Summary
Lipolysis (release of glycerol and free fatty acids) of subcutaneous human adipose tissuein vitro has been investigated in relation to relative body weight and fat cell size. Studying 86 persons, there was a highly significant logarithmic relation between relative body weight, fat cell size and lipid content of subcutaneous adipose tissue obtained from the abdominal region. Even in extreme obesity a mean fat cell diameter of 135 μ was generally not exceeded. In these cases overweight is due to hypertrophy as well as hyperplasia of adipose tissue. — The basal FFA and glycerol release, calculated on the basis of the lipid content, did not significantly differ in normal and overweight persons. The lipolysis of the individual cell increased, however, with increasing cell diameter. The quotient of resterification (FFA release: glycerol release) was significantly lower in obesity. — When lipolysis was stimulated with norepinephrine, theophylline or dibutyryl-cyclic AMP, the dose response relations were similar in obesity and normal weight. — The stimulation of lipolysis, expressed as % of baseline, was diminished in obesity. Stimulation with dibutyryl-cyclic-AMP was negatively correlated to the cell diameter. — The absolute release of metabolites per fat cell after stimulation with norepinephrine, theophylline or dibutyryl-cyclic AMP was positively correlated with the fat cell diameter. — Addition of glucose resulted in an increment in glycerol release and an inhibition of FFA release. However, the correlation of lipolysis with fat cell diameter was not affected. — The observations suggest that large fat cells are provided with additional total lipase. Under basal conditions the relation of inactive pro lipase to active lipase seemed to change in favour of the active enzyme.
Résumé
Le but de ce travail est d'examiner si la lipolyse (libération de glycérol et d'acides gras libres) du tissu adipeux humain sous-cutané étudiéin vitro est affectée par l'excès ou le déficit pondéral et par la taille des adipocytes. Chez 86 sujets, une relation très étroite a pu être établie entre l'excès ou le déficit pondéral d'une part, et le logarithme de la teneur en lipides ou le logarithme du diamètre moyen des adipocytes du tissu adipeux sous cutané abdominal d'autre part. Cependant, même en cas d'adiposité extrême le diamètre moyen de l'adipocyte ne dépasse pas 135μ. Dans ces cas, l'obésité dépend à la fois d'une hypertrophie et d'une hyperplasie du tissu adipeux. La libération basale d'acides gras et de glycérol dans le milieu d'incubation n'est pas affectée par la surcharge pondérale, si l'on se réfère à la teneur en lipides du tissu adipeux. Par contre, cette libération d'acides gras et de glycérol est significativement plus grande si l'on se réfère au diamètre moyen des cellules. Dans l'obésité, la libération d'acides gras libres est proportionellement plus faible que celle de glycérol. Une augmentation de la lipolyse a pu être obtenue par l'adjonction au milieu d'incubation de nor-adrénaline, de théophylline et de dibutyryl-AMP cyclique. La relation dose-effet fut comparable que le tissu adipeux provienne de sujets de poids normal ou d' individus obèses. Néanmoins, exprimée en % des valeurs de base, la stimulation de la lipolyse est plus faible chez les patients obèses. Une corrélation négative entre la réponse lipolytique au dibutyryl-AMP cyclique et le diamètre des adipocytes a été observée. La quantité absolue de glycérol ou d'acides gras libérés en présence de noradrénaline, de théophylline ou de dibutyryl-AMP cyclique était en corrélation positive avec le diamètre des adipocytes. Bien que le glucose stimule la libération de glycérol et inhibe la libération d'acides gras libres, ces effets du glucose n'ont pu être mis en relation avec le diamètre cellulaire moyen. — Nos observations nous permettent de conclure que les adipocytes de grande taille possèdent une quantité supplémentaire de lipase et que dans les conditions basales la proportion de lipase active dans ces cellules est vraisemblablement plus élevée.
