Kou is cool!

Robert

Robert van Esch MSc.
PsychoNeuroImmunoloog

Ons vetweefsel is mede een opslagplaats voor energie en biedt een gemakkelijk te mobiliseren energiebron op behoeftige momenten. Dit vereist een complexe, gecoördineerde reactie van endocriene en neuronale signalen om de opname, verwerking, opslag, afbraak en afgifte van voedingsstoffen nauwkeurig te reguleren. Tevens beschikken we over vetcellen die op adaptieve wijze kunnen zorgen voor thermoregulatie en voor gewichtsvermindering.

Ons vetweefsel bestaat uit verschillende soorten vetcellen of adipocyten. De typische witte adipocyt (WAT) bestaat voor ten minste negentig procent van het volume uit een enkelvoudige, enorme vetdruppel. Alle andere cellulaire functies komen tot stand in de dunne, omringende membraan van het cytoplasma. Een belangrijke functie van de adipocyt is het afscheiden van lokale en systemisch werkende endocriene communicatiemoleculen, zoals de verzadigingsfactor leptine en adiponectine, dat in directe relatie staat met de insulinegevoeligheid. De locatie waar vet zich ophoopt in het lichaam kan aanzienlijk effect hebben op de gezondheid. Onderhuids of subcutaan vetweefsel is over het algemeen gunstig, terwijl visceraal vetweefsel bij toename wordt gerelateerd aan metabole ziekten, zoals obesitas. Opvallend is dat, in tegenstelling tot ander vetdepots, het vetweefsel in het beenmerg juist toe neemt tijdens caloriebeperking. Het vetweefsel in de gewrichten speelt een sleutelrol bij gewrichtsonderhoud, waarbij lokale afname de functionaliteit kan verstoren en kan bijdragen aan gewrichtsaandoeningen, zoals artrose. Kleine vetdepots bestaan tevens in of naast het hart, de nieren, de ogen en elders in het lichaam. Naast witte adipocyten bevinden zich in ons lichaam zogenoemde bruine adipocyten (BAT) én beige adipocyten (wBAT), die kenmerken delen met zowel wit als bruin vet.

Thermoregulatie

Terwijl witte adipocyten overtollig energiesubstraat opslaan in de vorm van vetzuren, zijn bruine en beige vetcellen thermogeen van aard en voeren ze energie af in de vorm van warmte. Ofschoon BAT minder vet opslaan, kunnen ze meer en makkelijker vetzuren oxideren ter handhaving van de lichaamstemperatuur, terwijl WAT vetzuren indikken en, ten tijde van energiegebrek, vrije vetzuren of triglyceriden afgeven aan de bloedbaan. Dientengevolge beperken BAT de vetopslag in WAT en verminderen ze de vrije circulatie van triglyceriden. In tegenstelling tot WAT zijn BAT rijkelijk geïnnerveerd door sympatische zenuwvezels, die, onder invloed van noradrenaline, op fysiologische wijze thermogenese tot stand brengen via β-receptoren op hun celmembraan. Een ander verschil is dat WAT beschikken over weinig mitochondria in vergelijking tot BAT. BAT kenmerken zich door veel mitochondria en kleine, multiloculaire vetdruppels. Belangrijk hierbij is de aanwezigheid van een ontkoppelingseiwit (UCP1) dat uitsluitend te vinden is op het binnenste membraan van de mitochondria van BAT. Dat eiwit koppelt de ademhalingsketen los van de productie van ATP, waardoor energiesubstraat voor andere doeleinden kan worden aangewend. Hoogstwaarschijnlijk beschikken ook beige vetcellen over significante hoeveelheden mitochondria met UPC1, waaraan ze hun thermogene eigenschappen kunnen ontlenen. Het ontkoppelingseiwit wordt primair geactiveerd door de aanwezigheid langeketenvetzuren. In dat geval kunnen zowel BAT als wBAT energievoorraad omzetten in lichaamswarmte en dientengevolge een rol vervullen bij gewichtsvermindering. Bij mensen bevinden zich BAT in de cervicale, axillaire, renale, adrenale, mediastinale en paravertebrale zones. Tevens zijn concentraties te vinden bij de bloedvaten in de bovenste, abdominale regio, de trachea en bij de intercostale arteriën.

