棕色脂肪组织与解耦的概念

棕色脂肪组织具有独特的代谢特征。像大多数其他组织一样,它可以通过线粒体中的三羧酸循环氧化底物;与其他组织不同的是,当组织受到交感神经系统的刺激时,这个过程可以与ATP的生成“解耦”(图4.14)。

在所有具有线粒体的组织中,电子传递链将氢离子(质子)从线粒体基质(线粒体内部)泵出,进入两个线粒体膜之间的空间,在线粒体内膜上形成“质子梯度”。这是一种暂时储存基材氧化释放能量的方法。质子梯度通过一种叫做ATP合成酶的酶流释放到线粒体基质中。ATP合成酶,顾名思义,从ADP和无机磷酸盐中合成ATP。在棕色脂肪组织线粒体中,这一过程被一种特殊的解偶联蛋白(UCP)(以前被称为热原蛋白)解偶联,它允许穿过线粒体内膜的质子梯度被驱散或“短路”。UCP与其他相关蛋白质它通过线粒体内膜运输底物,但已经成为专门的“质子通道”。质子梯度的放电导致从氧化底物中释放热量,而不将自由能困在高能化合物中,事实上棕色脂肪组织的作用是专门产生热量。它并不是一直都这样;它可以通过交感神经系统激活,

Brite和Brown脂肪组织

图4.13棕色和白色脂肪组织.上图为光镜下的白色脂肪组织。每个细胞由一个大脂滴(白色)组成,周围是一层狭窄的细胞质。在一些细胞中可以看到细胞核(N),一些毛细血管被标记(C)。图中显示的宽度为0.2毫米,尽管人很大脂肪细胞直径可以接近0.1毫米。摘自Burkitt, h.g., Young, B. & Heath, J.W.(1993)《Wheater的功能组织学》,第3版。爱丁堡:丘吉尔利文斯通。经出版商许可。下图为棕色脂肪组织的电子显微镜图。在这张高倍图片中,一个脂肪细胞几乎占据了整个图片。不像上面所示的白色脂肪细胞,它有多个脂滴(白色区域)和许多线粒体(白色脂肪细胞也有线粒体,但没有那么密集)。CAP是细胞附近的毛细血管,走高尔基体。图的宽度约为14 ^m(即比上面的图放大约14倍)。来自Cinti(2001)的作者许可。

图4.13棕色和白色脂肪组织.上图为光镜下的白色脂肪组织。每个细胞由一个大脂滴(白色)组成,周围是一层狭窄的细胞质。在一些细胞中可以看到细胞核(N),一些毛细血管被标记(C)。图中显示的宽度为0.2毫米,尽管大的人类脂肪细胞本身的直径可以接近0.1毫米。摘自Burkitt, h.g., Young, B. & Heath, J.W.(1993)《Wheater的功能组织学》,第3版。爱丁堡:丘吉尔利文斯通。经出版商许可。下图为棕色脂肪组织的电子显微镜图。在这张高倍图片中,一个脂肪细胞几乎占据了整个图片。不像上面所示的白色脂肪细胞,它有多个脂滴(白色区域)和许多线粒体(白色脂肪细胞也有线粒体,但没有那么密集)。 CAP is a capillary adjacent to the cell, Go the Golgi apparatus. The picture represents a width of about 14 ^m (i.e. it is about 14 times more enlarged than the upper picture). From Cinti (2001) with permission of the author.

它既增加了从储存的三酰甘油中释放脂肪酸的量,又大大增加了流经组织的血液流量。它是高度血管化的;也就是说,每单位横截面积有很多毛细血管。刺激增加的血流量带来了更多的氧气供应,并把产生的热量带到身体的其他部位。

线粒体外膜

电子显微照片脂肪细胞

图4.14棕色脂肪组织和潜在的其他组织的呼吸分离。电子传递链(蛋白质和与线粒体内膜相关的其他分子)将还原等价物(可以设想为电子,如e所示,或氢原子,如{H}所示)转移到分子氧。在这个过程中,氢离子(质子)从线粒体基质泵入到线粒体内外膜之间的空间。质子梯度通常由通过ATP合酶复合体的质子流释放出来,ATP合酶复合体从ADP合成ATP。因此,从基质氧化中获得的自由能被困在ATP中。在棕色脂肪组织中,解偶联蛋白-1 (UCP1)允许质子梯度在不合成ATP的情况下消散:因此代谢能以热量的形式损失。UCP1和其他解偶联蛋白一样,是线粒体转运蛋白家族的一员,有六个跨膜结构域。右图显示了解偶联蛋白实际上是如何促进脂肪酸阴离子(脂肪酸-)从线粒体基质中转移的。因为阴离子有可能与两边的质子结合,净效应与质子向内转移相同。这可能是棕色脂肪组织外表达的“新型”ucp的真正生理功能。

棕色脂肪组织对需要产生热量的动物很重要,例如冬眠的哺乳动物。在冬眠期间,体温下降,新陈代谢减慢,以保存燃料储备。褐色脂肪组织产生的热量有助于从冬眠中醒来。像人类这样的大型成年哺乳动物在产生热量方面通常没有问题,因为身体质量(产生热量)与体表面积(损失热量)的比例有利于产生过多的热量,相反,成年人有各种各样的方法来损失多余的热量出汗和扩张血管例如,在皮肤上。相应地,没有充分的证据表明成年人有大量的棕色脂肪组织。相比之下,婴儿的表面积与体重比不同,他们需要一种产生热量的机制,而在婴儿体内,棕色脂肪组织有明显的作用。它在开发过程中丢失。对于白色脂肪组织是否能在成人体内“复活”,或者白色脂肪组织是否能转化为棕色脂肪组织,存在着相当大的争议。

由于解耦的过程会消耗代谢能量,人们对这一过程与体重调节的关系产生了浓厚的兴趣:如果我们可以的话

表4.2“解偶联”蛋白(UCPs)。

的名字

组织分布

评论

UCP1 (thermogenin)

褐色脂肪组织

功能就是产生热量

继续阅读:白色脂肪组织

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反应

  • 奥斯曼iggi
    为什么棕色脂肪线粒体不耦合?
    1年前
  • 布莱恩
    在被抑制的脂肪组织中发生了什么并破坏了质子梯度?
    1年前
  • 爱丽丝
    当棕色脂肪破坏线粒体中的质子梯度时会发生什么?
    2年前
  • tewolde
    分离对棕色脂肪细胞有什么影响?
    2年前
  • 理查德·布朗
    为什么棕色脂肪组织会导致解耦?
    2年前
  • 托尼
    棕色脂肪组织是如何起到解耦作用的?
    3年前
  • 拉维妮娅
    产热原是如何产生热量的?
    6年前