© Borgis - Postępy Fitoterapii 3/2013, s. 167-173
*Magdalena Donejko1, Elżbieta Galicka1, Marek Niczyporuk1, Jerzy Przylipiak2, Andrzej Przylipiak1
Mechanizmy regulacji masy tkanki tłuszczowej pod wpływem galusanu epigallokatechiny zawartego w zielonej herbacie
Mechanisms of regulation of adipose tissue by epigallocatechin gallate, contained in green tea
1Samodzielna Pracownia Medycyny Estetycznej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik Pracowni: dr hab. Andrzej Przylipiak, prof. UMB
2Indywidualna Praktyka Lekarska
Summary
The increase in adipose tissue mass is caused by two phenomena. On the one hand it is the growth in the number of fat cells, but on the other hand it is the result of recruitment of new adipocytes from a pool of stem cells. Due to the development of research on the pathogenesis of obesity, bioactive substances contained in the daily diet, which could influence the reduction of fat mass growth are being sought. Epigallocatechin gallate contained in green tea exhibits an inhibitory effect on absorption and accumulation of fatty acids as well as according to the concentration it regulates different phases of adipogenesis by modulating the expression of key factors transcription.
Tkanka tłuszczowa
Tkanka tłuszczowa to rozproszony organ, w którym w zależności od bilansu energetycznego są wychwytywane albo uwalniane kwasy tłuszczowe. Tkanka tłuszczowa spełnia również rolę narządu termoizolującego i wydzielniczego. Nie należy zapominać, że jest największym organem człowieka, w którym syntetyzowane są adipokiny, zwane też adipocytokinami, substancje o szerokim działaniu endo-, para- i autokrynnym (1, 2). Adipokiny uczestniczą w procesie krzepnięcia i angiogenezy oraz w reakcjach biochemicznych, w tym w metabolizmie glukozy i lipidów. Zasięg działania adipocytokin obejmuje mięśnie szkieletowe, wątrobę, komórki β trzustki, mózg, układ naczyniowy i płciowy (3, 4).
Tkankę tłuszczową dzieli się na białą (żółtą) i brunatną, w zależności od lipochromów barwiących komórki i ze względu na odrębne funkcje. W tkance tłuszczowej białej dominują adipocyty, których średnica osiąga 100-200 μm, a 95% objętości stanowią triglicerydy. W tkance tłuszczowej brunatnej adipocyty są bardziej rozproszone w obrębie podłoża, a rozmiary komórek są zdecydowanie mniejsze. Prawie 65-70% tłuszczu białego w organizmie gromadzi się w tkance podskórnej, pozostałe 30-35% stanowi tkanka tłuszczowa umiejscowiona w okolicach trzewi, pozaotrzewnowo, w rejonie narządów płciowych, gruczołów piersiowych, wątroby, trzustki i mięśni szkieletowych (2, 4). Biała tkanka tłuszczowa utworzona jest przez adipocyty osadzone na szkielecie kolagenowym, pomiędzy którym znajdują się komórki macierzyste tkanki tłuszczowej (adipose derived stem cells; ADSC), preadipocyty, fibroblasty, komórki endotelialne oraz komórki układu odpornościowego, w tym makrofagi i leukocyty (1, 5, 6). Tkanka tłuszczowa u mężczyzn stanowi 9-18% prawidłowej masy ciała, u kobiet 14-28% masy ciała. Ilość tłuszczu, jaka może być zgromadzona w organizmie, jest nieograniczona (5).
Wzrost masy tkanki tłuszczowej w organizmie jest spowodowany dwoma zjawiskami, z jednej strony jest to wzrost wielkości komórek akumulujących krople tłuszczu (wzrost hipertroficzny), natomiast z drugiej strony wzrost tkanki jest spowodowany rekrutacją nowych komórek tłuszczowych z puli komórek macierzystych tkanki tłuszczowej (wzrost hiperplastyczny) (7).
Skutkiem nadmiaru tkanki tłuszczowej jest rozregulowanie wytwarzania adipokin, co z kolei może skutkować rozwojem szeregu chorób, m.in. choroby niedokrwiennej serca, cukrzycy typu 2, dyslipidemii, czy nadciśnienia tętniczego, określanych łącznie jako zespół metaboliczny. Otyłość zwiększa też ryzyko wystąpienia nowotworów, takich jak nowotwory sutka, pęcherzyka żółciowego, nerki, czy też chorób zwyrodnieniowych stawów (4). Niektórzy autorzy (8, 9) popierają tezę, że otyłość jest chorobą o cechach choroby zapalnej, co spowodowane jest utrudnionym dostarczaniem tlenu do przerośniętych, hipertoficznych adipocytów.