Farmer S. Nature 458: 839–840, 2009

BAT en hun thermogene eigenschappen zijn al aanwezig bij de geboorte. Bruine en beige adipocyten delen gelijksoortige genetische expressie gericht op thermoregulatie, prenatale ontwikkeling van BAT en de inductie van transformatie of browning van WAT. Bruine vetcellen komen voort uit hetzelfde type stamcel als spiercellen en bestaan dus onafhankelijk van witte vetcellen, die hun stamcel delen met macrofagen. Ofschoon fysiologisch overeenkomstig zijn bruine en beige vetweefsel desalniettemin verschillende weefsels met een eigen morfologie, andere genen en verschillende embryologische ontwikkeling. Beige adipocyten hebben namelijk geen embryonale oorsprong. Hun nieuwvorming gedurende het leven komt tot stand door browning van WAT in respons op exogene stimuli. Blootstelling aan koude en fysieke training al dan niet in combinatie met pre- en postprandiale status kunnen de nieuwvorming van beige adipocyten stimuleren middels activatie van het sympathische zenuwstelsel. Zowel koude blootstelling als fysieke training stimuleren bovendien de aanmaak van specifieke cytokinen afkomstig van skeletspieren (myokinen) en van groeifactoren (FGF21), die de synthese van zowel wBAT als BAT kunnen stimuleren.

Transformatie of ‘browning’ van ongunstige vetcellen (WAT)

Roth CL, Molica F, Kwak BR. Metabolites 11(319), 2021

Naast noradrenaline zijn schildklierhormonen andere communicatiemoleculen betrokken bij adaptieve thermogenese. Zowel BAT als wBAT brengen het enzym deiodinase type 2 tot expressie. Het converterende enzym is noodzakelijk voor de synthese van actief schildklierhormoon uit thyroxine. Schildklierhormonen bevorderen de cellulaire stofwisseling via metabole en genetische routes. Voorts leidt schildklierdysfunctie tot lichamelijke veranderingen in gewicht en temperatuur. Naast de beschikbaarheid van voldoende bouwstenen bevordert fysieke inspanning de synthese van schildklierhormonen. Lichaamsgewicht heeft bovendien een negatieve correlatie en fysieke inspanning heeft een positieve correlatie met het metabolisme van BAT. Aldus bestaat een driehoeksverhouding tussen activatie van het sympatische zenuwstelsel, de schildklierfunctie en thermoregulatie door BAT in relatie tot het basaal metabolisme.

Conclusies

In ons lichaam bevinden zich verschillende typen vetcellen met specifieke morfologie en genetische eigenschappen. Witte vetcellen (WAT) vormen primair opslagweefsel, terwijl bruine vetcellen (BAT) betrokken zijn bij thermoregulatie. De thermogenese staat mede onder invloed van externe factoren, zoals fysieke activiteit en blootstelling aan kou. Specifieke leefstijlaanpassingen kunnen aldus een bijdrage leveren aan de transformatie van ongunstige vetcellen, die metabole verstoringen tot stand brengen, naar gunstige vetcellen, die energie omzetten in lichaamswarmte. Dit proces heet browning en is een samenspel van (epi)genetica en metabole adaptatie.

Wetenschappelijk webinar

ReThink Foundation organiseert elke maand een wetenschappelijk webinar waaraan je gratis deel kunt nemen. Hierin reiken wij je de theoretische onderbouwing voor de praktische interventies die je aan jouw cliënten voor kunt leggen. Onder het kopje ‘opleidingen‘ vind je alle wetenschappelijk webinars en seminars die dit jaar gepland staan of waarvan je de opgenomen versie terug kunt kijken.

Referenties

Rochford J. Adipose tissue: a lot of good? The Endocrinologist 126: 6-7, 2017

Christian M. The Browning of White Fat. The Endocrinologist 126: 15-16, 2017

Tam CS et al. Brown Adipose Tissue, Mechanisms and Potential Therapeutic Targets. Circulation 125: 2782-2791, 2012

Becher T et al.Brown adipose tissue is associated with cardiometabolic health. Nature medicine 27: 58-65, 2021

Roth, C.L.; Molica, F.; Kwak, B.R. Browning of White Adipose Tissue as a Therapeutic Tool in the Fight against Atherosclerosis. Metabolites 2021, 11, 319

Carpentier AC, Blondin DP, Virtanen KA, Richard D, Haman F and Turcotte ÉE. Brown Adipose Tissue Energy Metabolism in Humans. Front. Endocrinol. 9:447, 2018