脂肪調節細胞:抑制成脂分化的脂肪幹細胞特殊亞群

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正文

從基礎研究到臨床應用還有很長的路要走,但這也是每個新技術都必須經歷的過程。基礎科研有很多有意思的事情,無論哪個方向都能發現新的東西。

撰文:步步先生

來源:幹細胞者說

● ● ●大家都知道,肥胖不但讓人看起來體態臃腫,還容易引起各種疾病甚至是癌症。據估計,80%的肥胖者會得2型糖尿病,其心血管疾病風險也會飆升。不久前,醫學頂級期刊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,如何控制脂肪生長,也就成了當下的一個研究熱門話題。

關注“幹細胞者說”的朋友們早已熟知,脂肪幹細胞(adipose derived stem cells,ADSCs)具備分化成脂肪細胞的能力,是從血管基質片段(stromal vascular fraction,SVF)中分離提取而來。一般認為,在塑料器皿上能夠貼壁生長的梭形細胞,除了表達MSCs的一般表面標記物,還表達CD31-CD34+等分子標記。

脂肪調節細胞:抑制成脂分化的脂肪幹細胞特殊亞群

1 脂肪細胞與脂肪幹細胞

瑞士的科學家發現了一個有趣的現象:在我們所熟知的脂肪幹細胞中,存在著一個具有抑制成脂分化能力的細胞亞群。在脂肪幹細胞家族中,有成脂分化的亞群,也有抑制成脂分化的亞群。基礎科研有很多有意思的事情,無論哪個方向都能發現新的東西。這項發現對我們的健康具有潛在的應用價值。

脂肪調節細胞:抑制成脂分化的脂肪幹細胞特殊亞群

我們先來說說脂肪。脂肪細胞來自胚胎時期的間充質幹細胞。在不同因子及信號通路的調節下,這些原始的間充質幹細胞向肌細胞、骨細胞和脂肪細胞等多種方向分化,其中骨形成蛋白(BMP)、Nodal 信號途徑、Wnt 信號途徑、成纖維細胞生長因子(FGF)家族蛋白是脂肪細胞分化的主要調控途徑。成人體內駐留了一部分向脂肪分化的組織幹細胞,我們稱之為脂肪幹細胞。

我們機體含有兩種形態和功能截然不同的脂肪——白色脂肪和棕色脂肪。白色脂肪負責儲存能量,棕色脂肪消耗能量。如果駐留的脂肪幹細胞分化,變成白色脂肪細胞,實行脂肪儲存的功能,那麼脂肪幹細胞也就會逐漸停止分裂。不過呢,不要以為脂肪細胞不分裂就是好事。相反,這可能對健康是有害的。

為什麼這麼說呢?當脂肪細胞停止分裂後,如果脂肪一直增多,脂肪細胞就會隨之變大,直到超出了承受上限,脂肪就會從細胞排到血液裡,在肌肉和肝臟等部位積累,必然影響健康。在大部分肥胖者體內,脂肪細胞數量是有限的。只有少數患者會出現“異常”,生產出新的脂肪細胞。多虧這些新加入的成員,機體才能把更多脂肪禁錮起來。

2 脂肪調節細胞的發現

那麼,到底是什麼控制了新生脂肪細胞的生成呢?在一項研究中,科學家們意外地找到了答案——另一群脂肪細胞。

首先,研究者利用單細胞測序技術,根據基因表達的不同,把脂肪幹細胞分成三個細胞亞群——P1,P2和P3。如下圖所示:

脂肪調節細胞:抑制成脂分化的脂肪幹細胞特殊亞群

P1中核糖體蛋白相關基因高表達,CD34和Ly6a基因表達顯著,其主要表達於皮膚和脂肪,具備分泌相關功能;P2高表達PPAR通路,其與脂滴形成相關的Fabp4,pparg和CD36基因表達顯著,可能在成脂分化中發揮重要作用;P3高表達Hedgehot通路等細胞增殖分化調控的通路,其主要表達於血液和神經

經篩選後,開始分別研究其細胞特性。根據ADSCs的標準成脂誘導對照,增添P1能夠促進成脂分化,P2無明顯影響,而P3則顯著抑制成脂分化。

脂肪調節細胞:抑制成脂分化的脂肪幹細胞特殊亞群

上圖中,特異性表達CD142的細胞為P3亞群細胞,這類脂肪細胞起調節作用,把相關信號傳遞給周圍的組織或細胞。經過驗證其發揮作用的主要方式為旁分泌作用。在四種蛋白質聯合作用下,會抑制祖細胞變成新的脂肪細胞。

P3亞群的這種作用與免疫細胞中的Treg類似(調節性T細胞)類似,因此,研究者將其新發現的脂肪細胞叫做“脂肪調節細胞”

脂肪調節細胞主要圍繞在脂肪組織中的血管周圍形成環狀結構。研究表明,脂肪調節細胞除了抑制成脂分化以外,對細胞增殖和血管並無顯著影響。

3 未來展望

令人興奮的是,如果移除這些脂肪調節細胞,就能生成新的脂肪細胞。在體內具有大個脂肪細胞的肥胖者小鼠裡,這些調節細胞也出現得更為頻繁。一直以來,很多研究者和醫藥企業就在尋找激活脂肪祖細胞,生成更多小型脂肪細胞的方法。健康減肥也指日可待,如今,他們看到了成功的希望。

參考資料:

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

[2] Fat cells control fat cell growth

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人體的瑰寶---脂肪中的幹細胞

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作者:步步先生

本文系幹細胞者說原創系列,轉載註明來源“幹細胞者說”,否則追究版權責任。

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