but not tumor necrosis factor-alpha, in vivo. J Clin Endocrinol Metab. 1997;82:4196-4200. (51) Rokling-Andersen MH, Reseland JE, Veierod MB, et al. Effects of long-term exercise and diet intervention on plasma adipokine concentration. Am J Clin Nutr. 2007;86:1293-1301. (52) Arner P. Visfatin: a true or false trail to type 2 diabetes mellitus. J Clin Endocrinol Metab. 2006;91:28-30. (53) Zahorska-Markiewicz B, Olszanecka-Glinianowicz M, Janowska J, Kocelak P. Serum concentration of visfatin in obese women. Metabolism. 2007;56:1131-1134. (54) Hector J, Schwarzoh B, Goehring J. TNF-alpha alters visfatin and adiponectin levels in human fat. Horm Metab Res. 2007;39:250-255. (55) MacLaren R, Cui W, Cianflone K. Visfatin expression is hormonaliy regulated by metabolic and sex hormones in 3T3-L1 pre-adipocytes and adipocytes. Diabetes Obes Metab. 2007;9:490-497. (56) Fantuzzi G. Adipose tissue, adipokines and inflammation. J Allergy Clin Immunol. 2005;115:911-919. (57) Qatanani M, Lazar MA. Mechanisms of obesity-associated insulin resistance: many choices on the menu. Genes Dev. 2007;21:1443-1455. (58) Sari R, Balci MK, Balci N, Narayalcin U. Acute effect of exercise on plasma leptin level and insulin resistance in obese women with stable caloric intake. Endocrinol Res. 2007;32:9-17. (59) Heyman E, Toutain C, Delamarche P, et al. Exercise training and cardiovascular risk factors in type 1 diabetic adolescent girls. Pediatr Exerc Sci. 2007; 19:408-419. (60) Zeng Q, Fu L, Takekoshi K, et al. Effects of short-term exercise on adiponectin and adiponcctin receptor levels in rats. J Atheroscler Thromb. 2007;14:261-265. (61) Hojbjerre L, Rosenzweig M, Dela F, et al. Acute exercise increases adipose tissue interstitial adiponectin concentration in healthy overweight and lean subjects. Eur J Endocrinol. 2007; 157:613-623. (62) Vu V, Riddell MC, Sweeney G. Circulating adiponectin and adiponectin receptor expression in skeletal muscle: effects of exercise. Diabetes Metab Res Rev. 2007;23:600-611. (63) O'Leary VB, Jorett AE, Marchetti CM, et al. Enhanced adiponectin multimer ratio and skeletal muscle adiponectin receptor expression following exercise training and diet in older insulin-resistant adults. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;293:E421-E427. (64) Choi KM, Kim JH, Cho GJ. Effect of exercise training on plasma visfatin and eotaxin levels. Eur J Endocrinol. 2007; 157:437-442. (65) Corpeleijn E, Feskens EJ, Jansen EH, et al. Lifestyle intervention and adipokine levels in subjects at high
risk for type 2 diabetes: the Study on Lifestyle Intervention and Impaired Glucose Tolerance Maastrict (SLIM). Diabetes Care. 2007; 30:3125-3127. (66) Kadoglou NP, Perrea D, lliadis F, et al. Exercise reduces resistin and inflammatory cytokines in patients with type 2 diabetes. Diabetes Care. 2007;30: 719-721. (67) Turcotte LP, Fisher JS. Skeletal muscle insulin resistance: roles of fatty acid metabolism and exercise. Phys Ther. 2008; 88:1279-1296. (68) Hotamisligil GS, Shargill NS, Spiegelman BM. Adipose expression of tumor necrosis factor-alpha: direct role in obesity-linked insulin resistance. Science. 1993; 259:87-91. (69) Trayhurn P, Wood IS. Signalling role of adipose tissue: adipokines and inflammation in obesity. Biochem Soc Trans. 2005;33:1078-1081. (70) Kim F, Tysseling KA, Rice J. Free fatty acid impairment of nitric oxide production in endothelial ceils is mediated by IKKbeta. Arterioscler Thromb Vase Biol. 2005;25:989-994. (71) Weisberg SP, McCann D, Desai M, et al. Obesity is associated withmacrophage accumulation in adipose tissue. J Clin Invest. 2003;112:1796-1808. (72) Lumeng CN, Deyoung SM, Bodzin JL, Saltiel AR. Increased inflammatory properties of adipose tissue macrophages recruited during diet-induced obesity. Diabetes. 2007;56:16-23. (73) Cancello R, Clement K. Is obesity an inflammatory illness? Role of low-grade inflammation and macrophage infiltration in human white adipose tissue. BJOG. 2006;113:1141-1147. (74) de Luca C, Olefsky JM. Inflammation and insulin resistance. FEBS Lett. 2008;582: 97-105. (75) Vincent HK, Innes KE, Vincent KR. Oxidative stress and potential interventions to reduce oxidative stress in overweight and obesity. Diabetes Obes Metab. 2007;9:813-839. (76) Olusi SO. Obesity is an independent risk factor for plasma lipid peroxidation and depletion oferythrocyte cytoprotectic enzymes in humans. Int J Obes Relat Metab Disord. 