Mgr. Petr Brauner, mgr. Pavel Flachs, MUDr. Jan Kopecký, DrSc.
Fyziologický ústav Akademie věd České republiky, Oddělení biologie tukové tkáně
Klíčová slova
mitochondrie • oxidační fosforylace • termogeneze
Souhrn
Energetická bilance a hromadění tuku v těle závisí na kalorickém příjmu a energetickém výdeji. Součástí energetického výdeje je také uvolňování tepla během oxidační fosforylace (proces tvorby ATP) v mitochondriích. Prvním krokem oxidační fosforylace je tvorba gradientu protonů na vnitřní mitochondriální membráně. Energie uložená v tomto gradientu je následně využívána pro syntézu ATP. Propustnost membrány pro protony zvyšují odpřahující proteiny (UCP), které tak snižují účinnost energetické přeměny, brzdí syntézu ATP a stimulují uvolňování energie ve formě tepla. UCP také zvyšují oxidaci substrátů a snižují tvorbu volných kyslíkových radikálů v mitochondriích. Dosud bylo popsáno pět UCP s podobnou strukturou a funkčními vlastnostmi, označovaných jako UCP1–UCP5. Exprese a funkce jednotlivých UCP v organismu závisí na typu tkáně. UCP1 je za fyziologických podmínek přítomen výhradně v hnědé tukové tkáni, kde řídí tvorbu tepla. UCP2 se nachází ve více tkáních, zejména v bílém tuku, některých buňkách imunitního systému (makrofázích) a v b-buňkách pankreatu. Exprese UCP2 v bílém tuku negativně koreluje s obezitou a je pravděpodobné, že se UCP2 podílí na řízení lipidového metabolismu v adipocytech. V makrofázích zasahuje UCP2 do regulace fagocytózy a v b-buňkách do sekrece inzulínu. UCP3 je přítomen v hnědém tuku a ve svalech a má vztah k oxidaci mastných kyselin a k citlivosti svalů k inzulínu. Expresi UCP v různých tkáních lze modulovat farmaky, dietou a typem lipidů ve stravě. Ovlivňování exprese UCP ve svalu a tukové tkáni je slibnou cestou nových způsobů terapie obezity a metabolického syndromu.
Zatímco v minulosti byla obezita pokládána za původce či přinejmenším rizikový faktor diabetu 2. typu, dnes jsou obezita a diabetes považovány spíše za projev jednoho onemocnění. Vyskytují-li se obezita a diabetes současně, mohou mít stejný genetický základ a představují nejzávažnější složky metabolického syndromu. Pro vývoj nových postupů léčby metabolického syndromu je třeba na molekulární úrovni poznat pochody ovlivňující celkovou energetickou bilanci organismu a syntézu a degradaci tuků, které s energetickou bilancí úzce souvisí(1). Množství tuku v těle je dáno poměrem dvou složek energetické bilance, energetického příjmu a energetického výdeje. Zatímco energetický příjem lze do značné míry vědomě regulovat, energetický výdej závisí na vědomých procesech jen částečně. Převážnou část (asi 60 %) tvoří klidový energetický výdej (RMR, z anglického resting metabolic rate), který je mírou energetického výdeje za standardních klidových podmínek (v teplotě termoneutrální zóny a v postabsorpčním stavu). Příspěvky jednotlivých orgánů k RMR jsou shrnuty v Tab. 1.
Přeměna energie uložené v zásobních metabolitech (zejména v tucích a cukrech) na ATP, tedy formu využitelnou pro veškeré základní životní pochody buňky, je asi z 90 % zajišťována oxidační fosforylací, odehrávající se na vnitřní membráně mitochondrií (Obr. 1). Mechanismus oxidační fosforylace sestává ze dvou kroků. Nejprve je energie uvolněná během oxidace (= spalování) substrátů transformována čtyřmi proteinovými komplexy dýchacího řetězce na gradient protonů na membráně. Dochází tak k „energizaci“ membrány, což lze pro jednoduchost přirovnat k „nabíjení“ akumulátoru. Ve druhém kroku je energie tohoto buněčného akumulátoru hnací silou syntézy ATP. V žádné tkáni neprobíhá oxidační fosforylace se stoprocentní účinností. Část protonů se navrací do mitochondrií, aniž by poháněly syntézu ATP. Tento děj, analogický „zkratu“ akumulátoru, nazýváme odpřažení oxidační fosforylace. Stejně jako při „zkratu“ se i zde přebytečná energie uvolňuje ve formě tepla (Obr. 1). Zároveň v mitochondriích stoupá rychlost oxidace substrátů. Odpřažení oxidační fosforylace je v některých tkáních zodpovědné za významnou část spotřeby kyslíku (např. v játrech až 25 %, v kosterním svalu v klidovém stavu až 50 %) a spolu s cyklickými metabolickými ději, které spotřebovávají ATP (např. účinkem Na+/K+– ATPázy na cytoplazmatické membráně), představuje nejdůležitější zdroj metabolického tepla. Úroveň RMR (a termogeneze) zvyšují mimo jiné hormony štítné žlázy a hormon tukové tkáně leptin, které stimulují spotřebu kyslíku v řadě tkání. Přitom se uplatňuje jak zvýšení permeability mitochondrií pro protony, tak stimulace reakcí spotřebovávajících ATP(1).
