Ο φαιός λιπώδης ιστός (Brown Fat Tissue – BAT)

Εμβρυϊκή προέλευση και μορφολογία
Κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη-εξέλιξη τα κύτταρα του φαιού λίπους προέρχονται από τα μεσεγχυματικά κύτταρα του παράκεντρου μεσοδέρματος, έχουν κοινή προέλευση με τα μυϊκά κύτταρα και είναι θετικά, όπως και αυτά, στο μεταγραφικό παράγοντα Myf5 (myogenic factor). Στη συνέχεια, με τη επίδραση των παραγόντων BMP7, PRDM16, c/EBPβ, PPARγ και PGC-1α εξελίσσονται σε φαιά λιποκύτταρα. Αν όμως επιδράσουν οι παράγοντες MyoD & Myogenin τα ίδια πρόδρομα κύτταρα εξελίσσονται σε μυϊκά κύτταρα. Υπάρχει όμως και δυνατότητα μεταδιαφοροποίησης των μυϊκών κυττάρων σε φαιά λιποκύτταρα με την επίδραση των μεταγραφικών παραγόντων PRDM16, c/EBPβ και TBX15.
Τα κύτταρα του BAT περιέχουν στο κυτταρόπλασμά τους κατακερματισμένα σταγονίδια λίπους (καύσιμη πρώτη ύλη), έχουν πολλά και μεγάλα μιτοχόνδρια τα οποία έχουν πολλές αναδιπλώσεις (cristae). Οι πολλαπλές αυτές αναδιπλώσεις έχουν ως στόχο τη μεγάλη αύξηση της λειτουργικής επιφάνειας του μιτοχονδρίου και είναι πολύ πιθανό να χρησιμεύουν και στην αναστολή της διάχυσης της χημειοφωταύγειας που παράγεται συνεχώς από τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου (J Theor Biol. 2004 Sep 21;230(2):261-70). Τα κύτταρα του ΒΑΤ εκφράζουν τη θερμογενίνη-1 ή διαζευκτική πρωτεΐνη 1 ή UCP-1. Επίσης, εκφράζουν και αντιφλεγμονώδη γονίδια τα οποία βελτιώνουν την ινσουλινοευαισθησία. Ο ιστός συνολικά έχει πολύ πλούσια αιμάτωση και άφθονη νεύρωση από ίνες κυρίως του συμπαθητικού νευρικού συστήματος.
Βιολογικές δράσεις
Η κύρια δράση του φαιού λίπους είναι η παραγωγή θερμότητας. Σε όλα τα κύτταρα, κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση στα μιτοχόνδρια παράγονται στην αναπνευστική αλυσίδα πρωτόνια τα οποία στο σύμπλεγμα V χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ). Η ΑΤΡ είναι η κύρια πηγή ενέργειας για όλες τις ζωικές λειτουργίες. Αντίθετα, στα κύτταρα του ΒΑΤ η υπάρχουσα διαζευκτική πρωτεΐνη-1 (UCP-1) επιτρέπει στα παραχθέντα πρωτόνια να επανεισέλθουν στα μιτοχόνδρια, χωρίς να περάσουν από το μεταβολικό κύκλο σύνθεσης ΑΤΡ και να παράξουν θερμότητα. Όλες οι λειτουργίες τις αναπνευστικής αλυσίδας έχουν ως παραπροϊόντα την παραγωγή ελεύθερων ριζών οξυγόνου (ROS). Εδώ ακριβώς βρίσκεται και η κύρια ενδοκυττάρια πηγή ROS. Είναι πολύ πιθανό ο ΒΑΤ να έχει επιδράσεις και στο σωματικό βάρος, κυρίως μέσω της επίδρασής του στη σιτιογενή θερμογένεση.
Τα κύρια σημεία κατανομής του ΒΑΤ στον άνθρωπο είναι ο τράχηλος, οι υποκλείδιες περιοχές, το μεσοθωράκιο και η περι-επινεφριδική χώρα.
Το φαιό λίπος είναι πολύ αναπτυγμένο στα θηλαστικά που πέφτουν σε χειμερία νάρκη. Στον άνθρωπο υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στα νεογέννητα, αλλά με τη πάροδο της ηλικίας υποστρέφει σημαντικά, αφού η ανάγκη για θερμογένεση χωρίς ρίγος είναι πολύ μικρότερη.
Η βιολογική σκοπιμότητα του αναπτυγμένου φαιού λίπους στα νεογέννητα είναι η μεγάλη ευαισθησία τους στο ψύχος για τους παρακάτω λόγους:
• Έχουν πολύ λίγο μυϊκό ιστό και έτσι υπάρχει αδυναμία παραγωγής θερμότητας με ρίγος (shivering thermogenesis)
• Έχουν μεγάλη επιφάνεια σώματος, δηλαδή αυξημένη αποβολή θερμότητας και μικρό όγκο, δηλαδή μικρή θερμοχωρητικότητα. Ταυτόχρονα, υπάρχει και αδυναμία επιφανειακής αγγειοσύσπασης για τη μείωση της αποβαλλόμενης θερμότητας.
• Έλλειψη θερμομόνωσης λόγω μικρής ποσότητας υποδόριου λίπους και απουσία τριχώματος.
• Η πλήρης αδυναμία αυτοπροστασίας από το ψύχος.
Πρόσφατες μελέτες και με τη χρήση PET-scan (Positron Emission Tomography) σε ενήλικα άτομα έδειξαν ότι με την επίδραση εκλυτικών ερεθισμάτων (έκθεση σε ψύχος, αδρενεργική διέγερση, θυρεοειδικές ορμόνες) αυξάνει η πρόσληψη ισοτόπου στις περιοχές κατανομής του φαιού λίπους. Αυτό υποδηλώνει αυξημένη μεταβολική δραστηριότητα και αυξημένη παραγωγή θερμότητας, μάλλον από το φαιό λίπος. Τα ευρήματα αυτά οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι λειτουργικό φαιό λίπος υπάρχει και στα ενήλικα άτομα και η ποσότητά του υπολογίστηκε ότι είναι 35-70 γρ. για άτομο 70 κιλών. Αν και τα ευρήματα των θετικών PET-scan είχαν μικρή επαναληψιμότητα, η ύπαρξη φαιού λίπους επιβεβαιώθηκε με βιοψίες που έγιναν στην περιοχή. Βέβαια, στις βιοψίες επιβεβαιώθηκε η παρουσία UCP-1, αλλά αυτό, κατά τη γνώμη του γράφοντα, δε σημαίνει απαραίτητα την ύπαρξη φαιού λίπους, αφού η UCP-1 εκφράζεται και στα μπεζ λιποκύτταρα (Beige/Brite fat cells).