Lipogeneza i lipoliza - kluczowe procesy związane z tkanką tłuszczową

   Lipogeneza i lipoliza należą do kluczowych procesów metabolicznych mających wpływ na proces wytwarzania energii oraz zawartości tkanki tłuszczowej w organizmie, a przez to pośrednio na odchudzanie.

   Zapas materiału energetycznego jest kumulowany w wiązaniach chemicznych cząsteczek. W przypadku deficytu energetycznego zmagazynowana energia zostaje odpowiednio wykorzystana. Deficyt energetyczny pojawia się między innymi w czasie zwiększonego wysiłku fizycznego i podczas dłuższego okresu niespożywania pokarmu. Materiał zapasowy jest gromadzony w postaci tkanki tłuszczowej. Optymalna zawartość tkanki tłuszczowej u mężczyzn wynosi 14-23%, a u kobiet - około 20-30%. Większość tłuszczu zmagazynowanego w organizmie posiada postać podskórnej tkanki tłuszczowej.

Jak organizm produkuje energię?

   Energia jest stale potrzebna komórkom organizm do poprawnego rozwoju. Energia jest uwalniana z wysokoenergetycznych wiązań chemicznych składników pożywienia. Podstawowym materiałem energetycznym są cukry - proste i złożone. Znajdują się one w niemal wszystkich produktach. Pożywienie zostaje "rozbijane" na mniejsze cząstki przez enzymy. Tłuszcze zostają przekształcone w kwasy tłuszczowe i glicerol. Białka są rozkładane do postaci aminokwasów, a węglowodany w glukozę.

   Kolejny etap produkcji energii nosi nazwę glikolizy. Polega on na rozszczepieniu cząsteczek glukozy. W czasie glikolizy powstaje wysokoenergetyczne ATP i dwie cząsteczki pirogronianu. Glikoliza zachodzi w cytozolu komórki. Następnie pirogronian zostaje przeniesiony do mitochondrium, gdzie zostaje przekształcony w wodę i dwutlenek węgla.



Tkanka tłuszczowa - biała i brunatna

   Tkanką tłuszczową zaczęto się interesować dopiero w połowie dwudziestego wieku, więc całkiem niedawno. Naukowcy odkryli wówczas, że jest to nie tylko magazyn energii, ale i bardzo obficie ukrwiona tkanka, w której zachodzą aktywnie procesy metaboliczne. Życie człowieka bez tkanki tłuszczowej jest niemożliwe. Tkanka tłuszczowa to rodzaj tkanki łącznej. Jej struktura jest zbudowana z dojrzałych adipocytów, komórek podścieliska, a także ze struktur nerwowych oraz naczyń krwionośnych i limfatycznych.

   Można wyróżnić dwa podstawowe typy tkanki tłuszczowej - brunatną i białą. Brunatna tkanka tłuszczowa (ang. brown adipose tissue), dalej zwana jako BAT, jest złożona z adipocytów charakteryzujących się wysoką liczbą mitochondriów i małej liczbie lipidów zmagazynowanych w cytoplazmie. Komórki BAT są silniej ukrwione i unerwione. Omawiana tkanka zużywa więcej tlenu i charakteryzuje się bogatym składem enzymatycznym. Gromadzi ona więcej witamin, glikogenu oraz kwasów nienasyconych w porównaniu z tkanką białą. Poza tym, może ona gromadzić i syntetyzować niektóre hormony steroidowe. Podstawowymi funkcjami BAT są udział w procesie termogenezy, wytwarzaniu ciepła oraz energii. Jeżeli omawiana tkanka nie funkcjonuje prawidłowo może dochodzić do rozwoju otyłości.

   Biała tkanka tłuszczowa (ang. white adipose tissue), zwana dalej WAT, jest zaś formą magazynowania tłuszczu u człowieka zbudowaną z większych i kulistych adipocytów. Funkcje WAT są nieco inne w porównaniu z zadaniami BAT. Omawiany rodzaj tkanki tłuszczowej bierze udział w magazynowaniu energii i uwalnianiu wolnych kwasów tłuszczowych. Poza tym, produkuje ona wiele białek kontrolujących:

- łaknienie
- ciśnienie tętnicze
- układ krzepnięcia
- fibrynolizę
- wrażliwość na insulinę

   WAT warunkuje również pracę komórek - w razie braku dostępu do pokarmu otrzymują one energię pochodzącą właśnie z tej tkanki, więc nie dochodzi do ich obumierania.