Mechanismus, kterým může být řízena tvorba tepla v mitochondriích, byl poprvé odhalen v hnědé tukové tkáni, jediném specializovaném termogenním orgánu savců. V letech 1976–1978 bylo prokázáno, že přenos protonů přes vnitřní membránu mitochondrií hnědého tuku a termogenezi zprostředkovává protein, který pro jeho funkci nazýváme odpřahujícím proteinem [UCP, z anglického uncoupling protein(2, 3)]. Donedávna se předpokládalo, že existuje pouze jediný UCP. Od roku 1997 však bylo nalezeno několik genů kódujících proteiny, které jsou UCP více či méně podobné (UCP2 až UCP5). Protein prvně objevený v hnědém tuku byl přejmenován na UCP1 (Tab. 2). Na rozdíl od UCP1 jsou geny pro nové UCP aktivní v řadě tkání a zřejmě podobně jako UCP1 zvyšují propustnost vnitřní mitochondriální membrány pro protony, čímž snižují syntézu ATP. Přesto může být jejich začlenění do rodiny „odpřahujících proteinů“ matoucí. To platí zvláště pro UCP4 a UCP5, které jsou s UCP1 homologní jen asi ze 30 % a jejichž funkce se může od UCP1 zásadně lišit. V dalším textu se proto budeme zabývat jen UCP1, UCP2 a UCP3, které jsou si navzájem velmi blízké strukturou a pravděpodobně také biochemickou aktivitou.
Principiální otázkou je, do jaké míry se účinnost energetické přeměny v tkáních projevuje na tělesné hmotnosti. Již v roce 1885, dlouho před tím, než byl objeven mechanismus oxidační fosforylace (Obr. 1), bylo zjištěno, že látky ze skupiny dinitrofenolů (používané tehdy jako potravinářská barviva) zvyšují termogenezi. Později bylo zjištěno, že zejména 2,4-dinitrofenol stimuluje metabolický obrat a způsobuje úbytek hmotnosti. I přes mnoho náznaků toxicity byla tato látka aplikována obézním pacientům, a to zejména v USA. Z hlediska léčby obezity byly výsledky velmi dobré. V některých případech však léčba měla závažné vedlejší účinky (např. kardiopulmonální selhání), které vedly i k úmrtím(4). Od roku 1938 bylo od používání 2,4-dinitrofenolu v humánní medicíně upuštěno. Dnes víme, že za účinky 2,4-dinitrofenolu stála jeho schopnost působit jako odpřahovač oxidační fosforylace (Obr. 1).
