Gdy rozmiar ma znaczenie

Siedząc w kafejce lub stojąc w kolejce do kina jesteśmy nieustannie otoczeni rozmowami między obcymi ludźmi, które mimochodem wpadają nam do ucha. Przeważnie są to jakieś denerwujące brednie, ale czasami temat rozmowy lub interesujące zdanie sprawią, że dyskusja zacznie nas wciągać… to trochę, jak z programem Ewy Drzyzgi. Chociaż lista takich tematów jest dość długa, istnieje jeden uniwersalny zwrot, który zwraca uwagę ogółu niczym magnes – „czy rozmiar ma znaczenie”.
 
W życiu istnieje wiele przedmiotów, których rozmiar ma znaczenie… mieszkanie, ekran telewizora, porcja w drogiej restauracji, sport i… inne przyziemne rozrywki. Ten utarty zwrot kryje w sobie jedną implikację – duże jest zawsze lepsze. W niektórych przypadkach jest to pewnie i prawdą, ale na szczęście dla 97,5 % ludzkiej populacji nie ma to raczej większego znaczenia.
 
Jak na ironię przyroda ma dla nas wiele przykładów, w których rozmiar ma znaczenie – im stworzenie mniejsze, tym łatwiej mu przetrwać i cieszyć się życiem.
 
Odkrycie, że liczba komórek tłuszczowych w ciele dorosłego człowieka pozostaje bez zmian jest bardzo interesujące. Przecież w ciągu życia waga (poziom tłuszczu) może przechodzić diametralne zmiany.
 
Fakt ten stoi w całkowitej sprzeczności z naszą intuicją. Przecież doświadczenie życiowe i książki historyczne dowodzą raz za razem, że w rywalizacji zwyciężają najwięksi (opowieść o Goliacie miażdżącym Dawida nie byłaby raczej tak fascynująca, jak ta o Dawidzie spuszczającym łomot Goliatowi). Przetrwanie należy rozpatrywać bardziej w kontekście zwinności niż walki.
 
Stalin mawiał kiedyś: „Ilość to jakość sama w sobie”. W odpowiedzi na mądrości wujka Józefa natura wypracowała całą gamę czynników regulujących i balansujących rozmiar jednostki, by przeciwdziałać jej niekontrolowanemu wzrostowi. Nie ma znaczenia czy mowa o imperium, czy o pojedynczej komórce, gdy jakiś obiekt rośnie, w jego środowisku zaczyna brakować podstawowych środków zużywanych podczas tego procesu (żywności, wody etc.) i pojawia się coraz więcej odpadów (ścieków, śmieci etc.). Należy jednak podkreślić, że mniejsze także nie znaczy od razu lepsze. Na ziemi żywe organizmy występują w różnych rozmiarach. Dlatego, gdy staramy się określić najbardziej odpowiednią wielkość danego stworzenia, powinniśmy wziąć pod uwagę jego środowisko naturalne.
 
W opinii publicznej od dawna panuje przekonanie, że jednostka rodzi się z komórkami tłuszczowymi, z którymi przyjdzie jej żyć aż do śmierci. Gdy komórki te zostaną już utworzone, organizm nie może ani wytworzyć nowych, ani stracić starych. Teoria ta jest błędna, ponieważ komórki tłuszczowe obumierają i są nieprzerwanie zastępowane nowymi, wziętymi z puli niedojrzałych komórek tłuszczowych (z ang. preadipocytes) i komórek macierzystych hemopoezy (komórki embrionalne, które mogą ulec zróżnicowaniu do wielu typów komórek – w tym wypadku mięśni szkieletowych lub tłuszczu).1 W najnowszym wydaniu prestiżowego dziennika Nature czytamy, że nie jest to szybki proces. Dr Spalding i jej współpracownicy odkryli, że u przeciętnej, szczupłej osoby wymianie ulega zaledwie 8,4 % komórek tłuszczowych rocznie; średnio żyją one blisko 10 lat! U ludzi otyłych procent ten jest nieco wyższy, ale i u nich martwe komórki są szybko zastępowane nowymi; ich liczba utrzymuje się więc na stałym poziomie.
 
