《Nature》:脂肪細胞從何而來

(你說我太肉,需要瘦一瘦可我就是每天都吃不夠。不管,我要吃肉肉,就要吃肉肉~~~)
脂肪組織具有非凡的生長能力。它可以通過兩種方式往外擴展:通過增加單個脂肪細胞的大小,以及通過脂肪生成過程從祖細胞中生成脂肪細胞。脂肪對健康的新陳代謝至關(guān)重要,但脂肪過多會對身體有害。肥胖癥是II型糖尿病,心血管疾病和癌癥等嚴重疾病的先兆,這些疾病正在肆虐全球的醫(yī)療保健系統(tǒng)。與肥胖斗爭的關(guān)鍵是了解成熟的脂肪細胞是如何從前體細胞發(fā)育而來的,但這些前體的特性迄今為止一直難以捉摸。最近Schwalie 等人定義了三個脂肪前體細胞群體,其中一個出乎意料地起到抑制脂肪細胞生成的作用。

身體脂肪細胞的起源一直是一個謎團,因為脂肪組織稱為倉庫,含有除脂肪細胞以外的許多細胞類型。另外,不同解剖位置的脂肪細胞來源于不同的早期胚胎前體。在身體周圍的脂肪倉庫之間,甚至在同一倉庫的脂肪細胞之間,也存在代謝差異。
脂肪干細胞和祖細胞(ASPCs)可以通過一種名為熒光激活細胞分選(FACS)的技術(shù)從脂肪庫中分離出來,這種技術(shù)分離細胞依賴于特定的細胞表面蛋白。目前許多用于通過FACS分離ASPCs的表面標志物被選擇,因為它們將干細胞樣細胞與其他組織區(qū)分開來。然而,在使用這種方法獲取ASPCs時分離出來的是含有多種細胞類型的混合物,而混合物中真正的干細胞和祖細胞的分子譜在很大程度上仍未確定。
Schwalie及其同事用FACS從小鼠脂肪組織中分離出208個ASPCs的混合物。他們進行單細胞RNA測序以確定哪些基因在每個細胞中表達。使用計算機算法根據(jù)其基因表達譜對細胞進行分組,發(fā)現(xiàn)ASPC中至少存在三個不同的亞群。然后,他們使用另一種細胞分離策略,結(jié)合使用基因表達特征對ASPCs進行分組的方法,證實了這三個亞群的存在。在發(fā)現(xiàn)的三組中,大部分的ASPCs分為兩組。第一組,即P1,表達了大量的干細胞標記。第二組為P2,表達了許多調(diào)控脂肪細胞早期形成的基因。但引起作者注意的是最小的一組,P3,占細胞總數(shù)的不到10%。與其他組不同,P3細胞在細胞培養(yǎng)皿中誘導(dǎo)分化時不會形成成熟的脂肪細胞。此外,從ASPC池中去除P3細胞可以提高皿中其他細胞分化成脂肪細胞的能力。
這些數(shù)據(jù)表明低豐度P3細胞抑制脂肪形成。Schwalie及其同事將這些細胞命名為脂肪生成調(diào)節(jié)因子(Aregs),并證實了這些細胞在體內(nèi)的功能。首先,他們將兩種ASPCs混合物——其中一種缺乏Aregs,另一種含有整個細胞庫——移植到小鼠體內(nèi)。每只小鼠接受兩種混合物,一種在身體的兩側(cè)。接下來,研究人員給小鼠喂高脂肪飲食以誘導(dǎo)脂肪形成。幾周后,缺乏Aregs的植入細胞混合物比其他混合物生長更多的脂肪細胞,表明Aregs抑制脂肪生長。作者還表明,Aregs存在于人類脂肪中,這意味著小鼠和人類之間的脂肪發(fā)育機制是保守的。
Aregs如何抑制脂肪形成?Schwalie 等人 發(fā)現(xiàn)這些細胞位于小鼠脂肪組織的血管附近,這個位置以前被認為是脂肪細胞前體細胞。接下來研究了Aregs是否通過物理接觸或向旁邊的細胞發(fā)送化學(xué)(旁分泌)信號傳遞給鄰近細胞。共培養(yǎng)實驗中,在Aregs和它們的靶細胞之間放置了一個可滲透小分子屏障,發(fā)現(xiàn)Aregs不需要直接接觸就可以影響脂肪細胞的形成,表明信號是旁分泌的。為了鑒定候選信號分子,研究人員滅活了在Aregs中高度表達的基因。他們發(fā)現(xiàn)Rtp3基因需要被激活才能使Aregs發(fā)送抑制信號。對于Rtp3蛋白知之甚少,在這種情況下它如何起作用并不明顯。這是未來一個成熟的研究領(lǐng)域,因為調(diào)節(jié)Aregs釋放的信號可能具有控制脂肪生長的治療潛力。

Schwalie及其同事的發(fā)現(xiàn)令人興奮。首先,雖然預(yù)測ASPC亞群之間存在很大差異,但通過添加分子細節(jié)的研究讓我們來理解這種變異性,填補了一個重大空白。其次,使用最先進的技術(shù)進行單細胞基因表達譜分析,使他們能夠鑒定在先前研究的基礎(chǔ)上難以預(yù)測的調(diào)控細胞類型。希望這項研究能夠刺激其他旨在闡明脂肪形成的組織結(jié)構(gòu)(調(diào)節(jié)脂肪形成的細胞的層次)的工作,就像已經(jīng)實現(xiàn)的血細胞譜系那樣。
目前的研究越來越多的表明,旁分泌信號有助于重塑干細胞和祖細胞功能,并為未來的研究開辟了一些途徑。例如,什么是抗脂肪的信號,Rtp3如何刺激Aregs產(chǎn)生它?在Areg數(shù)目或功能上的遺傳或年齡差異可能導(dǎo)致身體脂肪模式或肥胖傾向,這些可能性也應(yīng)該被探索。確定ASPC是否可以劃分為具有更多特定功能的子種群,這將是很有趣的。追蹤這些不同亞群的體內(nèi)命運將是一種強有力的策略,可以將哪些細胞變成脂肪細胞,哪些細胞變成脂肪支持細胞。最后,這項研究提出的最有趣的問題之一,或許是是否存在真正的成人脂肪干細胞,根據(jù)定義,它可以同時產(chǎn)生脂肪祖細胞和更多的脂肪干細胞。隨著與肥胖有關(guān)的醫(yī)療成本成本上升,研究和衛(wèi)生保健專業(yè)人員必須在醫(yī)療管理和護理方面取得突破,以迎接挑戰(zhàn)。

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網(wǎng)址: 《Nature》:脂肪細胞從何而來 http://www.u1s5d6.cn/newsview1484843.html
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