Návrat ke strategii léčby obezity pomocí odpřažení oxidační fosforylace přinesl až rok 1979. V klasickém experimentu(5) byla laboratorním krysám podávána chuťově atraktivní a kaloricky bohatá strava (anglicky cafeteria diet), čímž výrazně stoupl energetický příjem, ale bez odpovídajícího přírůstku na váze. Díky zvýšené aktivitě hnědé tukové tkáně (a UCP1) organismus přebytečnou energii vyzářil ve formě tepla. Také u lidí příjem potravy stimuluje výdej energie. Tento efekt se nazývá termogeneze indukovaná dietou (DIT, z anglického diet-induced thermogenesis) a činí 8–10 % energetického příjmu(6). Biochemický podklad DIT není zcela znám. Pokusy na myších však naznačily, že se zde pravděpodobně uplatňuje leptin. Zatímco podávání „cafeteria“ diety kontrolním myším vedlo k dvojnásobnému kalorickému příjmu bez patrného nárůstu tělesné hmotnosti, u geneticky obézních ob/ob myší (myši s nefunkčním genem pro leptin) se příjem potravy zvýšil jen o polovinu a myši výrazně přibývaly na váze(7). Rozdíl v efektu diety na tělesnou hmotnost pramenil z aktivace DIT u kontrolních myší a absence DIT u ob/ob myší. I u dalších modelů obezity u experimentálních zvířat byl prokázán defekt DIT, často na úrovni hnědého tuku (a opět UCP1), ale i v dalších tkáních. Lze předpokládat, že také u lidí mírná stimulace celkového energetického výdeje kontrolovaným odpřažením oxidační fosforylace může zabránit vzniku obezity. Nadváhu by proto bylo možné redukovat stimulací hnědého tuku. Tato tkáň se sice u člověka vyskytuje jen u novorozenců a během prvního roku po porodu involuje, ale její rezidua lze detekovat i v osmé dekádě života(8). U zvířat indukují růst hnědého tuku látky ze skupiny b3-adrenergních agonistů, které zároveň redukují obezitu. U člověka je však tento typ termogenních farmak neúčinný (lidské tukové buňky neobsahují funkční b3-adrenoreceptor).
Objev UCP2(9, 10) a UCP3(11), které se nacházejí i v jiných tkáních než v hnědém tuku (Tab. 2), přinesl novou šanci pro redukci nadváhy farmakologickým ovlivňováním účinnosti oxidační fosforylace. UCP2 je atraktivním cílem pro hledání nových termogenních farmak zejména díky své přítomnosti v bílém tuku. Ve prospěch této strategie svědčí i to, že termogeneze v podkožním bílém tuku(12) a exprese UCP2 v intraabdominálním tuku(13) negativně korelují s množstvím tuku v těle. Byl také popsán vztah mezi polymorfismem v promotoru genu pro UCP2 a prevalencí obezity(14). Dosud však nebyla funkce UCP2 v bílém tuku bezpečně charakterizována a jeho potenciální vliv na energetickou bilanci je nejasný.
Účinky odpřažení oxidační fosforylace na metabolismus bílé tukové tkáně poprvé pozorovali Robert Rognstad a Joseph Katz(15), kteří před více než 30 lety zkoumali in vitro vliv 2,4-dinitrofenolu na fragmentech intraabdominálního tuku. Vlivem odpřažení došlo nejen ke stimulaci oxidačního metabolismu, ale klesla také syntéza mastných kyselin (zřejmě v důsledku nedostatečné produkce ATP v mitochondriích). Vliv odpřažení na syntézu mastných kyselin vysvětluje redukci nadváhy 2,4-dinitrofenolem (a snad i působením UCP2) lépe než stimulace termogeneze, protože příspěvek bílé tukové tkáně k celkovému energetickému výdeji je relativně nízký (Tab. 1). Po více než 30 letech jsme závěry Rognstada a Katze potvrdili v naší laboratoři ve Fyziologickém ústavu AV ČR v Praze na adipocytech v buněčné kultuře [citace(16) a Obr. 2]. Dále jsme prokázali v pokusech na transgenních myších s ektopickou expresí UCP1 v bílé tukové tkáni, že odpřažení oxidační fosforylace v bílé tukové tkáni zvyšuje oxidaci endogenních substrátů a zároveň snižuje syntézu mastných kyselin in vivo [citace(16) a Obr. 3]. Inhibice syntézy mastných kyselin v různých depech tukové tkáně je úměrná množství transgenního UCP1 (Obr. 3). Odpřažení v bílém tuku snižuje nadváhu, ale neovlivní hmotnost myší krmených standardní dietou [citace(16–18) a Obr. 4]. Lipogeneze v tukové tkáni probíhá i u člověka a její inhibice vlivem odpřažení by mohla snižovat hromadění tělesného tuku. Je třeba ověřit, zda např. omega-3 polynenasycené mastné kyseliny z mořských ryb nebo hypolipidemika ze skupiny fibrátů, které zvyšují expresi UCP2 v tukové tkáni, inhibují lipogenezi a snižují hromadění tuku u zvířat, mohou přispívat k léčbě nadváhy u lidských pacientů(1).
