Индуцирано от затлъстяване хронично нискостепенно възпаление: Стомашно-чревни и мастни тъкани

Департамент по хранителни науки и хранене на човека, Държавен университет в Колорадо, Форт Колинс, CO 80523, САЩ

индуцирано

Департамент по хранителни науки и хранене на човека, Държавен университет в Колорадо, Форт Колинс, CO 80523, САЩ

Департамент по хранителни науки и хранене на човека, Държавен университет в Колорадо, Форт Колинс, CO 80523, САЩ

Департамент по хранителни науки и хранене на човека, Държавен университет в Колорадо, Форт Колинс, CO 80523, САЩ

Резюме

Ключови думи

затлъстяване, възпаление, мастно, наднормено тегло

Въведение

Затлъстяването е нарастваща епидемия. През 2014 г. Националният център за здравна статистика съобщи това

Мастна тъкан

Висцералната мастна тъкан има най-голяма връзка с патогенезата на свързаното със затлъстяването заболяване, въпреки относително ниското му количество, което представлява 10% от общото затлъстяване, докато подкожната мастна тъкан е

85% [34]. Въпреки това се предлага висцералното мастно депо да играе пагубна роля при предизвиканите от затлъстяването последици за здравето, тъй като, както беше споменато по-горе, къде се намира. Следователно предишните изследвания се фокусират основно върху взаимодействията на висцералната мастна тъкан и черния дроб, тъй като отпадъчните води от висцерални адипоцити, съдържащи метаболити, секреторни продукти и възпалителни цитокини към порталната вена, могат да бъдат вредни за чувствителните към инсулин хепатоцити [35-37]. Тези фактори оказват голямо влияние върху чернодробните процеси като гликогенеза, глюконеогенеза и синтез на липопротеини с много ниска плътност (VLDL) [38-43]. Въпреки че черният дроб играе голяма роля в обострянето на предизвиканото от затлъстяването метаболитно заболяване, висцералната мастна тъкан заобикаля, покрива, прикрепя и споделя съдовете с много други коремни органи, но тези тъкани са по-малко изследвани.

Мастната тъкан е сложен ендокринен орган с основни метаболитни и имунни регулаторни роли. Адипоцитите се характеризират с това, че освобождават множество хормони и сигнални молекули, адипокини или адипоцитокини, които работят по автокринен и паракринен начин или периферно по ендокринен начин. Адипоцитокините регулират множество физиологични процеси. По-специално ролята, която адипоцитокините играят при хроничното възпаление по време на затлъстяване, привлича вниманието. По-конкретно, свързаната със затлъстяването хипертрофия на адипоцитите и хиперплазия дисрегулира чувствителната микросреда в мастните депа и променя техните физиологични процеси, впоследствие това може да доведе до промени в хомеостазата на цялото тяло. Възпалението, предизвикано от затлъстяването, предизвикано по време на този процес, е определящо като ключово за проявата на метаболитните съпътстващи заболявания и е идентифицирано като продукт на нерегулирана мастна тъкан. Следователно, краткосрочното възпаление в мастната тъкан, което е основна защита в отговор на остро нараняване, става нерегулирано по време на продължително възпаление, както се случва при затлъстяване, и вече не е от полза [44]. Като цяло затлъстяването е състояние на индуцирано от мазнини удължава възпалението.

Възпалението, индуцирано от прекомерно натрупване на мастна тъкан, изглежда свързва затлъстяването с риска от заболяване [45-47]. Добре установено е, че централното/висцерално натрупване на мазнини е рисков фактор за много неблагоприятни възпалителни метаболитни резултати, свързани със затлъстяването, докато периферните или подкожните мазнини са свързани с намален риск. Следователно, повишената склонност на лица с висцерално затлъстяване да изпитват съпътстващи заболявания изглежда е свързана с увеличения капацитет на това депо да индуцира възпаление [48]. Многобройни проучвания показват, че висцералната мастна тъкан от индивиди със затлъстяване се характеризира с повишена инфилтрация на макрофаги, производство на цитокини и хемокини и други поддържащи типове имунни клетки в сравнение с не-висцералната мастна тъкан [49-53]. Въпреки значителните печалби при характеризирането на регионалните различия в метаболитната дисрегулация, предизвикана от възпаление на мастната тъкан, много малко се знае за ролята на действителната имунна система при индуцирано от затлъстяването възпаление.

