Но есть еще и бурый жир! Сначала его нашли у грызунов, впадающих в спячку, потом стали обнаруживать у других животных, а в итоге отыскали и у людей. Когда мелкие млекопитающие находятся в глубокой зимней спячке, они не могут согреваться рефлекторным сокращением скелетных мышц – то есть, проще говоря, дрожать от холода. Поэтому их организмы приспособились с помощью особых гормонов в прямом смысле сжигать бурые жировые клетки, получая драгоценное тепло, которое не позволяет животному переохладиться.
Бурые адипоциты оказались очень интересной субстанцией. Ученые установили, что они более активны в эндокринном смысле, чем белые. Например, когда у подопытных крыс искусственно уменьшили количество бурой жировой ткани, у них возникли нарушения метаболизма и быстро появился лишний вес. Кроме того, все долгожители из числа мелких млекопитающих – серые белки (они живут в среднем 24 года), летучие мыши (они живут 30 лет), голые землекопы (они живут 32 года) – обладают значительными запасами бурого жира с высокой степенью биологической активности. Долгое время ученые были уверены, что из всех людей этой без преувеличения волшебной тканью награждены только младенцы: бурый жир составляет примерно 5 % от массы их тела. У младенцев скопления бурого жира есть между лопатками, на плечах, на шее и вокруг почек, и он очень эффективно защищает новорожденных малышей от переохлаждения при помощи того же биологического механизма, который есть у грызунов. Но у детей он очень быстро перестает работать и замещается на более привычную дрожь. В норме это происходит к концу первого года жизни, а если младенца сильно кутать и держать в жаре, то уже через две недели после рождения. После этого, как считалось раньше, вся бурая жировая ткань превращается в хорошо знакомую белую.
Однако в 2006 году во время позитронно-эмиссионной томографии (назначенной с целью обнаружить раковые метастазы, но это к делу не относится) врачи обнаружили активную бурую жировую ткань и у взрослого человека! Дальнейшие исследования показали, что ее запасами обладает подавляющее большинство людей (во время теста, который проводили немецкие физиологи, позитивный результат дали 23 из 24 участников), но в мизерных количествах – около 20 – 30 граммов. Клетки бурой жировой ткани группируются в верхней части туловища и в шее, особенно рядом с мышцами, поддерживающими позвоночник. В холоде запасы этой ткани незначительно увеличиваются, а в тепле она может стать настолько неактивной, что на томограмме ее видно не будет. В отличие от белой жировой ткани, бурая оказалась пронизанной густой сетью кровеносных сосудов, которые участвуют и в питании органов, и в теплообмене.
Но самое интересное – бурый жир был обнаружен в глубине залежей белого! Раньше ученые были уверены, что каждый вид жировой ткани образуется из определенных собственных клеток-предшественниц. Но исследования показали, что белые и бурые адипоциты способны превращаться друг в друга! Промежуточную форму жировых клеток в некоторых источниках называют бежевым жиром. Это открытие сделали исследователи из Высшей технической школы Цюриха (Швейцария) во время экспериментов на неизменном лабораторном материале – мышах. Когда в клетке с грызуном температура воздуха понижалась, бежевые адипоциты «бурели», а когда повышалась, они становились практически белыми.
У ученых возникла великолепная идея избавления от лишнего жира: переводить ненужные белые адипоциты в бурые, а потом, активируя особые нейроны в гипоталамусе, сжигать их без следа, превращая в тепло. Биологи стали искать «спусковой крючок» для такого механизма, но их ждал довольно предсказуемый результат: оказалось, что в подобном процессе участвует не одно активное вещество или обособленная группа нервных клеток, а целый ансамбль гормонов и нейронных связей – практически вся эндокринная и иммунная системы. Воздействовать на все сразу, конечно, не получится, но это не мешает искать подходы к уже известным веществам, участвующим в бело-бурых метаморфозах.
Одной из первых целей стали орексины – весьма могущественные гормоны-нейропептиды. Они регулируют циклы «сон – бодрствование» и занимают центральное место в биохимическом формировании мотивированного поведения и психологической зависимости. Они же, как выяснилось, активно способствуют появлению аппетита и одновременно улучшают метаболизм: при отключении генов, отвечающих за орексины, подопытные мыши теряли аппетит, но начинали набирать вес. А когда эти вещества напрямую воздействуют на белые жировые клетки, те с готовностью превращаются в бурые.
Изучение бурого жира может открыть для медицины новые возможности для борьбы с лишним весом, но научные работы в этом направлении пока еще далеки от завершения
Борцов с ожирением очень интересуют также клетки-макрофаги, которых всегда считали неким гибридом киллеров и уборщиков: эти клетки обитают решительно во всех наших органах, они охотятся за живыми патогенными бактериями и поедают мертвые микроорганизмы, а также подчищают фрагменты погибших клеток и избавляют организм от чужеродных и токсичных веществ. Эти клетки еще в 1884 году открыл великий русский микробиолог Илья Ильич Мечников, он же придумал им название. Совсем недавно ученые выяснили, что «уборщики» непосредственно и активно участвуют в обмене веществ. А исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско (США) обнаружили, что макрофаги, живущие в жировой ткани, могут заставить «побуреть» белые адипоциты, причем как при понижении забортной температуры, так и во время физических упражнений!
Параллельно идет активный поиск регуляторных белков, которые могут привести к трансформации белого жира или заставят бурый более активно «сгорать». В 2012 году большой коллектив исследователей из Университета Содружества Виргинии (США) предложил на эту роль фермент тирозинкиназа (Tyk2), которым управляет одноименный ген. Этот фермент непростой – он сдерживает различные воспалительные процессы. Когда у лабораторных мышей искусственно вызвали его недостаток, животные довольно быстро погибли от тяжелых аутоиммунных заболеваний. Наличие и работоспособность этого фермента, напротив, настолько хорошо отражаются на организме, что Tyk2 является предметом изучения в качестве одного из перспективных средств от злокачественных опухолей. Исследование в Виргинии показало, что он, этот фермент, может конвертировать белые адипоциты в бурые, немедленно пуская их в дело, и в целом регулировать вес в лучшую сторону.
Перевод белого жира в бурый и последующее сжигание бурого жира помогли бы решить проблему нарушений метаболизма, которые появляются вместе с ожирением. Врачи хорошо знают, что в чрезмерно разросшейся жировой ткани возникают воспалительные процессы, и именно из-за них возникает устойчивость тканей и органов к инсулину, что, в свою очередь, порождает сахарный диабет II типа.
Одной из причин такого воспаления считается избыток белка TRPV4. Если количество этого белка в норме, то он является одним из незаменимых элементов в нашем сложном телесном хозяйстве: он участвует в регуляции работы кровеносных сосудов, ЖКТ и почек, управлении артериальным давлением, поддержании структурной целостности скелета и даже в процессе вдоха-выдоха. Одним словом, проще найти функцию, в которой он не нужен, чем перечислить весь список его незаменимых воздействий. Но у этого белка есть разновидность, которая присутствует в белом жире, которая, разрастаясь больше необходимого, создает массу проблем. Когда доктора из Онкологического института Дана-Фарбер (США) накачивали бедных подопытных мышей жирной пищей и алкоголем, уровень белка TRPV4 в их жировой ткани заметно повышался. Но как только синтез этого белка подавляли, у животных тут же включалась бурожировая топка: даже при высококалорийной пище не наступало ни ожирения, ни воспаления, а появившиеся признаки диабета отступали.