Z hlediska patofyziologie a léčby metabolického syndromu jsou zajímavé nové poznatky o funkci UCP2 v b-buňkách pankreatu, které naznačují, že UCP2 je negativním regulátorem inzulínovésekrece.Sekrece inzulínu závisí na koncentraci glukózy v krvi. Zvýšená utilizace glukózy vede ke zvýšení syntézy ATP a následně k uzavření KATP kanálů na buněčné membráně a k depolarizaci membrány. V důsledku toho dojde k otevření napěťově řízených vápníkových kanálů a toku vápníku do buněk. Zvýšená koncentrace vápníku v buňkách je hlavním stimulátorem fúze váčků obsahujících inzulín s cytoplazmatickou membránou a sekrece inzulínu. Dlouhodobý nadbytek mastných kyselin v krvi obézních jedinců může stimulovat expresi UCP2 v b-buňkách, tak snižovat produkci ATP a inhibovat sekreci inzulínu(19, 20). Zvýšená exprese UCP2 v b-buňkách by proto mohla být klíčovým faktorem spojujícím obezitu s diabetem. Tato představa však vyžaduje důkladné ověření.
Pro vývoj nových termogenních farmak je důležitý i UCP3, zejména pro specifickou expresi genu UCP3 ve svalových buňkách a v hnědé tukové tkáni (Tab. 2), tedy v orgánech, které výrazně přispívají k celkovému energetickému výdeji (Tab. 1). Jak již bylo uvedeno výše, až 50 % spotřeby kyslíku v kosterním svalu za klidových podmínek jde na vrub „zkratování“ protonového gradientu v mitochondriích. Klidový metabolismus svalů odpovídá až za 50 % rozdílů v RMR mezi různými jedinci a za jejich dispozice k obezitě. Již od objevu v roce 1997 (viz výše) byla proto UCP3 přisuzována role v regulaci energetického obratu a termogeneze. Změny exprese UCP3 v kosterním svalu, které naznačují vliv UCP3 na oxidační kapacitu tkáně, byly prokázány v mnoha studiích u lidí při obezitě, diabetu a při svalové aktivitě(21–24). U zvířat i u lidí exprese UCP3 koreluje s mírou oxidace mastných kyselin při hladovění, které je doprovázeno vzestupem neesterifikovaných mastných kyselin v krvi(25). U myší prudce stoupá exprese UCP3 těsně po porodu v závislosti na příjmu lipidů mateřským mlékem(26). Všechny tyto nálezy svědčí o těsném vztahu UCP3 k regulaci oxidace lipidů, a tím i citlivosti k inzulínu, která klesá při nedostatečné oxidaci lipidů a jejich akumulaci ve svalu(27). Exprese UCP3 v kosterním svalu se liší podle typu svalových vláken. Nejvyšší je ve vláknech typu IIA (vlákna bílá, glykolytická), která jsou schopna metabolizovat jak sacharidy, tak i mastné kyseliny. Naopak nejnižší hladina UCP3 byla naměřena ve vláknech typu I (vlákna červená, oxidační), která jsou specializována na utilizaci mastných kyselin(25). Je možné, že hlavní funkcí UCP3 na molekulární úrovni není transport protonů z cytoplazmy do mitochondrií, ale transport aniontů mastných kyselin v opačném směru. Tyto molekulární mechanismy se doposud nepodařilo experimentálně odlišit, protože měřitelným výsledkem je v obou případech přenos protonů do mitochondrií a úbytek ATP. Transportuje-li anionty mastných kyselin, mohl by UCP3 „chránit“ mitochondrie před toxickými účinky mastných kyselin akumulovaných za stavů, kdy jejich nabídka převáží nad oxidační kapacitou mitochondrií(28, 29). Oxidace mastných kyselin v mitochondriích může probíhat až po jejich aktivaci konverzí na acylkoenzym A vně mitochondrií. Protože glykolytická vlákna aktivační aparát postrádají, jsou relativně citlivá k toxickému působení mastných kyselin. Vyšší hladiny UCP3 v glykolytických oproti oxidačním vláknům by mohly odrážet „ochrannou“ funkci UCP3.