Лимфна система и лимфни възли

Въпреки че изследванията все още не са обширни при кръстосани връзки в лимфните възли и мастната тъкан, семенните проучвания показват, че индуцираното от затлъстяването имунна дисрегулация, хроничното възпаление вероятно се дължи на фундаментални промени, които се появяват в морфологията на лимфните възли, популациите на имунните клетки и имунния отговор. Kim et al. демонстрират, че неблагоприятният профил на възпаление, специфичен за натрупването на висцерална мастна тъкан, но не и подкожно, може да се дължи на специфична за мястото дисрегулация на лимфните възли. Първо, те демонстрират, че индуцираното от диетата натрупване на мастна тъкан намалява теглото на мезентериалните, но не и подкожни лимфни възли [58]. Намаляването на висцералната маса на лимфните възли е свързано с намаляване на броя на лимфоидните клетки, което е резултат от активирана смърт на Т-клетките, мярка за

4 пъти по-високо при диети с високо съдържание на мазнини, хранени с мишки, отколкото контролни [58]. Тази група предполага, че различни медиатори, индуцирани от затлъстяване (например свободни мастни киселини, оксидативен стрес и възпалителни цитокини), които се освобождават с по-голяма скорост от мезентериалната мастна тъкан, отколкото подкожната, причиняват по-голяма апоптоза на имунните клетки в този регион [58]. Освен това те предлагат, но не тестват, че индуцираната от метаболитна ендотоксемия смърт на лимфоцитите, увеличаването на циркулиращия липополизахарид (LPS) поради повишена пропускливост на червата, може да медиира метаболитни последици, свързани с диференциално разпределение на затлъстяването. Тази тема, кръстосана връзка с чревната мастна тъкан, ще бъде разгледана по-долу. Weitman et al. също така предоставят изследвания, които подкрепят постулата, че увреждането на лимфната система може да участва в патологията, свързана със затлъстяването. Те изследват дали затлъстяването уврежда транспорта на лимфната течност и следователно миграцията на дендритни клетки. Те анализираха лимфния поток чрез микролимфангиография през дермални лимфни съдове и определят лимфния поток да бъде забавен

3 пъти при затлъстели мишки в сравнение с слаби [56]. В допълнение, общото поемане, дренаж и транспорт на интерстициална течност е намалено при тези затлъстели мишки [56]. Взети заедно, тези промени са свързани със застой на лимфна течност, състояние на инхибиран лимфен поток, което впоследствие изостря риска от заболяване поради намалената имунна защита.

5 пъти при затлъстели мишки [56], което показва, че в сравнение със слабите животни затлъстелите мишки са склонни към нерегулиран клетъчно-медииран имунитет поради нарушения между дендритни и Т-клетъчни популации. Това от своя страна може да изостри вредния цикъл на хронично нискостепенно възпаление, тъй като не може да се получи правилен имунен отговор, ако антиген-представящите клетки (дендритни клетки) не могат да взаимодействат с Т-клетки, които приспособяват имунния отговор към тези антигени. За разлика от Kim et al. групата на Weitman не е изследвала регионалните различия в лимфния поток, поради което остава неизвестно дали тези промени се влошават във висцералната кухина и играят роля в имунната дисфункция, свързана с висцералното затлъстяване. Въпреки това, Weitman et al. възпроизведено, че затлъстелите мишки имат по-малки лимфни възли и допълнителни разширени предишни проучвания чрез установяване на тези по-малки възли са свързани с анормална морфология [56]. Специфичните механизми за индуцирана от затлъстяването атрофия на лимфните възли остават неясни.