Odkrycie, że liczba komórek tłuszczowych w ciele dorosłego człowieka pozostaje bez zmian jest bardzo interesujące. Przecież w ciągu życia waga człowieka (poziom tłuszczu) może przechodzić diametralne zmiany. Nawet, gdy negatywny bilans energetyczny (uzyskany np. dzięki diecie i ćwiczeniom) pozwoli nam spalić znaczną ilość tłuszczu, liczba komórek tłuszczowych się nie zmieni. W odkryciu tym kryją się trzy implikacje znamienne dla jednostki i społeczeństwa, jest też tam jedno „ale”. Jednak zanim przyjrzymy się im bliżej, warto poświęcić trochę czasu na omówienie nowoczesnej i bardzo ciekawej techniki, jaką posłużyła się w swoim badaniu dr Spalding.
 
Niesamowity eksperyment z odrobiną historii w tle
 
Wszechświat fizyczny zbudowany jest z kombinacji atomów. Udało się je zgrupować i odpowiednio przedstawić na tablicy pierwiastków chemicznych, którą znajdziemy w każdej książce do chemii. Większość ludzi dobrze zna tlen, hel i jeszcze kilka innych. Jednak w żywej tkance jeden atom odgrywa rolę najważniejszą, jest rusztowaniem dla pozostałych – to węgiel. Węgiel to kręgosłup białek, cukrów, tłuszczy, DNA i prawie każdej innej ważnej molekuły roślinnej i zwierzęcej. Węgiel jest również obecny w powietrzu pod postacią dwutlenku węgla. Ten z kolei pobierany jest przez rośliny, które wiążą go z wodą, by stworzyć cukier, zwany skrobią (dzieje się to w procesie fotosyntezy). Rośliny są pożywieniem zwierząt, które mogą być zjedzone przez inne zwierzęta. Roślinożercy i mięsożercy oddychają, wydychając węgiel z powrotem do atmosfery. Tak oto węgiel podróżuje w środowisku: z powietrza do roślin, z roślin do zwierząt, a z nich znowu do powietrza. Należy pamiętać, że pojedynczemu atomowi węgla przebycie całego cyklu zabiera bardzo dużo czasu. Węgiel dostarczony do organizmu wraz z pożywieniem staje się często składnikiem ciała i może pozostać w nim aż do śmierci danego osobnika.
 
Atomy węgla nie są jednakowe. Niektóre są „cięższe” od innych, ponieważ zawierają więcej neutronów (wchodzących w skład jądra atomowego). Większość węgla istnieje w przyrodzie pod postacią 12C, ale nikły procent przybiera formę 14C, będącą radioaktywnym izotopem. Izotop ten przydaje się naukowcom, ponieważ ma unikalne właściwości, pozwalające na określenie wieku badanego obiektu. Datowanie metodą węgla 14C umożliwiło archeologom określenie wieku przedmiotów znalezionych w piramidach i innych ważnych miejscach historycznych. Izotopy nadają się również do mierzenia wieku żywych tkanek, choć badania takiego nie przeprowadza się zbyt często na ludziach – łatwiej zbadać czyjeś świadectwo urodzenia. Ponieważ poziom 14C w organizmie jest cały czas uzupełniany, jest on również stały i pomiar wieku żywej tkanki przy pomocy tego izotopu byłby raczej niemożliwy, gdyby nie jeden okres w historii człowieka.
 
Od roku 1955 do 1963 USA i ZSRR uwikłane były w zimną wojnę, w której demonstracja siły miała uchronić nas przed apokaliptyczną III wojną światową. Broń atomowa okazała się doskonałym środkiem odstraszającym, wystarczył przykład Hiroshimy i Nagasaki, więcej chętnych nie było. Chociaż w późniejszym okresie bomb i pocisków nuklearnych nie zrzucano już w celach stricte militarnych, to kilka państw posiadających arsenał jądrowy dokonało kilkunastu demonstracji siły, detonując swoje ładunki w ramach testów atomowych. Eksplozje te podniosły na pewien czas ilość węgla 14C, krążącego w atmosferze. Osobniki żyjące w tym okresie zjadały rośliny i zwierzęta, w których organizmach występowało wysokie stężenie 14C, co odbiło się na ilości tego izotopu w ich własnym DNA. DNA jest stałą częścią każdej dorosłej komórki i pozostaje niezmienne aż do jej śmierci. Zespół dr Spalding zmierzył poziom węgla 14C w komórkach tłuszczowych pacjentów, by określić, ile z nich pochodzi z okresu między 1955 a 1963 rokiem. Z naukowego punktu widzenia był to nowatorski eksperyment.
 
