Targeting fatty acid metabolism to improve glucose metabolism

Abstract

Disturbances in fatty acid metabolism in adipose tissue, liver, skeletal muscle, gut and pancreas play an important role in the development of insulin resistance, impaired glucose metabolism and type 2 diabetes mellitus. Alterations in diet composition may contribute to prevent and/or reverse these disturbances through modulation of fatty acid metabolism. Besides an increased fat mass, adipose tissue dysfunction, characterized by an altered capacity to store lipids and an altered secretion of adipokines, may result in lipid overflow, systemic inflammation and excessive lipid accumulation in non-adipose tissues like liver, skeletal muscle and the pancreas. These impairments together promote the development of impaired glucose metabolism, insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. Furthermore, intrinsic functional impairments in either of these organs may contribute to lipotoxicity and insulin resistance. The present review provides an overview of fatty acid metabolism-related pathways in adipose tissue, liver, skeletal muscle, pancreas and gut, which can be targeted by diet or food components, thereby improving glucose metabolism.

The Metabolic Phenotype in Obesity: Fat Mass, Body Fat Distribution, and Adipose Tissue Function

“…It is well established that enlargement of adipocytes is a key characteristic of adipose tissue dysfunction [22,24,25]. Hypertrophic adipocytes have a markedly impaired capacity to rapidly store dietary fat, because they are already overloaded with stored lipids, which results in a redirection of lipids towards other metabolic organs.…”

“…In obesity, the subcutaneous adipose tissue may fail to appropriately expand to store the energy surplus. This in turn may lead to ectopic fat deposition in other tissues involved in metabolic homeostasis (i.e., skeletal muscle, the liver, and visceral adipose tissue) and, consequently, insulin resistance [22,24,25] (fig. 1).…”

Characterisation of fatty acid metabolism in different insulin-resistant phenotypes by means of stable isotopes

“…A disturbed lipid metabolism in multiple tissues, including adipose tissue, liver, skeletal muscle, gut and pancreas may play an important role in the development of insulin resistance (IR), an impaired glucose metabolism and T2DM. These disturbances, in particular an impaired adipose tissue lipid handling, may lead to systemic lipid overflow, increased circulating concentrations of NEFA and TAG and accumulation of lipids in non-adipose tissues (1)(2)(3)(4) . This lipid overflow together with an impaired capacity to adjust fatty acid (FA) oxidation to FA supply in skeletal muscle (metabolic inflexibility (3) ) may cause excess fat storage in skeletal muscle, which is related to the development or worsening of IR.…”

Efeito dos compostos fenólicos do camu-camu e do cupuaçu no desenvolvimento da obesidade e diabetes mellitus tipo 2

“…O excesso de ácidos graxos circulantes leva ao acúmulo de triacilglicerídeos e de metabólitos dos ácidos graxos (diacilglicerol, acetil-CoA e ceramidas) ectopicamente em tecidos como fígado, músculo esquelético e pâncreas (SAMUEL; SHULMAN, 2012;STINKENS et al, 2015). Esta condição de lipotoxicidade, inflamação crônica e liberação de citocinas inflamatórias ativam quinases como a quinase IKB (IkK), a proteína quinase C (PKC), a Jun N-terminal quinase (JNK) e a mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1/S6K), que por sua vez promovem a fosforilação em serina dos IRS, fazendo com que a ativação de proteínas-chave da via da insulina seja prejudicada, contribuindo assim para o desenvolvimento da resistência à insulina nos tecidos periféricos (EMANUELA et al, 2012;FREITAS;CESCHINI;RAMALLO, 2014;OSBORN;OLEFSKY, 2012).…”

“…As adipocinas (leptina, adiponectina, resistina, proteína estimuladora de ascilação -ASP, fator de necrose tumoral -TNF-α, interleucina-6 -IL-6 e o sistema vascular angiotensinogênio -PAI-1) influenciam uma variedade de processos fisiológicos, entre eles, o controle da ingestão alimentar, a homeostase energética, a sensibilidade à insulina, a proteção vascular, a regulação da pressão, a coagulação sanguínea e a inflamação. Alterações na secreção dessas adipocinas, consequentes à hipertrofia e/ou hiperplasia dos adipócitos, podem estar relacionadas à gênese do processo fisiopatológico da obesidade e suas complicações (OUCHI et al, 2011;SHOELSON;HERRERO;NAAZ, 2007 SHULMAN, 2012;STINKENS et al, 2015). Esta condição de lipotoxicidade, inflamação crônica e liberação de citocinas inflamatórias ativam quinases como a quinase IKB (IkK), a proteína quinase C (PKC), a Jun N-terminal quinase (JNK) e a mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1/S6K), que por sua vez promovem a fosforilação em serina dos IRS, fazendo com que a ativação de proteínas-chave da via da insulina seja prejudicada, contribuindo assim para o desenvolvimento da resistência à insulina nos tecidos periféricos (EMANUELA et al, 2012;FREITAS;CESCHINI;RAMALLO, 2014;OSBORN;OLEFSKY, 2012 Apoptose e macrófagos M2 24 acúmulo excessivo de gordura em tecidos periféricos e que juntos podem resultar em resistência à insulina e, finalmente, no aumento de glicose plasmática.…”