W pierwszym etapie, zasoby podskórnej tkanki tłuszczowej muszą zostać rozbite. I tym zjawiskom się przyjrzymy. Triacyloglicerole zgromadzone w organizmie, jako podskórna tkanka tłuszczowa, podlegają najpierw lipolizie, następnie β-oksydacji (utlenianiu). Wskutek β-oksydacji powstaje acetylo-CoA. W wątrobie powstają ciała ketonowe, w tym aceton. Warto pamiętać, iż nie tylko mięśnie szkieletowe korzystają z WKT, glikogenu czy glukozy. Przy prawidłowym utlenowaniu krwi podstawowym źródłem energii dla komórki mięśnia sercowego są kwasy tłuszczowe, które dostarczają 60-90% energii, oraz glukoza i kwas mlekowy zapewniające 10-40% energii.

Dla spalania tkanki tłuszczowej kluczowe znaczenie odgrywa adrenalina, a konkretnie chodzi o lipolizę. Rozpad trójglicerydów zachodzi pod wpływem adrenaliny, która wywołuje fosforylację ATGL, czyli lipazy trójglicerydowej adipocytów. ATGL posiada 10-krotnie większe powinowactwo do adrenaliny, w porównaniu do HSL (ang. hormone sensitive lipase, czyli lipazy wrażliwej na hormony; inni nazywają ją hormonozależną lipazą/esterazą cholesterolową, z kolei u Mutschlera nazywa się ją lipazą wrażliwą na hormon).

ATGL rozbija molekuły trójglicerydów tworząc diacyloglicerol i wolne kwasy tłuszczowe (diacyloglicerol + WKT). HSL odpowiada za rozbijanie drugiego łańcucha tłuszczowego (powstaje monoacyloglicerol + WKT). Z kolei katabolizm monoacylogliceroli (MAG) zależy od aktywności lipazy monoacyloglicerolowej. Kwasy tłuszczowe są transportowane, a glicerol jest zużywany do ponownej estryfikacji lub do glukoneogenezy (w postaci fosforanu dihydroacetonu w wątrobie). W procesie glukoneogenezy glukoza powstaje np. z aminokwasów (biorą się np. z rozpadu mięśni), glicerolu (rozpad trójglicerydów) czy mleczanów (np. intensywna praca mięśni w warunkach beztlenowych).

proces spalania tkanki tłuszczowej

Czynniki mające wpływ na lipolizę

Lipoliza to hydroliza triacylogliceroli do składników kwasów tłuszczowych i glicerolu.

tkanka tłuszczowa (oddziaływanie lipazy) => krew (WKT związane z albuminą) => wątroba, serce, mięśnie, płuca, tkanka tłuszczowa; mięśnie => oksydacja kwasów tłuszczowych,

Post wpływa na nasilenie lipolizy regulując dowóz kwasów tłuszczowych oraz glicerolu do krwi. Uwolnione z tkanki tłuszczowej WKT oraz glicerol stanowią oksydacyjne substraty energetyczne konieczne do podtrzymania procesów energetycznych w ustroju. W największym stopniu post powoduje aktywację lipolizy przez katecholaminy. Adrenalina i noradrenalina stymulują hydrolizę TAG (triacylogliceroli) i uwalnianie kwasów tłuszczowych. Noradrenalina łączy się z receptorami beta-adrenergicznymi obecnymi w membranach adipocytów. Receptory są sprzężone z białkami G, przekazują sygnał do cyklazy adenylanowej, powstaje cyliczne AMP (cAMP). CAMP łączy się z PKA (kinazą białek zależną od cAMP). Cyklaza adenylanowa jest enzymem, który przekształca ATP w cAMP. CAMP aktywuje lipazę wrażliwą na hormon (HSL).