Wyniki badań zespołu dr Spalding stały się pożywką dla wielu dyskusji. Najważniejszym wnioskiem jaki wyciągnięto był fakt, że utrata tłuszczu w ciele wiąże się ze zmniejszeniem rozmiaru komórek tłuszczowych, a nie ich ilości. Chociaż z początku brzmi to jak zła wiadomość, to okazuje się, że jest odwrotnie. Komórki tłuszczowe nie służą ciału wyłącznie za magazyn, odgrywają też inne funkcje. Wraz ze zmianą ilości tłuszczu w tych komórkach, zmienia się także ich funkcja. Gdy w komórce panuje niski poziom tłuszczu, może ona bardzo szybko wchłonąć kwasy tłuszczowe krążące we krwi lub szybko je uwolnić, w zależności od potrzeb energetycznych organizmu. Odpowiednie hormony informują ciało o ilości zmagazynowanego tłuszczu, co znajduje odzwierciedlenie w poziomie naszego apetytu i tempie metabolizmu. Jednak gdy komórki tłuszczowe zmuszone są do przechowywania ogromnych ilości tłuszczu, co spowodowane może być złą dietą lub brakiem ruchu, zaczynają źle funkcjonować i wysyłają ciału inne sygnały. Oprócz hormonów informujących o poziomie energii (np. leptyna), komórki tłuszczowe wyzwalają inne hormony i adipokiny. Gdy komórka tłuszczowa jest „najedzona”, poziom leptyny się zwiększa, co powinno przyśpieszyć metabolizm i zmniejszyć apetyt. Badania udowodniły, że ludzie otyli są odporni na działanie leptyny. Koncentracja adiponektyny, kolejnego hormonu uwalnianego przez omawiane komórki, spada, gdy komórki tłuszczowe rosną. Adiponektyna jest hormonem o właściwościach antyzapalnych, promującym podatność organizmu na insulinę i utrzymującym system naczyniowy w dobrym zdrowiu. Adiponektyna bierze również udział w rozszerzaniu naczyń krwionośnych w dopowiedzi na pojawienie się we krwi NO. W obecności adiponektyny proces ten zachodzi w większym stopniu. Gdy komórki tłuszczowe rosną, inne substancje – adipokiny – tworzą w organizmie stan zapalny. Jak widać, gdy poziom tłuszczu spada, komórki tłuszczowe spełniają różne funkcje zdrowotne. Natomiast, gdy są one „napakowane” tłuszczem w nadmiarze, ma to negatywny wpływ na zdrowie całego organizmu. Gdyby odchudzanie powodowało spadek liczby komórek tłuszczowych, a nie ilości nagromadzonego tłuszczu, wiele z dobroczynnych skutków odchudzania nie mogłoby mieć miejsca. Dlatego tak ważne jest, by walczyć z falą otyłości, zalewającą społeczeństwa krajów rozwiniętych. Inaczej poważne choroby związane z metabolizmem i stanami zapalnymi całego ciała zaczną nas nękać w ilościach wprost przerażających.
 
Są też pewne złe strony utrzymywania stałej liczby komórek tłuszczowych, gdy waga ciała spada. Otyli mają większą liczbę takich komórek niż szczupli, dlatego nawet gdy schudną do takiego samego poziomu co ich szczupli koledzy, ich tkanka tłuszczowa pozostanie hiperkomórkowa (co oznacza, że taka sama ilość tłuszczu będzie u nich magazynowana w znacznie większej liczbie komórek). Pierwszym minusem takiego stanu rzeczy jest fakt, że małe komórki tłuszczowe wydzielają mniej leptyny (hormonu zwalczającego uczucie głodu). Dlatego w miarę utraty wagi osoby otyłe odczuwają coraz większy głód. Jeśli osoba taka powróci do spożywania nadmiernych ilości jedzenia lub niezdrowego stylu życia, przyrosty wagi będą u niej szybsze i łatwiejsze niż u osób szczupłych. Oczywiście mamy tutaj pewien kompromis: tyjąca osoba szczupła zauważy u siebie stosunkowo szybki wzrost rozmiaru komórek tłuszczowych, a co za tym idzie szybsze pojawienie się negatywnych efektów zdrowotnych. Jak już napisałem wcześniej, natura zawsze reguluje i dąży do równowagi.
 