2002;26:1159-1164. (77) Demozay D, Mas JC, Rocchi S, Van Obberghen E. FALDH reverses the deleterious action of oxidative stress induced by lipid peroxidation product 4-hydroxynonenal on insulin signaling in 3T3-L1 adipocytes. Diabetes. 2008 Jan 3 [Epub ahead of print]. (78) Jung UJ, Lee MK, Park YB, et al. Antihyperglycemic and antioxidant properties of caffeic acid in db/db/mice. J Pharmacol Exp Ther. 2006;318:476-483. (79) Vincent HK, Morgan JW, Vincent KR. Obesity exacerbates oxidative stress levels "after acute exercise. Med Sci Sports Exerc. 2004;36:772-779. (80) Park JY, Ferrell RE, Park JJ, et al. NADPH oxidase p22phox gene variants are associated with systemic oxidative stress biomarker responses to exercise training. J Appl Physiol. 2005;99:1905-1911. (81) Vincent HK, Bourguignon CM, Vincent KR. Resistance training lowers exercise-induced oxidative stress and homocysteine levels in overweight and obese older adults. Obesity (Silver Spring). 2006;14:1921-1930. (82) Morris RT, Laye MJ, Lees SJ, et al. Exercise-induced attenuation of obesity, hyperinsulinemia, and skeletal muscle lipid peroxidation in the OLETF rat. J Appl Physiol. 2008;104:708-715. (83) Karolis AD, St-Pierre DH, Conus F, et at. Metabolic and body composition factors in subgroups of obesity: what do we know? J Clin Endocrinol Metab. 2004; 89:2569-2575. (84) Bonora E, Kiechl S, Willeit J, et al. Prevalence of insulin resistance in metabolic disorders: the Brnneck Study. Diabetes. 1998;47:1643-1649.
(85) Krotkiewski M, Bjorntorp P, Sjostrom L, Smith U. Impact of obesity on metabolism in men and women: importance of regional adipose tissue distribution. J Clin Invest. 1983;72:1150-1162. (86) Votruba SB, Jensen MD. Regional fat deposition as a factor in FFA metabolism. Annu Rev Nutr. 2007;27:149-163. (87) Votruba SB, Jensen MD. Sex-specific differences in leg fat uptake are revealed with a high-fat meal. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2006;291:El115-El123. (88) Goodpaster BH, Krishnaswami S, Harris TB, et al. Obesity, regional body fat distribution, and the metabolic syndrome in older men and women. Arch Intern Meal 2005;165:777-783. (89) Klein S, Fontana L, Young VL, et al. Absence of an effect of liposuction on insulin action and risk factors for coronary heart disease. N Engl J Med. 2004; 350:2549-2557. (90) Barzilai N, She L, Liu BQ, et al. Surgical removal of visceral fat reverses hepatic insulin resistance. Diabetes. 1999;48: 94-98. (91) Gabriely I, Ma XH, Yang XM, et al. Removal of visceral fat prevents insulin resistance and glucose intolerance of aging: an adipokine-mediated process? Diabetes. 2002;51:2951-2958. (92) Uzun H, Zengin K, Taskin M, et al. Changes in leptin, plasminogen activator factor and oxidative stress in morbidly obese patients following open and laparoscopic Swedish adjustable gastric banding. Obes Surg. 2004;14:659-665. (93) Watson K. Managing cardiometabolic risk: an evolving approach to patient care. Crit Pathw Cardiol. 2007;6:5-14. (94) Rasouli N, Molavi B, Elbein SC, Kern PA. Ectopic fat accumulation and metabolic syndrome. Diabetes Obes Metab. 2007; 9:1-10. (95) Garvey WT, Maianu L, Huecksteadt TP, et al. Pretranslational suppression of a glucose transporter protein causes insulin resistance in adipocytes from patients with noninsulin-dependent diabetes mellitus and obesity. J Clin Invest. 1991; 87:1072-1081. (96) Sharma AM, Cherty VT. Obesity, hypertension and insulin resistance. Acta Diabetol. 2005;42:S3-S8. (97) Dullog AG, Antic V, Montani J-P. Ectopic fat stores: housekeepers that can overspill into weapons of lean body mass destruction. Int J Obesity. 2004;28:S1-S2. (98) Goodpaster BH, Thaete FL, Simoneau JA, Kelley DE. Subcutaneous abdominal fat and thigh muscle composition predict insulin sensitivity independently of visceral fat. Diabetes. 1997;46:1579-1585. (99) Vozarova B, Stefan N, Lindsay RS, et al. High alanine aminotransferase is associated with decreased hepatic insulin sensitivity and predicts the development of type 2 diabetes. Diabetes. 2003;52: 1364-1370. (100) Lee Y, Hirose H, Ohneda M, et al. Beta-cell lipotoxicity in the pathogenesis of non-insulin-dependent diabetes mellitus of obese rats: impairment in adipocyte-beta-cell relationships. Proc Natl Acad Sci USA. 1994;91:10878-10882. (101) Searls YM, Smirnova IV, Fegley BR, Stehno-Bittel L. Exercise attenuates diabetes-induced ultrastructural changes in rat cardiac tissue. Med Sci Sports Exerc. 2004;36:1863-1870. (102) Unger RH, Orci L. Lipoapoptosis: its mechanism and its disease. Biochim Biophys Acta. 2002;1585:202212. (103) Loganathan R, Bilgen M, Al-Hafez B, Smirnova IV. Characterization of alterations in diabeticmyocardial tissue using high resolution MRI. Int J Cardiovasc Imaging. 2006;22:81-90. (104) Stump CS, Henriksen EJ, Yongzhong W, Sowers JR. The metabolic syndrome: role of skeletal muscle
