Metabolic characteristics and therapeutic potential of brown and ?beige? adipose tissues

Abstract

According to the International Diabetes Federation, 10.9 million people have diabetes mellitus (DM) in Russia; however, only up to 4 million are registered. In addition, 11.9 million people have impaired glucose tolerance and impaired fasting glucose levels [1]. One of the significant risk factors for type 2 DM (T2DM) is obesity, which increases insulin resistance (IR). IR is the major pathogenetic link to T2DM. According to current concepts, there are three types of adipose tissue: white adipose tissue (WAT), brown adipose tissue (BAT) and ?beige?, of which the last two types have a thermogenic function. Some research results have revealed the main stages in the development of adipocytes; however, there is no general consensus regarding the development of ?beige? adipocytes. Furthermore, the biology of BAT and ?beige? adipose tissue is currently being intensively investigated, and some key transcription factors, signalling pathways and hormones that promote the development and activation of these tissues have been identified. The most discussed hormones are irisin and fibroblast growth factor 21, which have established positive effects on BAT and ?beige? adipose tissue with regard to carbohydrate, lipid and energy metabolism. The primary imaging techniques used to investigate BAT are PET-CT with 18F-fluorodeoxyglucose and magnetic resonance spectroscopy. With respect to the current obesity epidemic and associated diseases, including T2DM, there is a growing interest in investigating adipogenesis and the possibility of altering this process. BAT and ?beige? adipose tissue may be targets for developing drugs directed against obesity and T2DM.

The Role of Nonshivering Thermogenesis Genes on Leptin Levels Regulation in Residents of the Coldest Region of Siberia

“…In this study, based on the Yakut population living in the coldest region of Siberia (t°minimum −71.2 °C), we analyze serum leptin levels and data on 14 single nucleotide polymorphisms (SNPs) of 10 genes ( UCP1 , UCP2 , UCP3 , FNDC5 , PPARGC1A , CIDEA , PTGS2 , TRPV1 , LEPR , BDNF ) that are possibly involved in nonshivering thermogenesis processes. These genes were selected based on the available literature data on nonshivering thermogenesis activation mechanisms and genome-wide analysis of cold adaptation in humans [ 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44 , 45 ]. The leptin levels were three times higher in females (18.87 ± 12.31 ng/mL) than in males (6.56 ± 8.47 ng/mL) ( p < 0.01).…”

Association of circulating irisin levels with normal weight obesity, glycemic and lipid profile

“…Interestingly, it was shown the opposite expression of FNDC5 in skeletal muscle and adipose tissue of T2D patients compared to lean, obese and pre-diabetic subjects [ 26 ]. Diabetic patients displayed the lowest expression of FNDC5 in adipose tissue and circulating irisin level.…”

Methylation of estrogens, obesity and breast cancer

“…Ранее считалось, что бурая жировая ткань присуща только новорожденным. Однако в последние годы было установлено, что ВАТ небольшими участками локализуется в надключичной, шейной, околопозвоночной, подмышечной, медиастинальной, перикардиальной, периренальной и перинадпочечниковой, трахеоэзофагеальной, межреберной и мезентериальной областях зрелых индивидов [30]. Бурые адипоциты, как и миоциты, происходят из миогенного фактора дермальной мезодермы (Myf 5+), в то время как белые адипоциты -из мезенхимальных стволовых клеток [31].…”

“…Непостоянными компонентами белых жировых депо являются так называемые бежевые адипоциты (beige), рассеянные среди белых. «Бежевые» адипоциты образуются из существующих белых и/или возникают de novo [30,35]. Пусковыми факторами преобразования «белого» адипоцита в «бурый» («браунинг» белого адипоцита) через промежуточный «бежевый» является охлаждение организма, стимуляция β-адренорецепторов [30], физическая нагрузка [31].…”

“…«Бежевые» адипоциты образуются из существующих белых и/или возникают de novo [30,35]. Пусковыми факторами преобразования «белого» адипоцита в «бурый» («браунинг» белого адипоцита) через промежуточный «бежевый» является охлаждение организма, стимуляция β-адренорецепторов [30], физическая нагрузка [31]. При этом белые адипоциты в процессе трансформации теряют отрицательные метаболические свойства.…”