Pochybnosti o molekulárním mechanismu funkce UCP3 nesnižují šance pro jeho využití k regulaci nadváhy i citlivosti svalu k inzulínu. Bylo zjištěno, že nadprodukce transgenního UCP3 v kosterním svalu myši vede ke snížení tělesné hmotnosti, rezistenci k obezitě a zvýšení RMR(30). Potencionální farmakoterapie obezity i inzulínové rezistence zaměřená na indukci UCP3 ve svalu by mohla vycházet z modulace exprese genu UCP3 prostřednictvím transkripčního faktoru PPAR-a (z anglického peroxisome proliferator-activated receptor). Působením přes PPAR- -a zvyšují expresi UCP3 ve svalu nejen mastné kyseliny, ale též hypolipidemika ze skupiny fibrátů(31). Stimulátorem exprese UCP3 v kosterním svalu je rovněž leptin. Je zajímavé, že látky ze skupiny b3-adrenergních agonistů, které snižují nadváhu a indukují tvorbu hnědého tuku u zvířat (viz výše), indukují expresi genu UCP3 v bílé tukové tkáni. Ve všech uvedených případech stoupá oxidace lipidů(1).
Výše uvedené poznatky jsou stručným souhrnem znalostí o různých UCP, zejména z hlediska jejich významu pro řízení termogeneze a lipidového metabolismu ve svalu a v tukové tkáni a také pro modulaci celkové energetické bilance. UCP ale mají v organismu i další funkce, které závisejí na typu tkáně a na stadiu ontogenetického vývoje. Metabolický stav a funkce různých typů buněk pravděpodobně určují fyziologický dopad aktivit UCP v mitochondriích, tj. regulace tvorby ATP, tepla, oxidace substrátů a také tvorby kyslíkových radikálů. V kardiomyocytech se UCP2 a UCP3 pravděpodobně uplatňují při přechodu z glykolytického na oxidační typ metabolismu v průběhu postnatálního vývoje (naše nepublikované výsledky). Prokázali jsme také, že v perinatálním období má UCP2 vztah k diferenciaci hematopoetických buněk v játrech(32). Výsledky jiných autorů naznačují, že se UCP2 uplatňuje při eliminaci infekčních agens v makrofázích a ochraně buněk proti oxidačnímu poškození (díky schopnosti UCP snižovat tvorbu volných kyslíkových radikálů v mitochondriích, viz Obr. 1). Podle nejnovějších poznatků je možné, že redukce tvorby kyslíkových radikálů v mitochondriích rovněž chrání organismus před vznikem diabetické angiopatie. Poškození cév, vyvolávané chronickou hyperglykémií, je způsobeno několika patobiochemickými mechanismy (např. aktivací hexosaminové kaskády nebo proteinkinázy C, viz níže), na jejichž počátku je vždy nadměrná tvorba volných kyslíkových radikálů v mitochondriích. Důsledkem aktivace hexosaminové kaskády a proteinkinázy C je mimo jiné snížení tvorby oxidu dusnatého (NO) v endoteliálních buňkách. Oxid dusnatý má vazodilatační účinky, je inhibitorem agregace trombocytů a jejich adheze na stěny cév, kontroluje expresi řady proteinů účastnících se aterogeneze, snižuje permeabilitu cév a oxidaci LDL a inhibuje proliferaci buněk hladké svaloviny cév. Za tvorbu NO v endotelu je zodpovědná endoteliální NO-syntáza (eNOS), která je aktivovaná signální kaskádou inzulínu. Zatímco aktivace hexosaminové dráhy způsobí kovalentní modifikaci (a inaktivaci) eNOS, proteinkináza C přímo inhibuje efekt inzulínu. Potlačením tvorby kyslíkových radikálů v mitochondriích (buď enzymem superoxid dismutázou, nebo expresí transgenního UCP1 v endoteliálních buňkách) byly důsledky inhibice eNOS zvráceny(33, 34). Je třeba zjistit, zda se v endoteliálních buňkách některý z UCP vyskytuje přirozeně a zda může brzdit vznik vaskulárního poškození. Je pravděpodobné, že UCP mají ještě řadu dalších, dosud nepoznaných funkcí v různých tkáních.