Kinaza białek zależna od cAMP katalizuje fosforylację HSL w wielu różnych miejscach, np. w miejscu Ser-563 oraz Ser-659 i Ser-660, co wywołuje aktywację i translokację lipazy z cytozolu do kropli lipidowej. Rozległy artykuł tłumaczący mechanizmy dotyczące kropli lipidowych można znaleźć tutaj: „Krople lipidowe: nowe spojrzenie na strukturę, biogenezę i funkcje” http://script.home.pl/pbkom/roczniki/pdf%202010/pbk%2010-3/str641-656.pdf

Kinaza białek zależna od cAMP powoduje fosforylację perylipiny (w tkance tłuszczowej spotyka się odmiany A i B, odmiana C jest typowa dla komórek steroidotwórczych). W spoczynku perylipina stanowi rodzaj bariery (tarczy) osłaniającej działanie kropli lipidowych przed działaniem lipaz cytolozowych. Perylipina bierze udział w lipolizie po fosforylacji przez kinazę białek zależną od cAMP. Po fosforylacji perylipina odpowiada za rozmieszczenie i fragmentację kropli lipidowych oraz rekrutację lipaz. Remodelowanie struktury kropli lipidowej przez perylipinę zwiększa powierzchnię podatną na lipolizę. Dodatkowo perylipina pośredniczy w aktywacji lipazy wrażliwej na hormon (HSL) na powierzchni kropli lipidowej. Badania na myszach z „wygaszoną” (genetycznie) aktywnością HSL sugerują, iż wywołana przez katecholaminy lipoliza może dotyczyć innych lipaz oddziałujących na triacyloglicerole.

spalanie tłuszczu

Co wywiera korzystny wpływ na lipolizę:

  • brak dowozu pokarmów (dlatego zalecam określoną przerwę w żywieniu pod względem podaży białek i węglowodanów, kilka godzin przed treningiem nastawionym na efekty lipolityczne),
  • katecholaminy (z badań wynika, iż najważniejsza jest w tym kontekście adrenalina, rola noradrenaliny jest o wiele mniejsza) => stymulacja receptorów β-adrenergicznych (szczególnie β-3); znaczenie mają również substancje wpływające na receptory β w sposób selektywny, np. formoterol, salbutamol lub nieselektywny efedryna itd.,
  • glukagon,
  • czynnik mobilizujący lipidy (LMF, lipid mobilizing factor). Jego aktywność jest identyczna, jak aktywność alfa-2-glikoproteiny cynkowej (ZAG, zinc-alpha-2-glycoprotein). Zarówno LMF, jak i ZAG, powodują aktywację lipolizy bezpośrednio przez stymulację cyklazy adenylowej występującej w adipocytach,
  • androgeny (i syntetyczne pochodne testosteronu oraz DHT),
  • estrogeny, szczególnie estradiol (zarówno nadmiar, jak i niedobór estrogenów, sprzyjają otłuszczeniu u mężczyzny),
  • parathormon,
  • cholecystykinina, 
  • glikokortykoidy (np. kortyzol i syntetyczne analogi); mechanizm wspieranie katecholamin – krótkotrwały efekt; wywiera wpływ na potranskrypcyjną regulację ekspresji receptorów β2,
  • grelina (nasila lipolizę, stymuluje insulinooporność => działanie poprzez wyrzut GH);
  • ACTH, adrenokortykotropina => kortyzol. ACTH wydzielana jest w przednim płacie przysadki mózgowej, działa na korę nadnerczy. W nadnerczach pod wpływem ACTH wydzielany jest kortyzol. Najwyższe dobowe stężenie kortyzolu występuje o 6-8 rano, najniższe około północy. Kortyzol m.in. wzmaga rozpad białek po treningu (m.in. mięśniach), zwiększa stężenie glukozy we krwi (także jej syntezę w wątrobie, w uproszczeniu - z tłuszczu), umożliwia też aktywację lipolizy (w uproszczeniu - procesu pozwalającego korzystać ze zmagazynowanego tłuszczu). Kortyzol ma wpływ także na układ odpornościowy - hamuje reakcje zapalne (mikrourazy – DOMS powstałe w mięśniach wskutek treningu są właśnie rodzajem stanu zapalnego),
  • alfa i beta melanotrofiny,
  • TSH (tyreotropina, hormon tyreotropowy),
  • hormony tarczycy (oraz ich syntetyczne analogi, np. T4/T3 często stosowane w dopingu); w „Biochemia Harpera” podkreśla się, iż jest to działanie pośrednie, hormony tarczycy ułatwiają działanie innych hormonów,
  • wazopresyna.