Zabawy komórkami tłuszczowymi
 
Oczywiście znamy sposoby na permanentne pozbycie się komórek tłuszczowych, np. liposukcja i inne zabiegi chirurgii plastycznej. Dzięki nim potrafimy usunąć znaczne ilości tłuszczu, ale tylko miejscowo – całkowity poziom otłuszczenia ciała pozostanie praktycznie bez zmian. „Krągłość” pozostałych komórek tłuszczowych również się nie zmieni, chyba że ich właściciel postanowi zrobić coś ze swoim dotychczasowym trybem życia (wprowadzić dietę i ćwiczenia). Niestety, wielu ludzi poddających się wyżej wymienionym zabiegom pozostaje przy starych nawykach. Należy zastanowić się nad jedną kwestią: gdy pewna liczba komórek tłuszczowych zostanie usunięta (podczas zabiegu chirurgicznego), a pacjent dalej gromadzi zapasy tłuszczu, to gdzie one się podziewają? Możliwe, że ciało wypełnia usunięty przez chirurga obszar nowymi komórkami, zapełniając powstałą w tym miejscu „próżnię tłuszczową”. Okazuje się jednak, że interwencja chirurgiczna usuwa nie tylko dojrzałe komórki tłuszczowe, ale również ich prekursory (preadipocyty i komórki macierzyste hemopoezy). Opóźnia to lokalną odbudowę tkanki tłuszczowej, zmuszając komórki innych części ciała do przyjęcia odpowiednio większej ilości tłuszczu. Chociaż proces ten nie został jeszcze zbadany w laboratorium, obserwacje chirurgów plastycznych potwierdzają to przypuszczenie – kobiety po przejściu liposukcji często informują swoich lekarzy o tym, że powiększyły się im piersi. Dla wielu kobiet jest to całkiem atrakcyjna perspektywa, ale pamiętajmy o jednym: każdy wzrost poziomu tkanki tłuszczowej wiąże się z powiększeniem komórek tłuszczowych, a nie ich liczby, co wywołuje omówione wcześniej negatywne zmiany w metabolizmie.
 
Powstaje więc pytanie: kiedy ustalana jest liczba komórek tłuszczowych? Co ciekawe, dzieje się to jeszcze w trakcie dzieciństwa, a na ostateczny wynik wpływ może mieć otocznie dziecka. Zespół dr Spalding przeprowadził serię analiz dostępnych danych, by określić całkowitą liczbę komórek tłuszczowych danej osoby, wiek, w którym komórki się uformowały, prędkość, z jaką osiągnęły liczbę końcową i wiek, w którym to nastąpiło. Nikogo raczej nie zaskoczy informacja, że otyli dorośli mają prawie 50% komórek tłuszczowych więcej niż szczupli. Mimo to nadal nie wiadomo było, kiedy dokładnie wykształca się ich konkretna liczba. Czy otyli są predestynowani do bycia otyłymi od urodzenia, czy są może jakieś krytyczne momenty w dzieciństwie człowieka, w których należy szczególnie zadbać o wagę dziecka, by zmniejszyć ryzyko wystąpienia nadwagi w przyszłości? To bardzo ważkie pytanie, otyłe dzieci i nastolatki w 75% wyrastają na otyłych dorosłych; tylko 10% ich szczupłych kolegów i koleżanek ze szkolnej ławki ma w życiu dojrzałym problemy z nadwagą.  Wyobraźmy sobie, co by się stało ze stanem zdrowia publicznego, gdyby udało się zwalczyć problem dziecięcej nadwagi. A co się stanie, gdy zarówno państwo, jak i rodzina pozostaną obojętne na ten problem?
 