Zusammenfassung
Die Lipolyse (Freisetzung von Glycerin und freien Fettsäuren) des subcutanen menschlichen Fettgewebesin vitro wurde in Abhängigkeit vom relativen Körpergewicht und der Fettzellgröße untersucht. Bei 86 Personen bestanden hochsigniflkante logarithmische Beziehungen zwischen relativem Körpergewicht, Fettzelldurchmesser und Lipidgehalt des subcutanen Fettgewebes der Bauchregion. Ein mittlerer Fettzelldurchmesser von 135 μ wurde auch bei extremer Adipositas praktisch nie überschritten. Adipositas ist in diesen Fällen auf Hypertrophie und Hyperplasie des Fettgewebes zurückzuführen. — Die basale Freisetzung von Glycerin und freien Fettsäuren bezogen auf den Lipid-gehalt war bei Normund Übergewicht nicht signifikant unterschieden. Die Metabolitfreisetzung der Einzelzelle nahm jedoch mit wachsendem Zelldurchmesser zu. Der LipolysequotientQ (Verhältnis FFS-Freisetzung: Glycerinfreisetzung) war bei Adipositas signifikant kleiner. — Die Lipolyse wurde durch Norepinephrin, Theophyllin und Dibutyryl-cyclo-AMP stimuliert. Die Konzentrations-abhängigkeit der Effekte war bei Normund Übergewicht ähnlich. — Die Stimulierbarkeit der Lipolyse in Prozent des Basalwertes war bei Adipositas vermindert. Es bestand eine negative Korrelation der Stimulierbarkeit durch Dibutyryl-cyclo-AMP zum Zelldurchmesser. Die absolute Metabolitfreisetzung der Fettzelle bei Stimulation mit Noradrenalin, Theophyllin oder Dibutyryl-cyclo-AMP nahm mit steigender Zellgröße signifikant zu. — Zusatz von Glucose führte zur Steigerung der Glycerin-freisetzung und zur Hemmung der FFS-Freisetzung, die Korrelation der Lipolyse zum Zelldurchmesser wurde dadurch nicht wesentlich verändert. — Diese Beobachtungen lassen den Schluß zu, daß große Zellen mit zusätzlicher Gesamtlipase ausgestattet sind und daß unter Basalbedingungen das Verhältnis inaktiver Prolipase zur aktiven Lipase zugunsten des aktiven Enzyms verschoben ist.
Article PDF
Similar content being viewed by others
References
Berger, M.: Untersuchungen zur Lipolyse am menschlichen Fettgewebe in vitro. Medizinische Dissertation, Düsseldorf, 1970.
Bergström, S., Carlson, L.A.: Inhibitory action of Prostaglandin E1 on the mobilization of free fatty acids and glycerol from human adipose tissue in vitro. Prostaglandin and related factors. Acta physiol. scand.63, 195–196 (1965).
Björntorp, P.: The effect of insulin in vitro on human adipose tissue from normal and diabetic subjects. Acta med. scand.181, 389–402 (1967).
—, Hood, B.: Studies on adipose tissue from obese patients with or without diabetes mellitus. I. Release of glycerol and free fatty acids. Acta med. scand.179, 221–227 (1966).
—, Martinsson, A.: The composition of human subcutaneous adipose tissue in relation to its morphology. Acta med. scand.179, 475–481 (1966).
Bjurulf, P.: Atherosclerosis and body build with special reference to size and number of subcutaneous fat cells. Acta med. scand.166, Suppl. 349, 1–99 (1959).
Englhardt, A., Gries, F.A., Liebermeister, H., Jahnke, K.: Size, lipid and enzyme content of isolated human adipocytes in relation to nutritional state. Diabetologia7, 51–58 (1971).
— —, Preiss, H., Jahnke, K.: Vergleichende Untersuchungen über Protein und Lipidgehalt und Aktivitäten von Enzymen der Glykolyse und des Pentose-phosphat-Shunts im Fettgewebe und in isolierten Fettzellen Stoffwechselgesunder. Horm. Metab. Res.1, 228–234 (1969).
Faulhaber, J.D., Petruzzi, E.N., Eble, H., Ditschuneit, H.: In vitro Untersuchungen über den Fettstoffwechsel isolierter menschlicher Fettzellen in Abhängigkeit von der Zellgröße: Die durch Adrenalin induzierte Lipolyse. Horm. Metab. Res.1, 80–86 (1969).
Folch, J., Lees, M., Sloane-Stanley, G.H.: A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. J. biol. Chem.226, 497–509 (1957).
Goldrick, R.B., McLoughlin, G.M.: Lipolysis and lipogenesis from glucose in human fat cells of different sizes. Effects of insulin, epinephrine and theophylline. J. clin. Invest.49, 1213–1223, (1970).
Gries, F.A., Berger, M., Oberdisse, K.: Untersuchungen zum antilipolytischen Effekt des Insulins am menschlichen Fettgewebe in vitro. Diabetologia4, 262–267 (1968).
—, Daweke, H., Liebermeister, H.: Diabetes mellitus bei Fettsucht. Verh. dtsch. Ges. inn. Med.76, 51–72 (1970).
—, Steinke, J.: Comparative effects of insulin on adipose tissue segments and isolated fat cells of rat and man. J. clin. Invest.46, 1413–1418 (1967).
Hammermüller, B., Leonhardt, W., Hanefeld, M.: Vorläufige Mitteilung über die elektrometrische Messung der Volumenverteilungskurven isolierter menschlicher Fettzellen bei Adipositas und ihre Beziehungen zum Diabetes mellitus. Dtsch. Gesundh.-Wes.25, 2020–2022 (1970).
