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人棕色脂肪细胞最新研究成果综述

来源:学术堂 作者:韩老师
发布于:2016-03-04 共4629字

  阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstruc-tive sleep apnea and hypopnea syndrome,OSAHS)是睡眠呼吸障碍的最常见形式,在人群中的发病率较高。肥胖是OSHAS发生的重要危险因素之一。在肥胖人群中,男性发病率为42%~48%,女性发病率为8%~38%[1].Peppard等[2]发现,体质量每增加10%,OSAHS的危险性就会增加6倍;因此,减肥是OSAHS治疗的有效途径之一。哺乳动物体内含有白色脂肪细胞(white adipose cell,WAC)和棕色脂肪细胞(brown adipose cell,BAC)。WAC以三酰甘油的形式将多余的能量以脂肪的形式储存起来,为能量仓库;BAC则是通过细胞内线粒体中的解偶联蛋白(uncoupling pro-tein,UCP)1特异性标志物,以非颤抖性产热方式将能量转化成热能。BAC不仅具有御寒功能,而且还会燃烧多余的脂肪和糖分并产生热量,防止体内储存过多的脂肪。本文就已有的人BAC的研究进展予以综述。

  1 白色、棕色及米色脂肪细胞

  WAC又分为皮下WAC和内脏WAC,主要分布于皮下、附睾和肠系膜等处;BAC主要分布于颈部、锁骨上区、纵隔、脊柱两侧及主动脉周围。WAC含有一个大的脂滴(单房),胞内线粒体数目少;BAC含多个小脂滴(多房),有大量的线粒体。2010年,Petrovic等[3]发现了第三种脂肪细胞:棕色样脂肪细胞。在寒冷刺激或β肾上腺素能受体激动剂激活后,小鼠WAC中会出现散在的棕色样脂肪细胞,这些细胞的特性介于WAC与BAC之间。Wu等[4]从小鼠腹股沟皮下WAC分离并克隆了这种细胞,将其命名为米色脂肪细胞(brite or beige cell)。这种现象也被认为是WAC的棕色化[5].米色脂肪细胞最大的功能特点是在静息状态下,例如UCPl、细胞色素C氧化酶蛋白(cytochrome C oxidase polypeptide,COX)7A1、诱导细胞死亡DNA断裂因子α样效应因子(celldeath inducing DNA fragmentation factor α likeeffector,CIDE)A等经典BAC中的特异性基因的基础表达水平很低;一旦激活后,米色脂肪细胞中UCPl基因表达上调达到与经典BAC中相当的水平,获得明显消耗能量的能力。

  WAC、BAC和米色脂肪细胞这三种细胞在基因表达上存在差异。Waldén等[6]通过基因序列测定发现,WAC含特异性基因T细胞因子(T cellfactor,TCF)21,BAC含特异性基因小脑锌指结构(zinc finger of the cerebellum,ZIC)1,米色脂肪细胞含特异性基因同源盒基因(homeoboxgenes,HOX)C9.Wu等[4]还发现了米色脂肪细胞的标志性基因肿瘤微环境转移(tumor microen-vironment of metastasis,TMEM)26,CD137和T盒基因(T-box,TBX)1.

  2 棕色脂肪细胞

  人的BAC究竟是类啮齿类动物的经典BAC还是米色脂肪细胞呢?Wu等[4]从成人锁骨上窝区域提取BAC,通过对其基因表达序列的研究发现,该区域的脂肪细胞与鼠的米色脂肪细胞相似。这些样本中存在着丰富的TMEM26、CD137和 TBX1基因表达,这些基因被认为是鼠米色脂肪细胞的特异性表面标志物。Sharp等[7]提取人锁骨上窝区域、后纵隔、腹膜后、腹部内侧和肠系膜区域的BAC,其基因序列研究也得到了类似结果。他们以为,人的BAC由米色脂肪细胞组成。他们还发现了一种新的米色脂肪细胞标志物:黑色素细胞特异基因(melanocyte-specific gene,CITED)1.

  Cypess等[8]提取婴儿肩胛间BAC(intersca-pular BAC,iBAC),结合高分辨率成像技术、组织学和形态学分析发现,婴儿iBAC含有经典的BAC.Lidell等[9]从成人颈长肌和颈动脉鞘区提取脂肪组织进行研究后发现,人的BAC与鼠的经典BAC相似。由于脂肪组织分布位置与其解剖的差异,依靠活检难以使经典的BAC与米色脂肪细胞完全分离,所以,人的BAC究竟是BAC还是米色脂肪细胞有待进一步研究。

  3 棕色脂肪细胞模型

  人的BAC模型对研究BAC的生理和功能起着重要的作用,目前人BAC模型主要有以下方面。

  3.1 PAZ6细胞系

  目前,自人的BAC提取的唯一的永生化细胞系是PAZ6细胞系[10].该细胞系来自婴儿的BAC基质血管成分(stromal vascular fraction,SVF),在加入胰岛素、甲状腺素和地塞米松后可诱导分化成为含脂滴的脂肪细胞,同时该细胞系内有UCP1表达。培养PAZ6细胞系需感染猴病毒40大T抗原基因(simian virus 40 large T antigen gene,SV-40LTAg),后者与成视网膜细胞瘤蛋白(retino-blastoma protein,pRb)结合[11].pRb从分子水平上调控细胞向WAC分化,抑制pRb可诱导PAZ6细胞系向BAC分化[12];但在PAZ6细胞系培养方案中可能存在其他干预pRb的物质;此外在PAZ6细胞向BAC定向分化过程中,需要不断加入高质量浓度的噻唑烷二酮,后者可诱导米色脂肪细胞产生[3];所以,PAZ6 细胞系既产生了BAC,又产生了米色脂肪细胞,且从分子机制上难以分辨这两类细胞。

  3.2 BAC的原代培养

  3.2.1 锁骨上窝脂肪前体细胞的原代培养 Lee等[13]将自成人锁骨上窝分离的脂肪前体细胞进行原代培养,对照组为皮下脂肪细胞,应用正电子发射断层摄影术(positron emission tomography,PET)和CT成像技术检测其UCP1基因的表达情况。结果显示,PET阳性和阴性组均有UCP1基因表达,对照组无UCP1基因表达;PET阳性组较PET阴性组有更高的UCP1基因表达。该研究证明成人锁骨上窝存在脂肪前体细胞,无论BAC活跃与否,在体外均可分化为BAC.

  3.2.2 WAC的原代培养 过氧化物酶增殖物激活受体-γ辅助活化因子(peroxisomal proliferator ac-tivated receptor-γ coactivator,PGC)-1A是包括BAC和骨骼肌细胞等大多数细胞线粒体合成和氧化代谢的主要的转录共激活因子[14],故PGC-1A被用于诱导WAC棕色样改变。Mazzucotelli等[15]以腺病毒为载体将人PGC-1A基因导入成熟的WAC后发现,PGC-1A过表达48 h,WAC可分化成棕色样脂肪细胞并有UCP1、呼吸链蛋白、脂肪酸氧化相关酶以及其他BAC特异性标志物表达[16].PGC-1A过表达还可诱导甘油激酶增加,而人BAC中的甘油激酶质量高于WAC[ 1 7 ],这也支持了WAC中PGC-1A过表达可诱导其棕色样变,产生棕色样细胞表型的论断。

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