Wpływając na ograniczenie procesu wchłaniania tłuszczu, czy zmniejszenie lipogenezy na rzecz lipolizy oraz modulowanie procesów komórkowych, w tym różnicowanie preadipocytów i indukcję apoptozy w dojrzałych komórkach –można otyłość leczyć, a także jej zapobiegać. Dlatego też firmy farmaceutyczne prześcigają się we wprowadzaniu na rynek nowych preparatów leczących otyłość, czy ułatwiających utratę masy ciała. Bezpieczeństwo długotrwałego stosowania tych leków jest nieznane (10), natomiast wiadomo, że nawet krótkotrwałe ich stosowanie wpływa na zwiększenie ryzyka zaburzeń sercowo-naczyniowych, a także żołądkowo-jelitowych (11).
Oprócz metod farmakologicznych i inwazyjnych, do metod zachowawczych leczenia i zapobiegania otyłości należą metody niefarmakologiczne, i to one wraz ze zmianą nawyków żywieniowych i zwiększonym wysiłkiem fizycznym mogą być pomocne w procesie zapobiegania i leczenia tej choroby.
Zielona herbata
Liczne badania naukowe wskazują, że niektóre komponenty codziennej diety mogą oddziaływać na metabolizm tkanki tłuszczowej (12, 13). Takimi związkami są między innymi polifenole roślinne, które przyczyniają się do wzrostu aktywności podstawowych enzymów antyoksydacyjnych, poprzez zapobieganie ich utlenieniu, a także poprzez zahamowanie aktywności enzymów prooksydacyjnych (14, 15). Dowiedziono, że polifenole roślinne regulują wzrost, różnicowanie i proliferację tkanek, działając bezpośrednio na komórki docelowe (16-20). Badania prowadzone w kierunku wykazania prozdrowotnego wpływu naturalnych związków roślinnych na organizm człowieka potwierdziły ich korzystne działanie (12, 17, 19, 21).
Jednym z najbardziej obfitych źródeł polifenoli, w tym katechin, jest napój herbaciany parzony z liści niepoddanych procesowi fermentacji. Świeże, wysuszone liście herbaty zawierają średnio 36% polifenoli, 25% węglowodanów, 15% białek, 6,5% ligniny, 5% związków mineralnych, 4% aminokwasów, 2% tłuszczów, 1,5% kwasów organicznych, 0,5% chlorofilu, a także karotenoidy i substancje lotne (14, 15). W 250 ml napoju herbacianego znajduje się 50-100 mg katechin i około 35 mg kofeiny (22). Na skład chemiczny napoju ma wpływ długość czasu zaparzania liści i temperatura wody.
Napoje herbaciane mają właściwości antyoksydacyjne wynikające z obecności różnorodnych związków polifenolowych, w tym katechin. Obecność co najmniej pięciu grup hydroksylowych nadaje cząsteczce katechin silne właściwości antyoksydacyjne, dlatego też najsilniejsze właściwości wykazuje galusan epigallokatechiny i galusan epikatechiny. Należy nadmienić, że spośród polifenoli zawartych w zielonej herbacie, około 80% stanowią katechiny, a wśród nich galusan epigallokatechiny (EGCG) (15, 23).
Dowiedziono, że galusan epigallokatechiny wykazuje właściwości przeciwnowotworowe, przeciwcukrzycowe, kardioochronne, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, a także reguluje masę tkanki tłuszczowej (18, 21, 22, 24).
Wpływ galusanu epigallokatechiny na wchłanianie tłuszczu
Katechiny zawarte w zielonej herbacie mają istotny i wielokierunkowy wpływ na redukcję tkanki tłuszczowej. Badania metabolizmu lipidowego na modelach zwierzęcych wskazują na wpływ katechin, w tym galusanu epigallokatechiny, na redukcję poziomu trigliceroli, cholesterolu i na spadek poziomu akumulacji tłuszczu przez wątrobę (8, 13, 25-27).