Тези по-горе проучвания предполагат, че лимфната система, която дренира тъкани, включително, но не само, възпалена мастна тъкан, играе роля при индуцираното от затлъстяването възпаление. Тези проучвания също така предполагат, че индуцираното от диетата затлъстяване може диференцирано да повлияе на регулирането на лимфните възли според местоположението. Диета-индуцираното затлъстяване влияе върху лимфоидните тъкани, което от своя страна също ще повлияе пряко върху развитието на имунитета, включително имунния отговор на патогени, инфекции, рак и ваксини в затлъстели индивиди. По-специално, неспособността да се облекчи възпалението, както се случва при затлъстяването, е доказано, че играе роля при хронични заболявания като диабет тип 2 [59], заболявания, свързани с имунната система [60-63], и намалена ефективност на ваксините [64]. Затлъстяването влошава способността за смекчаване на възпалението, но факторите, участващи в това увреждане, са слабо разбрани и доколкото ни е известно, взаимодействието между затлъстяването и имунните реакции на лимфната система е получило много малко внимание в областта на изследванията на затлъстяването.

Затлъстяването не само се счита за предшественик на редица хронични заболявания, но е свързано и с повишен риск за по-лоша прогноза при много имуно-медиирани състояния [60-63]. Многобройни проучвания при хора показват, че затлъстяването отслабва защитата на гостоприемника [64-67], като по този начин увеличава податливостта към инфекции. По-специално, данните, събрани по време на огнището на грип през 2009 г., показват, че индивидите със затлъстяване са изложени на по-голям риск от инфекция, причинена от заболеваемост и смъртност [68]. Затлъстелите индивиди също се характеризират с нарушена реакция на грипна ваксинация [64]. Следователно е важно да се разбере как имунната система, по-специално лимфната система, допринася за възпаление, предизвикано от затлъстяване, защото ще започне да разглежда защо хората със затлъстяване са по-податливи на заболявания.

Стомашно-чревния тракт

Традиционно се смяташе, че възпалението, произхождащо от мастната тъкан, е основният инициатор на метаболитната болест, свързана със затлъстяването, но появяващите се данни показват, че червата допринася значително за развитието на метаболитно заболяване [69]. Тънкото черво е първият интерфейс между тялото и диетата, следователно този регион е първият, изложен на прекомерни и вредни хранителни вещества, погълнати от такъв прекомерен прием на захар и мазнини, което води до повишено затлъстяване. Поради това стомашно-чревният тракт сега се очертава като инициатор на събитията, които допринасят за системно възпаление, свързано със затлъстяването. Основните механизми за тази връзка в момента са изяснени и досега допринасят за промените в чревната микробиота и епителната бариера, предизвикани от диетата нарушения, увеличават пропускливостта на червата, които увеличават освобождаването на ендотоксини.

Като цяло има силна връзка между високите промени, предизвикани от мазнините в чревната микробиота, увеличаването на вредните чревни бактерии, възпалението на червата и възпалението, наблюдавано при затлъстяване. Липополизахаридът на чревната микробиота (LPS), ендотоксин, основният компонент на външната мембрана на грам-отрицателни бактерии, играе основна роля в индуцираното от затлъстяването хронично възпаление с ниска степен, тъй като причинява активиране на имунната система. LPS е основен индуктор на възпалителния отговор и се увеличава в кръвообращението след хронично поглъщане на мазнини, тъй като, както е описано по-горе, диетите с високо съдържание на мазнини причиняват повишена стомашно-чревна пропускливост и бактериална транслокация (повишено изтичане на червата) [75]. При затлъстяването ендотоксемията на мастната тъкан предизвиква вродена реакция, която причинява освобождаването на възпалителни цитокини, като по този начин изостря хроничното възпаление с ниска степен, което вече се получава от прекомерно натрупване на мастна тъкан.

Заключение

Препратки

Редакционна информация

Главен редактор

Масайоши Ямагучи
Медицински факултет на Университета Емори