Dr Spalding ustaliła, że u otyłych zwiększenie liczby komórek tłuszczowych następuje około 2 roku życia, natomiast u szczupłych ma to miejsce dopiero w wieku 6 lat. U otyłych ich rozwój przebiega znacznie szybciej i kończy się w wieku około 16 lat; u szczupłych proces trwa dwa lata dłużej.2 Jaki wniosek można z tego wyciągnąć? Bardzo prosty: to niezmiernie ważne, by rodzice zachęcali dzieci do ruchu i rozsądnych nawyków żywieniowych już we wczesnym dzieciństwie i okresie dojrzewania. Jedno czy dwa pokolenia temu dzieci były znacznie aktywniejsze niż obecnie. Oprócz bardziej żywego wf-u w szkole, dzieciaki więcej czasu spędzały na zabawach na świeżym powietrzu. Osiedlowe uliczki pełne były rowerów, piłek i małych rozrabiaków. Nastolatki pracowały fizycznie, zbierały się w klubach sportowych czy nawet wałęsały bez celu, nabijając kilometry. Nawet najmniejsze brzdące były bardziej aktywne, rodziny spotykały się, a ich dzieci wspólnie baraszkowały. Obecnie rodzice boją się wypuścić dzieci na ulicę i siedzenie w domu stało się rutyną, a nie karą. Telewizja, komputery i konsole do gier zastąpiły kluby sportowe i boiska, zamieniając dzieci w nieruchliwych odludków. Młodzież może znaleźć pracę praktycznie tylko w przemyśle usługowym, stojąc za ladą lub siedząc za biurkiem. Do tego wszystkiego dochodzi jeszcze przejście społeczeństwa na żywność wysokokaloryczną, wymyśloną tak, by kusić naszych podopiecznych. Dni jabłek i marchewek przeminęły z wiatrem („NIE” dla przekąsek między posiłkami też mamy już za sobą) i zastąpione zostały bogatymi w cukier łakociami. Na śniadanie nie jemy już jajek tylko oblane sztucznym miodem chrupki. Świat płaci dziś wysoką cenę za dekadencki styl życia i nadmiar wszystkiego; koszty opieki zdrowotnej związane z otyłością dorosłych stale rosną. Nawet jeśli natychmiast podejmiemy jakieś kroki zaradcze, to i tak powyższe problemy pozostaną z nami na okres kolejnego pokolenia. Niestety, prawa rynku i ludzka mentalność to najtrudniejsze bariery do pokonania. 
 
Wielki problem, brak szybkiego rozwiązania
 
Problem bez rozwiązania może jedynie doprowadzić człowieka do stanu jeszcze gorszej frustracji. Czy w odkryciach zespołu dr Spalding kryje się jakieś rozwiązanie? Nie bezpośrednie, ale wyniki jego eksperymentów stanowią silny dowód dobroczynnych skutków odchudzania (utraty tłuszczu). Zajmiemy się teraz wspomnianym wcześniej „ale” – do tej pory nie było wiadomo, czy długotrwała zmiana stylu życia wpłynie jakoś na liczbę komórek tłuszczowych. Możliwe, że gdy dana osoba osiągnie stan chorobliwej otyłości, liczba komórek tłuszczowych wzrośnie, by organizm poradził sobie z nadnaturalną ilością tłuszczu. Można się zastanawiać, czy program nakierowany na długotrwałą utratę wagi nie spowoduje również spadku liczby tych komórek, utrudniając tym samym późniejsze odkładanie tłuszczu w organizmie. A co z regulowaniem liczby komórek tłuszczowych w celach zdrowotnych? Okazuje się, że hormon wzrostu (GH) – znany z redukowania zapasów tłuszczu w ciele – jest konieczny do utrzymania prawidłowej gospodarki tłuszczowej organizmu. Osoby, u których stwierdzono niedobór GH łatwiej przybierają na wadze i mają więcej problemów z metabolizmem i stanami zapalnymi. Szczupła osoba z deficytem GH wykazuje wiele podobnych objawów, co osoba otyła z normalnym poziomem GH. Podobieństwo zanika jednak, gdy porównujemy dwie osoby otyłe: jedną z normalnym poziomem GH, a drugą z niedoborem tego hormonu. Wyniki zachęcają do przeprowadzenia pomiarów GH u ludzi chorych na otyłość, czy nawet badań całego społeczeństwa. W dobie szerzącej się fali tej choroby mogłoby to doprowadzić do rozluźnienia przepisów dotyczących GH i jego zastosowania.
 