Katechiny oddziałują już na etapie wchłaniania składników pokarmowych. Hamują aktywność enzymów rozkładających wielocukry (m.in. α-amylazy) (23). Galusan epigallokatechiny hamuje w jelitach szczura wychwyt glukozy poprzez fosforylację substratu receptora insulinowego (IRS), co prowadzi do nasilenia lipolizy przez hormonozależną lipazę. Hamowanie jelitowego wchłaniania tłuszczów przejawia się też w powstrzymaniu ich emulsyfikacji przez żółć, w rezultacie zmniejsza się rozpuszczalność cholesterolu w kwasach żółciowych, co w końcu prowadzi do obniżenia poziomu triglicerydów i cholesterolu we krwi (25, 28). Katechiny, a szczególnie EGCG, znacząco obniżają wewnątrzkomórkowy poziom wchłaniania lipidów poprzez zahamowanie aktywności dehydrogenazy glicerolo-3-fosfatazy (28). Doświadczenia prowadzone na modelu mysim wykazały, że dieta bogata w katechiny hamuje odkładanie tłuszczu w trzewiach i wątrobie, przy stosowaniu diety wysokotłuszczowej (8, 25).
Wyniki badań prowadzonych na zwierzętach jednoznacznie wskazują, że EGCG obniża poziom lipogenezy i zwiększa intensywność utleniania tłuszczu, podczas gdy całkowita ilość pobieranego i strawionego pokarmu nie ulega zmianie (8, 13).
Badania randomizowane na grupie 12 mężczyzn z nadwagą i otyłością, którzy przez 3 dni spożywali trzy razy dziennie preparaty z różną zawartością EGCG, wykazały proporcjonalny do dawki, wzrost poziomu spalania tłuszczu po posiłku (29).
Pamiętać należy o dystansie do wyników badań prowadzonych na modelu zwierzęcym. Wątpliwości budzi rodzaj diety, która polega na regularnym karmieniu zwierząt pokarmem o wysokiej zawartości tłuszczu. Dowiedziono również, że istnieją różnice między ludźmi a zwierzętami w mechanizmach genetycznych regulacji gromadzenia tkanki tłuszczowej (26, 30).
Adipogeneza
W wielu badaniach wykazano hamujący wpływ naturalnych związków roślinnych, takich jak: kwercetyna, kapsaicyna, genisteina, luteolina, naringenina, eskulentyna, ajoen, piperyna, antocyjany, czy katechiny, na proces adipogenezy (16, 17, 31). Każdy z tych związków oddziałuje na kolejne stadia rozwoju komórek tłuszczowych, najczęściej poprzez hamowanie ich proliferacji i indukcję apoptozy. Odpowiednie dawkowanie tych związków w diecie może być sposobem na walkę z otyłością.
Między innymi katechiny, a szczególnie galusan epigallokatechiny, należą do związków roślinnych, które spożywane w odpowiednich ilościach są w stanie regulować proces wzrostu liczby komórek tkanki tłuszczowej (14, 15, 28, 32).
Aby zrozumieć etiopatogenezę otyłości na poziomie komórkowym, należy przyjrzeć się dokładnie procesowi adipogenezy, czyli wieloetapowemu różnicowaniu się preadipocytów do dojrzałych komórek tłuszczowych (adipocytów).
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Mazur A, Matusik P, Małecka-Tendera E. Tkanka tłuszczowa jako narząd wydzielania wewnętrznego. Ped Pol 2010; 85(3):255-64. 2. Tchkonia T, Morbeck D, Zglinicki T i wsp. Fat tissue, aging, and cellular senescence. Aging Cell 2010; 9(5):667-84. 3. Siemińska L. Tkanka tłuszczowa. Patofizjologia, rozmieszczenie, różnice płciowe oraz znaczenie w procesach zapalnych i nowotworowych. Endokrynol Pol 2007; 58(4):330-42. 4. Zeve D, Tang W, Graff J. Fighting fat with fat: The expanding field of adipose stem cells. Cell Stem Cell 2009; 5:472-81. 5. Dodson MV, Jiang Z, Du M i wsp. Adipogenesis: It is not just lipid that comprises adipose tissue. J Genomics 2012; 1:1-4. 6. Jezierska-Woźniak K, Nosarzewska D, Tutas A i wsp. Wykorzystanie tkanki tłuszczowej jako źródła mezenchymalnych komórek macierzystych. Post Hig Med Dośw 2010; 64:326-32. 7. Liu L, Li YY, Tollefsbol T. Gene-environment interaction and epigenetic basis of human disease. Curr Issues Mol Biol 2008; 10(1):25-36. 