Léčba obezity, diabetického syndromu a jejich komplikací vyžaduje komplexní přístup. Zejména modulace účinnosti oxidační fosforylace v tukové tkáni a ve svalu je slibnou cestou nových způsobů kombinované terapie. Odpřahující proteiny v mitochondriích jsou nadějným kandidátem pro působení nových typů farmak.
| Tab. 1 – Relativní podíl různých tkání | ||
| na RMR u dospělého člověka s normální tělesnou hmotností | ||
| Tkáň | Tělesná hmotnost (%) | RMR (%) |
| Kosterní sval | 40 | ˛ 30 |
| Srdce | 0,4 | 11 |
| Gastrointestinální trakt | 2,0 | 10 |
| Mozek | 2,0 | ˛ 20 |
| Játra | 2,0 | ˛ 20 |
| Tuková tkáň | 20–30* | ˛ 5,0 |
| Tab. 2 – Přehled a lokalizace dosud známých odpřahujících proteinů u savců | ||
| Protein | Tkáň | Buněčný typ |
| UCP1 | hnědá a bílá tuková tkáň | hnědé adipocyty |
| UCP2 | slezina, plíce, žaludek | makrofágy |
| bílá tuková tkáň | preadipocyty, bílé adipocyty | |
| pankreas | b-buňky | |
| UCP3 | kosterní sval, srdce | myocyty |
| hnědá tuková tkáň | hnědé adipocyty | |
| UCP4 | mozek | |
| UCP5 (BMCP1) | mozek i další tkáně | |
| ANT | všechny tkáně | všechny buňky* |
1. Kopecký, J., Flachs, P.Tkáňový metabolismus a obezita. In Hainer, V. (Ed), Základy klinické obezitologie. Praha : Grada Publishing s. r. o., v tisku.
2. Ricquier, D., Kader, JC. Mitochondrial protein alteration in active brown fat: a sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoretic study. Biochem Biophys Res Commun, 1976, 73, no. 3, p. 577–583.
3. Heaton, GM., Wagenvoord, RJ., Kemp, A., Jr., et al. Brown-adipose-tissue mitochondria: Photoaffinity labelling of the regulatory site of energy dissipation. Eur J Biochem, 1978, 82, no. 2, p. 515–521.
4. Parascandola, J. Dinitrophenol and bioenergetics: an historical perspective. Mol Cell Biochem, 1974, 5, no. 1–2, p. 69–77.
5. Rothwell, NJ., Stock, MJ. A role for brown adipose tissue in diet-induced thermogenesis. Nature, 1979, 281(5726), p. 31–35.
6. MacDonald, IA. Energy expenditure in humans: the influence of activity, diet and the sympathetic nervous system. In Kopelman, PG., Stock, MJ. (Eds), Clinical obesity. Oxford : Blackwell Science, 1998, p. 112–128.
7. Trayhurn, P., Jones, PM., McGuckin, MM., et al. Effects of overfeeding on energy balance and brown fat thermogenesis in obese (ob/ob) mice. Nature, 1982, 295(5847), p. 323–325.
8. Merklin, RJ. Growth and distribution of human fetal brown fat. Anat Rec, 1974, 178, no. 3, p. 637–645.
9. Fleury, C., Neverova, M., Collins, S., et al. Uncoupling protein-2: A novel gene linked to obesity and hyperinsulinemia. Nat Genet, 1997, 15(3), p. 269–272.
10. Gimeno, RE., Dembski, M., Weng, X., et al. Cloning and characterization of an uncoupling protein homolog: a potential molecular mediator of human thermogenesis. Diabetes, 1997, 46, no. 5, p. 900–906.
11. Boss, O., Samec, S., Paoloni-Giacobino, A., et al. Uncoupling protein-3: A new member of the mitochondrial carrier family with tissue-specific expression. FEBS Lett, 1997, 408(1), p. 39–42.
12. Bottcher, H., Furst, P. Decreased white fat cell thermogenesis in obese individuals. Int J Obes Relat Metab Disord, 1997, 21, no. 6, p. 439–444.
13. Oberkofler, H., Dallinger, G., Liu, YM., et al. Uncoupling protein gene: Quantification of expression levels in adipose tissues of obese and non-obese humans. J Lipid Res, 1997, 38, no. 10, p. 2125–2133.
14. Esterbauer, H., Schneitler, C., Oberkofler, H., et al. A common polymorphism in the promoter of UCP2 is associated with decreased risk of obesity in middle-aged humans. Nat Genet, 2001, 28, 2, p. 178–183.
15. Rognstad, R., Katz, J. The effect of 2,4-dinitrophenol on adipose-tissue metabolism. Biochem J, 1969, 111, no. 4, p. 431–444.
16. Rossmeisl, M., Syrový, I., Baumruk, F., et al. Decreased fatty acid synthesis due to mitochondrial uncoupling in adipose tissue. FASEB J, 2000, 14, no. 12, p. 1793–1800.