Hausberger, F.X.: Effect of dietary and endocrine factors on adipose tissue growth. In: Renold, A, E., and Cahill, G.F. jr., Eds.: Handbook of Physiology. Section V. Adipose tissue. Washington D.C. (1965) p. 519–528.
Herberg, L., Hesse-Wortmann, C.: Personal communication.
—, Gries, F.A., Hesse-Wortmann, C.: Effect of weight and cell size on hormonal-induced lipolysis in New Zealand obese mice and American obese hyperglycemic mice. Diabetologia6, 300–305 (1970).
Hirsch, J., Knittle, J., Salans, L.: Cell lipid content and cell number in obese and nonobese human adipose tissue. J. clin. Invest.45, 1023 (1966).
Ho, R. J.: Dependence of hormone-stimulated lipolysis on ATP and cyclic AMP levels in fat cells. In: Jeanrenaud, B. and Hepp, D., Eds.: Adipose tissue. Regulation and metabolic functions. Georg Thieme, Stuttgart (1970) p. 83–87.
Itaya, K., Ui, M.: Colorimetric determination of free fatty acids in biological fluids. J. Lipid Res.6, 16–20 (1965).
Jahnke, K., Daweke, H., Liebermeister, H., Schilling, W.H., Thamer, G., Preiss, H., Gries, F.A.: Hormonal and metabolic aspects of obesity in humans. Excerpta Medica, Intern. Congr. Ser.172, 533–539 (1967).
Kahlenberg, A., Kalant, N.: The effect of insulin on human adipose tissue. Can. J. Biochem.42, 1623–1635 (1964).
Kono, T.: Destruction and restoration of the insulin effector system of isolated fat cells. J. biol. Chem.244, 5777–5784 (1969).
Kreutz, F.H.: Enzymatische Glycerinbestimmung. Klin. Wschr.40, 361–363 (1962).
Mayer, J.: Metabolism of adipose tissue in experimental obesity. In: Renold, A. E., and Cahill, G. F. jr., Eds.: Handbook of Physiology. Section V. Adipose tissue. Washington D.C. (1965) p. 645–652.
Mohr, W., Beneke, G.: Age dependence of nuclear DNA-content of rat adipose tissue cells. Experientia24, 1052–1053 (1968).
Mosinger, B., Kuhn, E., Kujalova, V.: Action of adipokinetic hormones on human adipose tissue in vitro. J. Lab. clin. Med.66, 380–389 (1965).
Owen, J.A., Lindsay, R.W., Gaskin, J.H., Hollifield, G.: Response of human adipose tissue to endogenous serum insulin-like activity. Metabolism16, 47–56 (1967).
Preiss, H., Hesse-Wortmann, C., Gries, F.A., Jahnke, K.: Die Größe menschlicher isolierter Fettzellen in Abhängigkeit vom Ernährungszustand. Dtsch. Ges. Fettwissenschaften, Tagung 1967, Fette, Seifen, Anstrichmittel69, 827 (1967).
—, Thamer, G., Gries, F.A., Solbach, H.-G., Jahnke, K.: Einfluß von Noradrenalin auf die Lipidmobilisation aus subcutanem menschlichem Fettgewebe in vitro bei normgewichtigen und adipösen Personen. Verh. dtsch. Ges. inn. Med.74, 950–953 (1968).
Rodbell, M.: Metabolism of isolated fat cells. I. Effects of hormones on glucose metabolism and lipolysis. J. biol. Chem.239, 375–380 (1964).
Reh, H.: Die Fettzellgröße beim Menschen und ihre Abhängigkeit vom Ernährungszustand. Virchows Arch. path. Anat. Physiol.324, 234–242 (1953).
Rosenthal, H.L., Pfluke, M.L., Callerami, J.: The colorimetric estimation of serum fatty esters. Clin. chim. Acta4, 325 (1959).
Thamer, G., Preiss, H., Gries, F.A., Jahnke, K.: Zum Einfluß der Glukose auf die Lipidmobilisation aus subeutanem menschlichen Fettgewebe in vitro. Z. ges, exp. Med,150, 94–100 (1969).
- Die Noradrenalin-induzierte Lipolyse in isoliertem menschlichem Fettgewebe bei normgewichtigen und adipösen Personen. Med. Dissertation Düsseldorf (1969).
Vaughan, M.: The production and release of glycerol by adipose tissue in vitro. J. biol. Chem.237, 3354–3358 (1962).
Zinder, O., Arad, R., Shapiro, B.: Effect of cell size on the metabolism of isolated fat cells. Israel J. Med. Sci.3, 787–793 (1967).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Gries, F.A., Berger, M., Neumann, M. et al. Effects of norepinephrine, theophylline and dibutyryl cyclic amp onin vitro lipolysis of human adipose tissue in obesity. Diabetologia 8, 75–83 (1972). https://doi.org/10.1007/BF01235630
Received:
Accepted:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01235630