8. Chen YK, Cheung C, Reuhl KR i wsp. Effects of green tea polyphenol (–)-epigallocatechin-3-gallate on newly developed high-fat/Western-style diet-induced obesity and metabolic syndrome in mice. J Agric Food Chem 2011; 59(21):11862-71. 9. Olszanecka-Glinianowicz M, Zahorska-Markiewicz B. Otyłość jako choroba zapalna. Post Hig Med Dośw 2008; 62:249-57. 10. Zięba R. Otyłość: przegląd aktualnie stosowanych leków i nowych związków poddawanych ocenie klinicznej. Post Hig Med Dośw 2007; 61:612-26. 11. Stępień M, Szulińska M, Bogdański P i wsp. Rola ekstraktu zielonej herbaty w leczeniu otyłości. Forum Zab Metab 2011; 2(4):256-62. 12. Choudhary M, Grover K. Development of functional food products in relation to obesity. FFHD 2012; 2(6):188-97. 13. Diepvens K, Westerterp KR, Westerterp-Plantenga MS. Obesity and thermogenesis related to the consumption of caffeine, ephedrine, capsaicin and green tea. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2007; 292:77-85. 14. Cabrera C, Artacho R, Gimenez R. Beneficial effects of green tea – a review. J Am Coll Nutr 2006; 25(2):79-99. 15. Całka J, Zasadowski A, Juranek J. Niektóre aspekty leczniczego działania zielonej herbaty. Bromat Chem Toksykol 2008; 1: 5-14. 16. Ando C, Takahashi N, HiraI S i wsp. Luteolin, a food-derived flavonoid, suppresses adipocyte-dependent activation of macrophages by inhibiting JNK activation. FEBS Lett 2009; 583(22):3649-54. 17. Kowalska K. Naturalne związki zaangażowane w kontrolę masy tkanki tłuszczowej w badaniach in vitro. Post Hig Med Dośw 2011; 65:515-23. 18. Moghaddasi MS, Kashani HH. Effect of tea in the treatment of obesity. SRE 2012; 7(13):1381-4. 19. Majewska-Wierzbicka M, Czeczot H. Flawonoidy w prewencji i leczeniu chorób układu sercowo-naczyniowego. Pol Mer Lek 2012; 32:50-4. 20. Warnke I, Goralczyk R, Fuhrer E i wsp. Dietary constituents reduce lipid accumulation in murine C3H10 T1/2 adipocytes: A novel fluorescent method to quantify fat droplets. Nut Metab 2011; 8:30. 21. Brown AL, Lane J, Holyoak C i wsp. Health effects of green tea catechins in overweight and obese men: a randomised controlled cross-over trial. Br J Nutr 2011; 106(12):1880-9. 22. Rains TM, Agarwal S, Maki KC. Antiobesity effects of green tea catechins: a mechanistic review. J Nutr Biochem 2011; 22(1):1-7. 23. Wolfram S, Wang Y, Thielecke F. Anti-obesity effects of green tea: from bedside to bench. Mol Nutr Food Res 2006; 50(2):176-87. 24. Suzuki Y, Mityoshi N, Isemura M. Health-promoting effect of green tea. Proc Jpn Acad Ser B 2012; 88(3):88-101. 25. Lee MS, Kim CT, Kim Y. Green tea (–)-epigallocatechin-3-gallate reduces body weight with regulation of multiple genes expression in adipose tissue of diet-induced obese mice. Ann Nutr Metab 2009; 54(2):151-7. 26. Sepe A, Tchkonia T, Thomou T i wsp. Aging and regional differences in fat cell progenitors – a mini review. Gerontology 2011; 57(1):66-75. 27. Sung HY, Hong CG, Suh YS i wsp. Role of (–)-epigallocatechin-3-gallate in cell viability, lipogenesis, and retinol-binding protein 4 expression in adipocytes. Naunyn-Schmied Arch Pharmacol 2010; 382(4):303-10. 28. Kim H, Hiraishi A, Tsuchiya K i wsp. (–)-Epigallocatechin gallate suppresses the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes through transcription factors FoxO1 and SREBP1c. Cytotechnology 2010; 62(3):245-55. 29. Thielecke F, Rahn G, Bohnke J i wsp. Epigallocatechin-3-gallate and postprandial fat oxidation in overweight/obese male volunteers: a pilot study. Eur J Clin Nut 2010; 64(7):704-13. 30. Dodson MV, Hausman GJ, Guan LL i wsp. Lipid metabolism, adipocyte depot physiology and utilization of meat animals as experimental models for metabolic research. Int J Biol Sci 2010; 6(7):682-90. 