Ekstrakt z mikroalg – Lipout TM

Nagrody

II miejsce w kategorii Produkty Naturalne – Substancje aktywne
BSB Innovation Prize Awards 2015

lipout-nagroda

Tkanka tłuszczowa i adipocyty

Podskórna tkanka tłuszczowa jest w większości zbudowana z adipocytów, które magazynują tłuszcz w swoich cytoplazmach.

Do niedawna sądzono, że istnieją tylko dwa rodzaje adipocytów – białe i brunatne. Ostatnie badania potwierdzają jednak, że w organizmie znajduje się również trzeci typ tych komórek: adipocyty beżowe. Te trzy typy adipocytów wywodzą się z różnych prekursorów (rys. 1). Brunatne mają wspólne prekursory z komórkami mięśni szkieletowych, podczas gdy białe i beżowe pochodzą z tej samej linii, ale dzielącej się na dwie i dającej dwie różne populacje prekursorów [1]. Oznacza to, że każdy prekursor daje wzrost konkretnej linii komórek, która nie może różnicować do innego rodzaju adipocytu (przykładowo, biały preadipocyt nie może różnicować do brunatnego adipocytu).
rys_1pl

Rys. 1. Różnicowanie trzech typów adipocytów: brunatnych, białych i beżowych.

1. BIAŁE ADIPOYCTY

Rys. 2. Biały adipocyt.

Rys. 2. Biały adipocyt.

Białe adipocyty są najlepiej znanym rodzajem komórek tłuszczowych; tworzą one białą tkankę tłuszczową (WAT – white adipose tissue) i są główną rezerwą tłuszczu w organizmie. Zlokalizowane są wokół narządów wewnętrznych i pod skórą.
Białe adipocyty to duże komórki o niewielu mitochondriach, magazynujące lipidy pod postacią trójglicerydów w formie pojedynczej kropli (jednokomorowe).

2. BRUNATNE ADIPOCYTY

Rys. 3. Brunatny adipocyt.

Rys. 3. Brunatny adipocyt.

Brunatną tkankę tłuszczową tworzą adipocyty brunatne. Są to wielokomorowe komórki magazynujące trójglicerydy w niewielkich kroplach, rozmieszczonych równomiernie w cytoplazmie; mają one liczne mitochondria, które nadają komórkom brązowy kolor.

Brunatne adipocyty specjalizują się w spalaniu tłuszczu i produkcji ciepła (termogeneza). Wyróżnia je wysoka ekspresja genów termogenicznych, z których najbardziej charakterystycznym są geny białka rozprzęgającego 1 (UCP1 – uncoupling protein 1) i receptora β3-adrenergicznego (ADRB3). Adipocyty brązowe są silnie aktywne metabolicznie i spalają tłuszcz, który stanowi paliwo w procesie termogenezy, choć mogą one również używać w tym celu glukozę [2].

Adipocyty brunatne występują wyłącznie u dzieci w określonych częściach ciała, takich jak szyja czy obojczyk [3]. Do dzisiaj nigdy nie odkryto ich w podskórnej tkance tłuszczowej osób dorosłych [4].

3. BEŻOWE ADIPOCYTY
W niedawnych badaniach zidentyfikowano trzeci rodzaj ludzkich adipocytów: beżowe. Są to komórki dwufunkcyjne, co oznacza, że mogą przybierać one formę aktywną i nieaktywną. Ekspresja genów adipocytów beżowych jest odmienna od adipocytów białych i brunatnych.

Rys. 4. Aktywne (po lewej) i nieaktywne (po prawej) adipocyty beżowe.

Rys. 4. Aktywne (po lewej) i nieaktywne (po prawej) adipocyty beżowe.