Istnieje jeszcze jeden hormon, który mógłby pomóc odchudzającym się osobom. Jego zastosowanie również obłożone jest prawnymi restrykcjami. Chodzi o testosteron, znany powszechnie jako hormon anaboliczny, pomocny przy budowie mięśni. Pośród jego wielu funkcji znajduje się również kierowanie różnicowaniem i dojrzewaniem komórek macierzystych, czyli wczesnych prekursorów komórek tłuszczowych. Pod wpływem tego hormonu komórki macierzyste nie przekształcają się w komórki tłuszczowe tylko mięśniowe. Jeśli otyła osoba po przejściu kuracji odchudzającej, na której straciła znaczne ilości tłuszczu, zechce zmniejszyć hiperkomórkowość pozostałej tkanki tłuszczowej, testosteron może okazać się dla niej rozwiązaniem. Oczywiście hipoteza ta nie została jeszcze przebadana, dlatego pozostaje w sferze domniemywań.
 
Każdy człowiek odnotowuje w ciągu życia zmiany wagi ciała. Dzięki diecie i ćwiczeniom możemy drastycznie zmniejszyć ilość nagromadzonego w ciele tłuszczu. Udowodniono jednak, że liczba komórek tłuszczowych pozostanie bez zmian. Jeszcze więcej zamieszania spowodowało odkrycie, że nawet przy wzroście otłuszczenia ciała, liczba komórek praktycznie się nie zmienia, a przynajmniej w krótkim okresie. Przerośnięte komórki tłuszczowe powodują poważne problemy zdrowotne, ich wielkość wpływa bezpośrednio na funkcje układu sercowo-naczyniowego, podatność na działanie insuliny, stany zapalne i inne problemy z metabolizmem. Dla wielu z tych problemów rozwiązaniem jest utrata wagi, która zawsze prowadzi do pojawienia się w organizmie mniejszych i zdrowszych komórek tłuszczowych. Dlatego promocja zdrowego stylu życia wśród dorosłej populacji jest ważna, ale ważniejsze jest zaszczepienie nawyku ruchu i odpowiedniego odżywiania się wśród rodziców i ich dzieci. Problemy z wagą ciała mogą mieć swoje początki już w wieku dwóch lat. Należy zapoczątkować konkretne działania prowadzące do promocji ruchu i zdrowego odżywiania wśród młodzieży, odbije się to bezpośrednio na stanie finansowym państwa i zdrowiu przyszłych pokoleń. Jeśli kroki te nie zostaną podjęte, epidemia otyłości będzie się rozwijać i pewnego dnia koszty walki z jej skutkami przerosną możliwości finansowe wielu państw.
 
Bibliografia:
 
1.Gesta S., Tseng Y.H., et al. Developmental origin of fat: tracking obesity to its source, „Cell”, Oct 19; 131(2): 242-56 (2007).
2.Spalding K.L., Arner E., et al. Dynamics of fat cell turnover in humans, „Nature”, 2008 Jun 5; 453(7916): 783-7 (2008).
3.Trayhurn P. Endocrine and signaling role of adipose tissue: new perspectives on fat, „Acta Physiol Scand”, Aug; 184(4): 285-93 (2005).
4.Redinger R.N. The physiology of adiposity, „J Ky Med Assoc”, Feb; 106(2): 53-62 (2008).
5.Myers M.G., Cowley M.A., et al. Mechanisms of leptin action and leptin resistance, „Annu Rev Physiol”: 70: 537-56 (2008).
6.Goldstein B.J., Scallia R. Adiponectin: A novel adipokine linking adipocytes and vascular function, „J Clin Endocrinol Metab”, Jun; 89(6): 2563-8 (2004).
7.De Ferranti S., Mozaffarian D. The perfect storm: obesity, adipocyte dysfunction, and metabolic consequences, „Clin Chem”, Jun; 54(6): 946-55 (2008).
8.Rinomhota A.S., Bulugahapitiya D., et al. Women gain weight and fat mass despite lipectomy at abdominoplasty and breast reduction, „Eur J Endocrinol”, Mar; 158(3): 349-52 (2008).
9.Van der Lei B., Halbesma G.J., et al. Spontaneous breast enlargement following liposuction of the abdominal wall, „Plast Reconstr Surg”, Apr 15; 119(5): 1584-9 (2007).
10.Freedman D.S., Kettel Kahn L., et al. BMI rebound, childhood height and obesity among adults: the Bogalusa Heart Study, „Int J Obes Relat Metab Disord”, Apr; 25(4): 543-9