Co wywiera hamujący wpływ na lipolizę:

  • insulina poprzez wpływ na HSL (czytaj: węglowodany i białka stymulujące wyrzut insuliny) => hamuje lipazę wrażliwą na hormon (HSL); w obecności insuliny (największy wpływ na jej wyrzut mają węglowodany oraz proteiny) kortyzol zwiększa aktywność lipazy lipoproteinowej (LPL, EC 3.1.1.34), co prowadzi do odkładania najgroźniejszego rodzaju tłuszczu - wisceralnego. Jeśli w ustroju nie ma wysokich stężeń insuliny, kortyzol aktywuje lipazę wrażliwą na hormony (HSL, EC 3.1.1.3), co wywołuje mobilizację zgromadzonych w ciele tłuszczów,
  • insulina poprzez wpływ na PDE-3,
  • prostaglandyna E1,
  • kwas nikotynowy,
  • katecholaminy i substancje działające nieselektywnie, jak receptory adrenergiczne (α2 receptory),
  • IGF-1 (co jest paradoksem, bo IGF-1 jest efektorowym hormonem rhGH – a rgGH wzmaga lipolizę),
  • adenozyna,
  • neuropeptyd Y (jednocześnie wpływa na ośrodek głodu – wzrost łaknienia),
  • peptyd YY,
  • kwas mlekowy.

Częściowo na podstawie opracowania: Eugenii Murawskiej-Ciałowicz, Postepy Hig Med Dosw (online), 2017.

Referencje:

Robin E. Duncan, Maryam Ahmadian, Kathy Jaworski, Eszter Sarkadi-Nagy, and Hei Sook Sul “Regulation of Lipolysis in Adipocytes” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2885771/

Izabela Jędrzejowska „Krople lipidowe: nowe spojrzenie na strukturę, biogenezę i funkcje”http://script.home.pl/pbkom/roczniki/pdf%202010/pbk%2010-3/str641-656.pdf

Robert K. Murray, Daryl K. Granner,  Victor W. Rodwell red. wyd. pol. Franciszek Kokot  „Biochemia Harpera ilustrowana” wydanie VI

Frayn KN, Coppack SW, Fielding BA, Humphreys SM. Coordinated regulation of hormone-sensitive lipase and lipoprotein lipase in human adipose tissue in vivo: Implications for the control of fat storage and fat mobilization. Adv Enzyme Regul. 1995;35:163–178.

Eugenia Murawska-Ciałowicz “Tkanka tłuszczowa – charakterystyka  morfologiczna i biochemiczna różnych depozytów”. https://phmd.pl/api/files/view/198253.pdf

Michał Możdżan, Jan Ruxer, Jerzy Loba „Grelina — hormon o wielokierunkowym działaniu” Klinika Diabetologii i Chorób Metabolicznych I.M.W. Uniwersytetu Medycznego w Łodzihttps://journals.viamedica.pl/diabetologia_kliniczna/article/view/8620

Ottoson M, Vikman-Adolfsoon K, Enerback S, Olivecrona G, Bjorntorp P. The effects of cortisol on the regulation of lipoprotein lipase activity in human adipose tissue. J Clin Endocrinol Metab. 1994;79:820–825

Katarzyna Zabłocka, Jadwiga Biernat „Wskaźniki biochemiczne zaburzeń stanu odżywienia w chorobach nowotworowych” https://journals.viamedica.pl/mpp/article/viewFile/28623/23392

Małgorzata Gosk, Andrzej Gosk, Andrzej Kleinrok „Leczenie metaboliczne przewlekłej choroby niedokrwiennej serca” https://podyplomie.pl/kardiologia/09408,leczenie-metaboliczne-przewleklej-choroby-niedokrwiennej-serca