W formie nieaktywnej, morfologia adipocytów beżowych przypomina białe adipocyty (jedna kropla tłuszczu, mało mitochondriów), cechuje je niski poziom bazowy genu UCP1 i normalne oddychanie komórkowe. Jednakże na skutek działania odpowiedniego bodźca przechodzą one proces „brunatnienia” (zwiększony poziom mitochondriów, liczne pęcherzyki tłuszczu). Oznacza to, że stają się one metabolicznie aktywne, ekspresja UCP1 dramatycznie rośnie i rozpoczyna się proces termogenezy, przyspieszający spalanie kwasów tłuszczowych w celu utrzymania zwiększonego oddychania komórkowego. Po zaniknięciu bodźca, adipocyty beżowe ponownie przyjmują morfologię oraz ekspresję genów podobną do adipocytów białych i stają się nieaktywne. Proces przekształcenia z formy nieaktywnej do aktywnej może być powtarzany za pomocą odpowiedniej stymulacji [6].

Odkryto liczne, endogenne czynniki pobudzające proces brunatnienia, mające własne receptory na błonie komórkowej adipocytu [7]. Przykładowo, receptor β3-adrenergiczny, wśród wielu bodźców, ulega aktywacji w odpowiedzi na zimno i jest ważnym regulatorem procesu termogenezy w adipocytach brązowych i beżowych.

Niedawne badania potwierdziły, że adipocyty beżowe wywodzą się z beżowych preadipocytów (Wang et al., 2013). Inne badania sugerują jednak, że mogą one również powstawać z dojrzałych adipocytów białych [8].

Wg. najnowszych badań, beżowe adipocyty zastępują u dorosłych adipocyty brunatne [9]. Stwierdzono też, że w określonych warunkach mogą one występować również w podskórnych depozytach adipocytów białych [1,2,9]. W badaniach na ludziach wykazano, że aktywność wspomnianych depozytów adipocytów beżowych może być zwiększana po aplikacji różnych czynników zewnętrznych, takich jak zimno lub spożycie określonego pożywienia. Zaobserwowano, że ilość i aktywność beżowej tkanki tłuszczowej spada wraz ze wzrostem wskaźnika masy ciała (BMI) oraz starzeniem, prowadząc do akumulacji tłuszczu w organizmie. Dlatego też aktywność beżowej tkanki tłuszczowej jest niezwykle istotna, ponieważ przyczynia się ona do redukcji tłuszczu [10].

Mechanizm działania


Lipout™ to alternatywa dla inwazyjnych kuracji redukujących nadmiar zgromadzonego tłuszczu, ponieważ ma on zdolność do transformowania tkanki tłuszczowej magazynującej do tkanki aktywnie spalającej tłuszcz.

Lipout™ to ekstrakt z Tisochrysis lutea (dawniej Isochrysis galbana), jednokomórkowej algi, ze standaryzowaną zawartością ksantofili i bogaty w wielonienasycone kwasy tłuszczowe, które indukują powstawanie aktywnych beżowych adipocytów. Lipout™ równocześnie aktywuje następujące mechanizmy:

1. Pobudzenie ekspresji UCP1 w białych i nieaktywnych beżowych adipocytach w celu wywołania ich brunatnienia, czyli konwersji w aktywne beżowe adipocyty.
2. Zwiększenie β-oksydacji kwasów tłuszczowych dzięki aktywacji termogenezy, czyli dosłowne spalanie tłuszczu zgromadzonego w beżowych i białych adipocytach.

Aktywacja obu mechanizmów pozwala na skuteczne spalanie tłuszczu w procesie termogenezy, dzięki brunatnieniu podskórnej tkanki tłuszczowej.

Skład

Tisochrysis lutea to jednokomórkowa mikroalga należąca do grupy Haptophyta. Zawiera ona ok. 37% protein i dużą ilość kwasów tłuszczowych (do 47% wielonienasyconych kwasów tłuszczowych) [11].

Rys. Zdjęcie algi Tisochrysis lutea (powiększenie 100x) używanej do produkcji Lipout™.

Rys. 5. Zdjęcie algi Tisochrysis lutea (powiększenie 100x) używanej do produkcji Lipout™.

