Mięśnie poprzecznie prążkowane i tkanka tłuszczowa należą do największych tkanek organizmu, a ich masa względna ma kluczowe znaczenie w kontrolowaniu wielu ważnych procesów fizjologicznych, w tym wzrostu oraz składu ciała (Hocquette, 2010). Dodatkowo są one celem, indukowanego przez insulinę wychwytu glukozy oraz posiadają bardzo wysoką możliwość do metabolizowania i wydzielania kwasów tłuszczowych.

W ciągu ostatniej dekady ujawniono, że tkanka mięśniowa i tłuszczowa odgrywają aktywną rolę, jako narządy wydzielania wewnętrznego. Dobrze udokumentowane jest również wspólne pochodzenie zarodkowe tych linii komórkowych. Jak to będzie wpływało na wzajemne relacje tych tkanek?

Cechy wspólne komórek mięśniowych i tłuszczowych

Wytwarzanie nowych włókien mięśniowych jest określone mianem miogenezy. W procesie tym komórki macierzyste przekształcane są w miocyty. U ludzi i zwierząt wszystkie włókna mięśniowe powstają w okresie prenatalnym (Dauncey i Harrison 1996). Miogenezę prenatalną można podzielić na pierwotną oraz wtórną.

Obie te fazy łączy wspólny mianownik – komórki, które są zaangażowane w tych fazach pochodzą z puli mezenchymalnych komórek macierzystych (Bailey i WSP. 2001), które poprzez aktywację mogą dać początek linii miogennej, jak i przekształcić się w adipocyty lub chondrocyty. Oprócz magazynowania energii tkanka tłuszczowa jest kluczowym miejscem, na terenie którego zachodzi produkcja i wydzielanie wielu czynników endokrynnych i parakrynnych (Avram i WSP. 2007).

Podobnie jak mięśnie poprzecznie prążkowane, adipocyty biorą udział w regulacji metabolizmu całego organizmu i homeostazie. Na poziomie molekularnym rozwój białej tkanki tłuszczowej polega na hiperplazji preadipocytów co prowadzi do proliferacji oraz akumulacji trójglicerydów. Wiele prac wskazuje na to, iż miogeneza i adipogeneza to procesy konkurencyjne.

Skąd pochodzą mięśnie i tkanka tłuszczowa?

Rozwój mięśni szkieletowych płodu, czy noworodka zachodzi w tym samym mikrośrodowisku i obejmuje zarówno miogenezę, jak i adipogenezę, czy fibrogenezę (Du i wsp. 2010). Wymienione tkanki pochodzą głównie z mezenchymalnych komórek macierzystych – MSC (ang. Mesenchymal steam cells). Dlatego też zaangażowanie MSC w procesy miogenezy, adipogenezy czy procesy fibrogeniczne można uznać za konkurencyjne i są kształtowane w głównej mierze przez podobne regulatory indukcyjne.

Zauważono również, iż zmiana zaangażowania MSC z miogenezy na adipogenezę powoduje wzrost odsetku tłuszczu śródmięśniowego, podniesienie insulinooporności mięśni poprzecznie prążkowanych spowodowanych parakrynnym działaniem adipocytów (Aguiari i wsp. 2008). Osłabienie miogenezy prowadzi do zmniejszenia gęstości włókien mięśniowych wywierając negatywny wpływ na siłę mięśni (Bayol i wsp. 2009). Zjawisko to dobrze obrazuje proces starzenia się organizmu. W jego czasie następuje postępująca utrata masy mięśniowej, której towarzyszy zwiększona ekspansja tkanki tłuszczowej oraz zwłóknienie, w konsekwencji powodując spadek masy mięśniowej, integralności strukturalnej i zdolności funkcjonalnej tej tkanki (Beggs i wsp. 2004).

Dlatego też prawidłowe różnicowanie MSC podczas rozwoju posiada fundamentalne znaczenie dla funkcjonowania, wzrostu oraz rozłożenia procentowego omawianych tkanek w organizmie. Dlatego ważne jest aby zdrowe nawyki oraz dbałość o najmniejsze aspekty żywieniowe i fizyczne, były wprowadzone od najmłodszych lat. Zmniejszamy przez to prawdopodobieństwo wystąpienia otyłości oraz rozwoju wielu chorób związanych z metabolizmem oraz stanem zapalnym.

Czy tylko mięśnie wytwarzają ciepło?

Termogeneza jest zespołem procesów fizjologicznych oraz reakcji behawioralnych, prowadzących do wytworzenia ciepła i utrzymania stałej ciepłoty ciała. Historycznie wydawało się, iż proces ten zachodzi głównie w brunatnej tkance tłuszczowej oraz jego promotorem jest wyłącznie UCP1. Najnowsze doniesienia wskazują na to, że jest to proces, w który zaangażowane są zarówno mięśnie szkieletowe, jak i tkanka tłuszczowa.

Oczywiście są różnice w mechanizmach, regulacji oraz zdolności termogeniczne tych tkanek, lecz cały proces działa na zbliżonych zasadach oraz podobnych grupach białek, czy szlaków sygnałowych. Beżowe adipocyty przeprowadzają termogenezę poprzez trzy odrębne mechanizmy: rozprzęganie mitochondriów, które napędzane jest przez białka UCP1, daremny obiegiem wapnia oraz kreatyny. W mięśniach szkieletowych procesy tworzenia ciepła uzależnione są od białek UCP3 oraz daremnego cyklu wapnia. Te procesy fizjologiczne obrazują szlak wzajemnych relacji, które łączą tkankę mięśniową i tłuszczową. W znacznym procencie tkanki te dzielą tę samą niszę komórkową, przez co są związane siecią wzajemnych zależności.

Co mają wspólnego mięśnie, tłuszcz i nowotwory?

Spośród różnych tkanek ciała, mięśnie szkieletowe i tkankę tłuszczową można uznać za narządy główne, zarówno pod względem masy, jak i wydzielania. Są w stanie modulować cały metabolizm poprzez interakcję ze sobą i dopiero niedawno zostały uznane za tkanki endokrynologiczne. Ta interakcja zachodzi poprzez modulację szlaku sygnalizacji komórkowej przez wydzielanie cytokin zwanych adipokinami i miokinami odpowiednio dla tkanki tłuszczowej i mięśni.

Oprócz działania na układ hormonalny miokiny i adipokiny mają działanie autokrynne w odniesieniu do odpowiednich tkanek. W zamian te czynniki napędzają homeostazę tkanki tłuszczowej i mięśniowej, regulując ogólną gospodarkę energetyczną, metabolizm lipidów, węglowodanów czy przemianę białek. Modulujące działanie tych tkanek bierze udział w rozwoju chorób, takich jak rak piersi; najczęstszy nowotwór złośliwy u kobiet i druga przyczyna zgonów z powodu raka u kobiet na całym świecie.

Ostatnie dane wykazały ważną rolę wydzielin tkankowych w karcynogenezie piersi, chociaż każda cytokina była często badana oddzielnie. Wiadomo, że regularna aktywność fizyczna chroni przed rozwojem raka piersi. Miocyty włókien mięśniowych wytwarzają i uwalniają miokiny, peptydy uczestniczące w pośredniczeniu w korzystnym działaniu włókien mięśniowych w odpowiedzi na wysiłek fizyczny, powodując bezpośrednie działanie przeciwzapalne na tkankę tłuszczową, kancerogenezę i homeostazę mięśni i innych tkanek. Wręcz przeciwnie, brak aktywności fizycznej prowadzi do zmienionej odpowiedzi i odporności na wydzielanie miokin, indukując stan zapalny.

_________________

Autor: Tomasz Domoradzki