Tkanka tłuszczowa - akumulator ludzkiego organizmu

   Każdy potrzebuje zapasu energii - w przeciwnym razie niedostarczenie kolejnych porcji pokarmu co około 2-4 godziny mogłoby się źle skończyć. Rekordziści zjadają posiłki nawet co 6-8 godzin. Tkanka tłuszczowa jest drugim miejscem - oprócz wątroby - w którym dochodzi do syntetyzowania kwasów tłuszczowych z glukozy i octanów. Rozmiar tkanki tłuszczowej jest w dużej mierze uzależniony od czynników hormonalnych, emocjonalnych, jak i żywieniowych.

   Struktura tkanki tłuszczowej zmienia się wraz z wiekiem - w miarę ograniczania aktywności fizycznej dochodzi do zwiększenia się wielkości adipocytów i ogólnej masy tłuszczu. Podobne zjawisko występuje u osób przewlekle chorych. Tkanka tłuszczowa w okolicy kończyn, pośladków, karku, twarzy i przedniej ściany brzucha różni się pod względem wielkości komórek tłuszczowych. Wynika to stąd, że adipocyty nie mają jednakowej podatności na bodźce stymulujące lipogenezę i lipolizę.



Lipogeneza, czyli rozrost tkanki tłuszczowej

   Lipogeneza jest jednym z procesów związanych z tkanką tłuszczową. Polega on na gromadzeniu wolnych kwasów tłuszczowych w postaci trójglicerydów przez komórki tłuszczowe zwane adipocytami.

   Trójglicerydy gromadzą się w wątrobie i w tkance tłuszczowej. Podczas kumulowania się tkanki tłuszczowej zwiększa się produkcja leptyny. Jest to hormon produkowany przez komórki tłuszczowe. Jego zadaniem jest regulowanie gospodarki energetycznej organizmu.



Lipoliza - jak spalamy tkankę tłuszczową?

   Lipoliza jest procesem odwrotnym do lipogenezy. Zostaje ona zainicjowana w momencie podwyższonego zapotrzebowania energetycznego. Występuje ono w czasie wysiłku fizycznego i obniżenia temperatury otoczenia, a nawet w czasie sytuacji stresowych. Lipoliza polega na rozkładzie komórek tłuszczowych, a zatem umożliwia wykorzystanie tłuszczu skumulowanego w organizmie. W czasie lipolizy kwasy tłuszczowe są uwalniane z adipocytów - komórek gromadzących tłuszcz w ludzkim ciele.

   Do procesu uwolnienia energii z adipocytów potrzebna jest glukoza. W czasie lipolizy jej poziom znacznie spada. Bardzo ważne jest kontrolowanie spożywanego cukru i unikanie gwałtownych wahań poziomu glukozy we krwi. Łatwiej zachować kontrolę nad glikemią, gdy jadłospis składa się w dużej mierze z produktów charakteryzujących się niskim indeksem glikemicznym.

   Proces lipolizy nie odbyłby się także bez udziału katecholamin i lipaz trójglicerydowych. Pierwsze z wymienionych związków są hormonami, drugie zaś to enzymy obecne w komórkach tłuszczowych. Aktywność lipaz trójglicerydowych jest większa w czasie braku pożywienia, a niższa po dostarczeniu posiłku. Przebieg lipolizy zależy też w pewnej mierze od ATP. Jego poziom jest zaś uwarunkowany przez hormony lipolityczne - adrenalinę i noradrenalinę.



Wpływ lipazy lipoproteinowej

   Zarówno proces lipolizy, jak i lipogenezy są kontrolowane przez enzym - lipazę lipoproteinową. Jej zadaniem jest usprawnienie transportu wolnych kwasów tłuszczowych do wnętrza komórek. Umożliwia ona syntezę frakcji HDL - dobrego cholesterolu z kwasów tłuszczowych. Aktywność lipazy lipoproteinowej jest zależna od działania takich czynników, jak:

- insulina
- glikokortykosteroidy
- wzrost ilości adipocytów w organizmie

   Im ich więcej, tym lipaza lipoproteinowa jest bardziej aktywna. Z kolei estrogeny, testosteron i hormony wzrostu hamują jej aktywność. W przypadku nadwagi działanie lipazy lipoproteinowej jest już zaburzone.

