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Warum ist die Entstehung von Fettzellen so wundersam? Entdecken Sie die beiden Schlüsselstadien der Lipogenese!
Die Adipogenese, der Prozess, bei dem aus Stammzellen Fettzellen entstehen, ist eigentlich ziemlich komplex und faszinierend. Dieser Prozess kann in zwei Hauptphasen unterteilt werden: Bestimmung und endgültige Differenzierung. Die Commitment-Phase bezeichnet die Verpflichtung der MSCs, sich in Fettzell-Vorläuferzellen (auch Adipozyten oder Präadipozyten genannt) umzuwandeln und damit das Potenzial zur Umwandlung in andere Zelltypen wie Chondrozyten, Muskelzellen und Knochenzellen zu verlieren. Unter terminaler Differenzierung versteht man die Umwandlung von Präadipozyten in reife Adipozyten.
„Fettzellen spielen eine Schlüsselrolle in der Energiehomöostase bei Tieren und sind für die Verwaltung der größten Energiereserven zuständig.“
Reife Adipozyten fungieren als Energiespeicherzellen. Sie dehnen sich aus, wenn die Energieaufnahme den Verbrauch übersteigt, und werden mobilisiert, wenn der Verbrauch die Energieaufnahme übersteigt. Dieser Prozess wird stark durch mehrere Hormone reguliert und diese Zellen reagieren sehr empfindlich auf diese Hormone. Beispielsweise fördert Insulin die Dilatation, während seine Gegenstücke Adrenalin, Glucagon und das adrenocorticotrope Hormon (ACTH) die Mobilisierung fördern.
Differenzierungsprozess
Die Adipogenese ist ein streng regulierter zellulärer Differenzierungsprozess. Prädeterminierte Präadipozyten, wie die Zelllinien 3T3-L1 und 3T3-F442A oder solche, die aus der stromalen vaskulären Fraktion des weißen Fettgewebes isoliert werden, sind die primären Ziele von In-vitro-Studien. Während des Differenzierungsprozesses in vitro stellen die proliferierenden Präadipozyten zunächst aufgrund einer Kontakthemmung ihr Wachstum ein. Anschließend treibt dieser Wachstumsstopp die Zellen in eine frühe Veränderungsphase, in der sie morphologische Veränderungen von einem fibroblastischen Erscheinungsbild zu einer abgerundeten Form aufweisen, während gleichzeitig die Expression der Transkriptionsfaktoren C/EBPβ und C/EBPδ induziert wird.
„Der Differenzierungsprozess von Adipozyten in vitro ist hochgeordnet und die Expression wichtiger Transkriptionsfaktoren in verschiedenen Stadien ist entscheidend.“
Als nächstes steigt während der zweiten Phase des Wachstumsstopps die Expression von zwei wichtigen Transkriptionsfaktoren, PPARγ und C/EBPα, an, die die Expression von Genen fördern, die für reife Adipozyten charakteristisch sind. Zu diesen Genen gehören Adipozytenprotein (aP2), Insulinrezeptor, Glycerinphosphat-Dehydrogenase, Fettsäuresynthase, Acetyl-CoA-Carboxylase und der Glukosetransporter GLUT4. Durch diesen Prozess sammeln sich nach und nach Lipidtröpfchen in den Adipozyten an.
Transkriptionelle Regulierung
PPARγ (Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor γ) ist ein wichtiger Regulator der Adipogenese und gehört zur Superfamilie der nukleären Rezeptoren. Dieser Transkriptionsfaktor bildet ein Heterodimer mit dem Retinsäure-X-Rezeptor (RXR) und bindet an die DNA, wodurch die Expression nachgeschalteter Gene initiiert wird. Die Aktivierung von PPARγ beeinflusst zahlreiche Eigenschaften reifer Adipozyten, wie etwa morphologische Veränderungen, Lipidansammlung und Insulinempfindlichkeit.
„Die Expression von PPARγ allein reicht aus, um in vitro die Umwandlung von Fibroblasten in Adipozyten zu veranlassen.“
Darüber hinaus können auch andere Faktoren, die die Adipogenese fördern, die Expression von PPARγ induzieren. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die C/EBP-Familie und Krupel-ähnliche Faktoren (KLFs) den PPARγ-Promotor aktivieren. Allerdings hemmt C/EBPγ die Differenzierung, möglicherweise aufgrund einer Inaktivierung durch C/EBPβ.
Andere regulatorische Faktoren
Produkte des endokrinen Systems wie Insulin, IGF-1, cAMP, Glukokortikoide und Trijodthyronin können die Adipogenese in Präadipozyten wirksam induzieren. Diese Signale stehen in engem Zusammenhang mit dem Prozess der Adipozytendifferenzierung, insbesondere mit Insulin, das die Adipogenese durch IGF-1-Rezeptorsignale reguliert und die Expression von Transkriptionsfaktoren für die terminale Differenzierung fördert.
„Der Wnt/Sigmoid-Signalweg (β-Catenin) hat eine hemmende Wirkung auf die Adipogenese und kann mesenchymale Stammzellen dazu anleiten, sich in Muskelzellen und Knochenzellen zu differenzieren.“
In der physiologischen Anatomie hemmt die Seneszenz von Fettvorläuferzellen die Adipogenese mit zunehmendem Alter, was darauf schließen lässt, dass die Zunahme der Anzahl seneszenter Zellen und nicht der Stammzellen die Hauptursache für die verringerte Adipogenese im Fettgewebe von übergewichtigen Patienten ist. oder eine Abnahme in der Anzahl der Vorläuferzellen.
Die Speicherung und der Verbrauch von Energie scheinen ein ewiges Thema für das Überleben von Organismen zu sein. Haben Sie also schon einmal darüber nachgedacht, wie wir unseren Fettproduktionsprozess effektiv steuern können?