metabolism. Ann Med. 2006;38:389-402. (105) Stehno-Bittel L, Al-Jarrah M, Williams SJ. Diabetes and skeletal muscle. In: Tiidus PM, ed. Skeletal Muscle Damage and Repair. Champaign, IL: Human Kinetics; 2008:135-146. (106) Heilbronn L, Smith SR, Ravussin E. Failure of fat cell proliferation, mitochondrial function and fat oxidation results in ectopic fat storage, insulin resistance and type II diabetes mellitus. Int J Obes Relat Metab Disord. 2004;28:S12-S21. (107) Pan DA, Lillioja S, Kriketos AD, et al. Skeletal muscle triglyceride levels are inversely related to insulin action. Diabetes. 1997;46:983-988. (108) Tarnopolsky MA. Sex differences in exercise metabolism and the role of 17-beta estradiol. Med Sci Sports Exerc. 2008; 40:648-654. (109) Kern PA, Simsolo RB, Fournier M. Effect of weight loss on muscle fiber type, fiber size,capillarity and succinate dehydrogenase activity in humans. J Clin Endocrinol Metab. 1999;84:4185-4190. (110) Teranishi T, Ohara T, Maeda K, et al. Effects of pioglitazone and metformin on intracellular lipid content in liver and skeletal muscle of individuals with type 2 diabetes mellitus. Metabolism. 2007;56: 1418-1424. (111) Kantartzis K, Rittig K, Balletshofer B. The relationships of plasma adiponectin with a favorable lipid profile, decreased inflammation, and less ectopic fat accumulation depend onadiposity. Clin Chem. 2006;52:1934-1942. (112) Frayn KN, Arner P, Yki-Jarvinen H. Fatty acid metabolism in adipose tissue, muscle and liver in health and disease. Essays Biochem. 2006;42:89-103. (113) Russell AP. Lipotoxicity: the obese and endurance trained paradox. Int J Obes Relat Metab Disord. 2004;28:S66-S71. (114) Hilton TN, Turtle LJ, Bohnert KL, et al. Excessive adipose tissue infiltration in skeletal muscle in individuals with obesity, diabetes mellitus, and peripheral neuropathy: association with performance and function. Phys Ther. 2008;88: 1336-1344. (115) Marcus RL, Smith S, Morrell G, et al. Comparison of combined aerobic and high-force eccentric resistance exercise with aerobic exercise only for people with type 2 diabetes mellitus. Phys Ther. 2008;88:13451354. L Stehno-Bittel, PT, PhD, is Professor and Chair, Department of Physical Therapy and Rehabilitation Science, and Scientific Director, Great Plains Diabetes Institute, University of Kansas Medical Center, 3901 Rainbow Blvd, Kansas City, KS 66160 (USA). Address all correspondence to Dr Stehno-Bittel at:
[email protected]. Tabulka: Aktivní látky uvolňované tukovou tkání (přehled)
Major Molecules Released by Adipocytes or Adipose Tissue
Adipokine(s) Leptin
Site of Action Hypothalamus
Function Represses hunger, increases energy metabolism
Immune system
Keeps immune system up-regulated
Cardiovascular system Anti-inflammatory effect Endocrine system
Regulates puberty and reproduction
Skeletal muscle
Improves insulin sensitivity
Adiponectin
Immune system
Decreases release of inflammatory molecules
Skeletal muscle
Increases fatty acid oxidation, glucose uptake, and lactate production
Liver
Reduces levels of molecules involved in gluconeogenesis, increases free fatty acid metabolism
Cardiovascular system
Antiatherosclerotic effect
Resistin
Immune system
Stimulates inflammation
Cardiovascular system
Impairs vascular relaxation
Retinol-binding protein 4
Plasma Skeletal muscle
Transports vitamin A Impairs insulin signaling
Tumor necrosis factor Skeletal muscle Impairs insulin alpha (TNF-[alpha])
signaling
Visfatin
Skeletal muscle
Binds to insulin receptors and mimics insulin
Immune system
Causes release of TNF-[alpha] and interleukins (inflammatory signals)
Interleukin 6
Skeletal muscle
Impairs insulin signaling
Angiotensinogen and
Vascular system Induces smooth muscle
angiotensin II
cell contraction and raises blood pressure Adipose tissue
Pro-inflammatory effect
Free fatty acids
Skeletal muscle
Promotes insulin resistance
Liver
Promotes insulin resistance
Macrophages
Adipocytes and other cells within fat tissue release molecules that work locally or are transported throughout the body.