   Glikokortykosteroidy prowadzą do powiększania się adipocytów głównie w obrębie karku, twarzy i pasa barkowego. Kortyzol nie wpływa na adipocyty tkanki tłuszczowej. Estrogeny mają natomiast zdolność do inicjowania procesu powiększania się adipocytów tkanki tłuszczowej brzucha i okolicy bioder. Wpływ androgenów jest najbardziej dostrzegalny w obrębie pasa barkowego i tkanki piersiowej.

   W powiększonych adipocytach dochodzi procesy utleniania glukozy i syntezy trójglicerydów z glukozy zachodzą znacznie szybciej. Otyłość może być powiązana ze zwiększeniem wielkości adipocytów, albo z jednoczesnym zwiększeniem rozmiaru i liczby komórek tłuszczowych. Druga sytuacja zachodzi głównie u dzieci i młodzieży, a pierwsza - u osób w starszym wieku.



Płeć i żywienie mają znaczenie!

   Rozmiar i rozmieszczenie tkanki tłuszczowej są w dużej mierze uwarunkowane przez płeć i żywienie. Uwarunkowania genetyczne mają znaczenie drugorzędne, bo rozwój tkanki tłuszczowej i sposób jej rozmieszczenia są determinowane głównie przez tryb życia i płeć. Organizm kobiety składa się z większej ilości tłuszczu niż organizm mężczyzny. U kobiet przed menopauzą tkanka tłuszczowa zaczyna gromadzić się przede wszystkim w okolicy udowo - pośladkowej, podczas gdy u mężczyzny - bez względu na wiek - tkanka tłuszczowa jest magazynowana głównie w okolicy jamy brzusznej. Za ten charakterystyczny rozkład tłuszczu odpowiadają estrogeny (u kobiet) i androgeny (u mężczyzn). U kobiet po menopauzie zwykle rozwija się otyłość brzuszna.

   Niemałe znaczenie ma też odpowiednie żywienie. Kwasy tłuszczowe wpływają na ilość komórek tkanki tłuszczowej. Jeżeli dieta jest bogata w kwasy nasycone dochodzi do hiperplazji tkanki tłuszczowej. Dieta wysokotłuszczowa bogata w nasycone lub nienasycone kwasy tłuszczowe ma bardzo duży wpływ na zwiększenie rozmiarów komórek tkanki tłuszczowej - bez względu na rodzaj kwasów tłuszczowych. Proces powstawania nowych komórek tłuszczowych jest określany jako adipogeneza. Badania wykazały, że polifenole roślinne mogą nasilać termogenezę i hamować proces adipogenezy - stąd też produktom bogatym w polifenole przypisuje się właściwości wspomagające odchudzanie. Jednym z nich jest zielona herbata, która obniża wewnątrzkomórkową akumulację lipidów w adipocytach. Polifenole roślinne obejmują różne grupy związków organicznych, na przykład bioflawonoidy wchodzące w skład cytrusów. Poza tym, niektóre substancje mają zdolność do intensyfikowania procesu rozpadu tłuszczu oraz termogenezy. Przykładem jest kofeina. Połączenie bioflawonoidów i kofeiny skutecznie wspomaga walkę z nadwagą i otyłością, co zostało potwierdzone szeregiem badań.



   Podsumowując powyższe rozważania można stwierdzić, że lipoliza i lipogeneza są przeciwstawnymi mechanizmami odgrywającymi kluczowe znaczenie w zakresie przemian tłuszczowych, zależnymi od wielu czynników niezwiązanych bezpośrednio z układem pokarmowym. Przebiegają one poprawnie dopóki w układzie hormonalnym i trawiennym nie dzieje się nic nieprawidłowego, a bilans energetyczny jest zrównoważony. Kiedy równowaga między lipolizą a lipogenezą zostanie zachwiana dochodzi do utraty bądź do przyrostu tkanki tłuszczowej.