Tisochrysis lutea zawiera też następujące pigmenty (Zapata & Garrido 1997; Obata & Taguchi 2012):
– Chlorofil a i c.
– Ksantofile takie jak fukoksantyna, diatoksantyna i diadinoksantyna.

Lipout™ otrzymywany jest drogą biotechnologiczną z Tisochrysis lutea i dzięki temu stanowi odnawialne źródło składnika aktywnego. Hodowla mikroalgi w zamkniętych fotobioreaktorach pozwala nam uzyskać wysokiej jakości produkt ze zoptymalizowaną zawartością metabolitów i pigmentów, w powtarzalnych i kontrolowanych warunkach, a także wyeliminować zanieczyszczenia oraz znacząco zredukować wpływ na środowisko.

Podsumowanie

Lipout™ pobudza proces brunatnienia białych adipocytów dzięki zawartości ksantofili i nienasyconych kwasów tłuszczowych.

Oznacza to, że Lipout™ indukuje różnicowanie beżowych preadipocytów w dojrzałe beżowe adipocyty. Przekształca on również tkankę tłuszczową magazynującą tłuszcz w tkankę spalającą tłuszcz, aktywując nieaktywne beżowe adipocyty i przemieniając adipocyty białe w beżowe.

Wykazując wzrost β-oksydacji kwasów tłuszczowych w badanych kulturach potwierdziliśmy, że beżowe adipocyty pobudzone przez Lipout™ aktywnie spalają tłuszcze dzięki zwiększonej termogenezie. Zdolność Lipout™ do wywoływania termogenezy została też potwierdzona in vivo na podstawie wzrostu temperatury skóry ochotników stosujących Lipout™.

Lipout™ jest składnikiem aktywnym zdolnym do pobudzania brunatnienia adipocytów, aktywowania termogenezy i spalania tłuszczu, co powoduje redukcję grubości podskórnej tkanki tłuszczowej u kobiet i mężczyzn.

Aplikacje kosmetyczne

Lipout™ znacząco redukuje tłuszcz, zwiększa elastyczność i jędrność skóry oraz działa przeciwcellulitowo, łagodząc różne objawy tej przypadłości.


Literatura

[1] Rosensend ED, Spiegelman BM. What We Talk About When We Talk About Fat. Cell. 2014, 156(1):20-44.
[2] Wu J, Cohen P, Spiegelman BM. Adaptive thermogenesis in adipocytes: Is beige the new brown? Genes & Development. 2013, 27:234–250.
[3] Cannon B, Nedergaard J. Yes, even human brown fat is on fire! The Journal of Clinical Investigation. 2012, 122(2): 486-9.
[4] Cypess AM, Lehman S, Williams G, et al. Identification and Importance of Brown Adipose Tissue in Adult Humans. N Engl J Med. 2009, 360(15): 1509–1517.
[6] Rosenwald M, Perdikari A, Rülicke T, et al. . Bi-directional interconversion of brite and white adipocytes. Nature Cell Biology. 2013, 15:659-667.
[7] Harms M, Seale P. Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nature Medicine. 2013, 19(10):1252-1263.
[8] Vitali A, Murano I, Zingaretti MCet al. The adipose organ of obesity-prone C57BL/6J mice is composed of mixed white and brown adipocytes. Journal of Lipid Research. 2012, 53:619–629.
[9] Wu J, Boström P, Sparks LM, et al. Beige Adipocytes Are a Distinct Type of Thermogenic Fat Cell in Mouse and Human. Cell. 2012, 150(2):366-376.
[10] Yoneshiro T, Aita S, Matsushita M, et al. Recruited brown adipose tissue as an antiobesity agent in humans. The Journal of Clinical Investigation. 2013, 123(8):3404-3408.
[11] Sánchez S, Martinez ME, Espinola F. Biomass production and biochemical variability of the marine microalga Isochrysis galbana in relation to culture medium. Biochemical Engineering Journal. 2000, 6:13–18.