17. Kopecký, J., Clarke, G., Enerbäck, S., et al. Expression of the mitochondrial uncoupling protein gene from the aP2 gene promoter prevents genetic obesity. J Clin Invest, 1995, 96, no. 6, p. 2914–2923.
18. Kopecký, J., Hodný, Z., Rossmeisl, M., et al. Reduction of dietary obesity in aP2-Ucp transgenic mice: physiology and adipose tissue distribution. Am J Physiol, 1996, 270(5 Pt 1), p. E768–775.
19. Lameloise, N., Muzzin, P., Prentki, M., et al. Uncoupling protein-2: A possible link between fatty acid excess and impaired glucose-insulin secretion? Diabetes, 2001, 50, no. 4, p. 803–809.
20. Zhang, CY., Baffy, G., Perret, P., et al. Uncoupling protein-2 negatively regulates insulin secretion and is a major link between obesity, beta cell dysfunction and type 2 diabetes. Cell, 2001, 105, no. 6, p. 745–755.
21. Schrauwen, P., Xia, J., Bogardus, C., et al. Skeletal muscle uncoupling protein 3 expression is a determinant of energy expenditure in Pima Indians. Diabetes, 1999, 48, no. 1, p. 146–149.
22. Bao, S., Kennedy, A., Wojciechowski, B., et al. Expression of mRNAs encoding uncoupling proteins in human skeletal muscle: effects of obesity and diabetes. Diabetes, 1998, 47, no. 12, p. 1935–1940.
23. Krook, A., Digby, J., O’Rahilly, S., et al. Uncoupling protein 3 is reduced in skeletal muscle of NIDDM patients. Diabetes, 1998, 47, no. 9, p. 1528–1531.
24. Boss, O., Samec, S., Desplanches, D., et al. Effect of endurance training on mRNA expression of uncoupling proteins 1, 2, and 3 in the rat. FASEB J, 1998, 12, no. 3, p. 335–339.
25. Schrauwen, P., Saris, WHM., Hesselink, MKC. An alternative function for human uncoupling protein 3: protection of mitochondria against accumulation of nonesterified fatty acids inside the mitochondrial matrix. FASEB J, 2001, 15, no. 13, p. 2497–2502.
26. Brun, S., Carmona, MC., Mampel, T., et al. Activators of peroxisome proliferator-activated receptorinduce the expression of the uncoupling protein-3 gene in skeletal muscle. Diabetes, 1999, 48, no. 6, p. 1217–1222.
27. Frayn, KN., Summers, LKM. Substrate fluxes in skeletal muscle and white adipose tissue and their importance in the development of obesity. In Kopelman, PG., Stock, MJ. (Eds), Clinical obesity. Oxford : Blackwell Science Ltd, 1998, p. 129–157.
28. Himms-Hagen, J., Harper, ME. Physiological role of UCP3 may be export of fatty acids from mitochondria when fatty acid oxidation predominates: an hypothesis. Exp Biol Med, 2001, 226, no. 2, p. 78–84.
29. Moore, GBT., Himms-Hagen, J., Harper, ME., et al. Overexpression of UCP-3 in skeletal muscle of mice results in increased expression of mitochondrial thioesterase mRNA. Biochem Biophys Res Commun, 2001, 283, no. 4, p. 785–790.
30. Clapham, JC., Arch, JR., Chapman, H., et al. Mice overexpressing human uncoupling protein-3 in skeletal muscle are hyperphagic and lean. Nature, 2000, 406 (6794), p. 415–418.
31. Cabrero, A., Alegret, M., Sanchez, RM., et al. Bezafibrate reduces mRNA levels of adipocyte markers and increases fatty acid oxidation in primary culture of adipocytes. Diabetes, 2001, 50, no. 8, p. 1883–1890.
32. Brauner, P., Nibbelink, M., Flachs, P., et al. Fast decline of hematopoiesis and uncoupling protein 2 content in human liver after birth: location of the protein in Kupffer cells. Pediatr Res, 2001, 49, no. 3, p. 440–447.
33. Du, XL., Edelstein, D., Dimmeler, S., et al. Hyperglycemia inhibits endotelial nitric oxide synthase activity by posttranslational modification at the Akt site. J Clin Invest, 2001, 108, no. 9, p. 1341–1348.
34. Brownlee, M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature, 2001, 414 (6865), p. 813–820.
e-mail: brauner@biomed.cas.cz