脂肪调节细胞:抑制成脂分化的脂肪干细胞特殊亚群

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正文

从基础研究到临床应用还有很长的路要走,但这也是每个新技术都必须经历的过程。基础科研有很多有意思的事情,无论哪个方向都能发现新的东西。

撰文:步步先生

来源:干细胞者说

● ● ●大家都知道,肥胖不但让人看起来体态臃肿,还容易引起各种疾病甚至是癌症。据估计,80%的肥胖者会得2型糖尿病,其心血管疾病风险也会飙升。不久前,医学顶级期刊CA(IF=244.585)也指出如果女性果太胖了,容易患乳腺癌;而男性太胖了,容易患肝癌。因此,如何控制脂肪生长,也就成了当下的一个研究热门话题。

关注“干细胞者说”的朋友们早已熟知,脂肪干细胞(adipose derived stem cells,ADSCs)具备分化成脂肪细胞的能力,是从血管基质片段(stromal vascular fraction,SVF)中分离提取而来。一般认为,在塑料器皿上能够贴壁生长的梭形细胞,除了表达MSCs的一般表面标记物,还表达CD31-CD34+等分子标记。

脂肪调节细胞:抑制成脂分化的脂肪干细胞特殊亚群

1 脂肪细胞与脂肪干细胞

瑞士的科学家发现了一个有趣的现象:在我们所熟知的脂肪干细胞中,存在着一个具有抑制成脂分化能力的细胞亚群。在脂肪干细胞家族中,有成脂分化的亚群,也有抑制成脂分化的亚群。基础科研有很多有意思的事情,无论哪个方向都能发现新的东西。这项发现对我们的健康具有潜在的应用价值。

脂肪调节细胞:抑制成脂分化的脂肪干细胞特殊亚群

我们先来说说脂肪。脂肪细胞来自胚胎时期的间充质干细胞。在不同因子及信号通路的调节下,这些原始的间充质干细胞向肌细胞、骨细胞和脂肪细胞等多种方向分化,其中骨形成蛋白(BMP)、Nodal 信号途径、Wnt 信号途径、成纤维细胞生长因子(FGF)家族蛋白是脂肪细胞分化的主要调控途径。成人体内驻留了一部分向脂肪分化的组织干细胞,我们称之为脂肪干细胞。

我们机体含有两种形态和功能截然不同的脂肪——白色脂肪和棕色脂肪。白色脂肪负责储存能量,棕色脂肪消耗能量。如果驻留的脂肪干细胞分化,变成白色脂肪细胞,实行脂肪储存的功能,那么脂肪干细胞也就会逐渐停止分裂。不过呢,不要以为脂肪细胞不分裂就是好事。相反,这可能对健康是有害的。

为什么这么说呢?当脂肪细胞停止分裂后,如果脂肪一直增多,脂肪细胞就会随之变大,直到超出了承受上限,脂肪就会从细胞排到血液里,在肌肉和肝脏等部位积累,必然影响健康。在大部分肥胖者体内,脂肪细胞数量是有限的。只有少数患者会出现“异常”,生产出新的脂肪细胞。多亏这些新加入的成员,机体才能把更多脂肪禁锢起来。

2 脂肪调节细胞的发现

那么,到底是什么控制了新生脂肪细胞的生成呢?在一项研究中,科学家们意外地找到了答案——另一群脂肪细胞。

首先,研究者利用单细胞测序技术,根据基因表达的不同,把脂肪干细胞分成三个细胞亚群——P1,P2和P3。如下图所示:

脂肪调节细胞:抑制成脂分化的脂肪干细胞特殊亚群

P1中核糖体蛋白相关基因高表达,CD34和Ly6a基因表达显著,其主要表达于皮肤和脂肪,具备分泌相关功能;P2高表达PPAR通路,其与脂滴形成相关的Fabp4,pparg和CD36基因表达显著,可能在成脂分化中发挥重要作用;P3高表达Hedgehot通路等细胞增殖分化调控的通路,其主要表达于血液和神经

经筛选后,开始分别研究其细胞特性。根据ADSCs的标准成脂诱导对照,增添P1能够促进成脂分化,P2无明显影响,而P3则显著抑制成脂分化。

脂肪调节细胞:抑制成脂分化的脂肪干细胞特殊亚群

上图中,特异性表达CD142的细胞为P3亚群细胞,这类脂肪细胞起调节作用,把相关信号传递给周围的组织或细胞。经过验证其发挥作用的主要方式为旁分泌作用。在四种蛋白质联合作用下,会抑制祖细胞变成新的脂肪细胞。

P3亚群的这种作用与免疫细胞中的Treg类似(调节性T细胞)类似,因此,研究者将其新发现的脂肪细胞叫做“脂肪调节细胞”

脂肪调节细胞主要围绕在脂肪组织中的血管周围形成环状结构。研究表明,脂肪调节细胞除了抑制成脂分化以外,对细胞增殖和血管并无显著影响。

3 未来展望

令人兴奋的是,如果移除这些脂肪调节细胞,就能生成新的脂肪细胞。在体内具有大个脂肪细胞的肥胖者小鼠里,这些调节细胞也出现得更为频繁。一直以来,很多研究者和医药企业就在寻找激活脂肪祖细胞,生成更多小型脂肪细胞的方法。健康减肥也指日可待,如今,他们看到了成功的希望。

参考资料:

[1] A stromal cell population that inhibits adipogenesis in mammalian fat depots

[2] Fat cells control fat cell growth

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作者:步步先生

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