31. Park UH, Jeong HS, Jo EY i wsp. Piperine, a component of black pepper, inhibits adipogenesis by antagonizing PPARγ activity in 3T3-L1 cells. J Agric Food Chem 2012; 60(15):3853-60. 32. Chan CY, Wei L, Castro-Muñozledo F i wsp. (–)-Epigallocatechin-3-gallate blocks 3T3-L1 adipose conversion by inhibition of cell proliferation and suppression of adipose phenotype expression. Life Sci 2011; 89(21-22):779-85. 33. Li H, Xiao L, Wang C i wsp. Epigenetic regulation of adipocyte differentiation and adipogenesis. J Zhejiang Univ-Sci B 2010; 11(10):784-91. 34. Cawthorn WP, Scheller EL, Macdougald OA. Adipose tissue stem cells meet preadipocyte commitment: going back to the future. J Lipid Res 2012; 53(2):227-46. 35. Locke M, Windor J, Dunbar R. Human adipose-derived stem cells: isolation, characterization and application in surgery. ANZ J Surg 2009; 79(4):235-44. 36. Hojka A, Rapak A. Receptory aktywowane proliferatorami peroksysomów (PPAR). Właściwości antyproliferacyjne. Post Hig Med Dośw 2011; 65:404-13. 37. Lefterova M, Lazar MA. New development in adipogenesis. Trends End Metabol 2009; 20(3):107-14. 38. Musri MM, Gomis R, Parrizas M. Chromatin and chromatin-modifyng proteins in adipogenesis. Cell Biol 2007; 85(4):397-410. 39. Lefterova MI, Zhang Y, Steger DJ i wsp. PPARγ and C/EBP factors orchestrate adipocyte biology via adjacent binding on a genome-wide scale. Genes Dev 2008; 22(21):2941-52. 40. Rosen ED, Walkey CJ, Puigserver P i wsp. Transcriptional regulation of adipogenesis. Genes Dev 2000; 14:1293-307. 41. Łabędzka K, Grzanka A, Izdebska M. Mitochondrium a śmierć komórki. Post Hig Med Dośw 2006; 60:439-46. 42. Mrówka P, Głodkowska-Mrówka E. Struktura, działanie i rola receptora-gamma peroksysomów aktywowanego przez proliferatory – PPARγ. Post Biol Kom 2011; 38:629-52. 43. Siersbaek R, Nielsen R, Mandrup S. PPARγ in adipocyte differentiation and metabolism – Novel insights from genome-wide studies. FEBS Lett 2010; 584: 3242-9. 44. Musri MM, Párrizas M. Epigenetic regulation of adipogenesis. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2012; 15(4):342-9. 45. Morikawa K, Ikeda C, Nonaka M i wsp. Epigallocatechin gallate-induced apoptosis does not affect adipocyte conversion of preadipocytes. Cell Biol Int 2007; 31(11):1379-87. 46. Wang CT, Chang HH, Hsiao CH i wsp. The effects of green tea (–)-epigallocatechin-3-gallate on reactive oxygen species in 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes depend on the glutathione and 67 kDa laminin receptor pathways. Mol Nutr Food Res 2009; 53(3):349-60. 47. Nagao T, Komine Y, Soga S i wsp. Ingestion of a tea rich in catechins leads to a reduction in body fat and malondialdehyde-modified LDL in men. Am J Clin Nutr 2005; 81(1):122-9. 48. Hsu CH, Tsai TH, Kao YH i wsp. Effect of green tea extract on obese women: a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. Clin Nutr 2008; 27(3):363-70. 49. Hursel R, Viechtbauer W, Westerterp-Plantega MS. The effects of green tea on weight loss and weight maintenance: a meta-analysis. Int J Obes 2009; 33(9):956-61. 50. Derdemezis CS, Kiorstis DN, Tsimihodimos V i wsp. Effect of plant polyphenols on adipokine secretion from human SGBS adipocytes. Biochem Res Int 2011 (online) doi: 10.1155/2011/285618. 51. Smith AE, Lockwood CM, Moon JR i wsp. Physiological effects of caffeine, epigallocatechin-3-gallate, and exercise in overweight and obese women. Appl Physiol Nutr Metab 2010; 35(5):607-16. 52. Sugiura C, Nishimatsu S, Moriyama T i wsp. Catechins and caffeine inhibit fat accumulation in mice through the improvement of hepatic lipid metabolism. J Obes 2012; Article ID 520510.
