脂肪细胞的研究进展

来源 :中国美容医学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangmingli1213
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  体内的脂肪细胞不仅能储存能量,还能分泌激素等其他物质,甚至对新陈代谢、体重和人体健康都起着重要的调节作用,尤其在整形外科领域,脂肪细胞更发挥着重要的作用。鉴于此,近年来诸多学者对脂肪细胞的研究也越发深入,现结合相关文献报道对脂肪细胞的研究进展综述如下。
  
  1 脂肪细胞的来源
  
  脂肪细胞起源于脂肪组织中存在的问充质干细胞,与骨髓基质中存在的干细胞一样,该细胞因具有自我更新、活力持久及多向分化潜能等干细胞特征而被称为脂肪源性干细胞(adipose-derivedstem cells,ADSCs)。Zuk等从脂肪组织中分离出了一种成纤维细胞样细胞,它与骨髓间充质干细胞形态相似,称之为脂肪干细胞(ADSCs),平均每300ml脂肪组织可获得2×108~6×108个这样的细胞。ADSCs不像骨髓间充质干细胞对培养基中胎牛血清的来源有严格的要求,在加入任何批号胎牛血清的DMEM培养基中都能分化成脂肪细胞。此外,骨髓问充质干细胞也可分化为脂肪细胞。Mauney等将MSCs孵育在含有10%胎牛血清、lO%正常大鼠血清、10-%ol/L的地塞米松,5ug/ml胰岛素的a-MEM培养基中,2天后撤去地塞米松,继续9呼育5~7天后,MSCs分化成为脂肪细胞。
  ADSCs和MSCs具有相同的表现型,对CD29、CD44、CD71、CD70、CD105/SH2和SH3为阳性反应,对CD31、CD34和CD45。为阴性反应。ADSCs有两个特征性表达分化抗原CD49d和CD。∞,前者肯定存在而后者肯定没有,与MSCs情况相反。
  
  2 脂肪细胞分化过程及其形态变化
  
  能向脂肪细胞分化的ADSCs在激素、生物活性因子、寒冷等因素刺激下均能逐渐分化为单能干细胞,即脂肪母细胞,它保持着干细胞增殖活跃的特性。脂肪母细胞再进一步分化为前脂肪细胞,也是通常人们所说的脂肪细胞前体。前脂肪细胞再经历细胞融合,接触抑制和克隆扩增等步骤启动向成熟脂肪细胞分化,并在胰岛素、地塞米松等诱导剂作用下完成向成熟脂肪细胞的分化。全过程可以表示为多能干细胞一脂肪母细胞一前脂肪细胞一不成熟脂肪细胞一成熟脂肪细胞。
  生长期前脂肪细胞的形态与成纤维细胞相似,经诱导分化,其细胞骨架和细胞外基质发生变化,开始进入不成熟细胞向成熟细胞转变。细胞形态由成纤维细胞样逐渐趋于类圆或圆形,胞体逐渐增大,胞质中开始出现小脂滴,脂质开始累积。以后小脂滴增多并融合为较大的脂滴,可经油红“0”染色等方法于显微镜下显色,从而获得成熟脂肪细胞的形态特征。此时的细胞无分裂增殖能力,为脂肪细胞分化的终末阶段。
  
  3 脂肪细胞分化的分子标志
  
  3.1早期标志
  3.1.1脂蛋白脂酶(LPL):LPL是一个60kD的糖蛋白,在前脂肪细胞阶段即有表达,并随分化表达逐渐增加,到分化晚期趋于稳定。LPL在能量代谢和脂质积聚中发挥重要作用,但由于ADSCs在分化为前脂肪细胞时缺少LPL的表达,因此LPL已成为脂肪细胞分化的重要因子,是干细胞分化为前脂肪细胞的经典标志。
  3.1.2前脂肪细胞因子(pref-1):pref-l为跨膜蛋白,其胞外有6个连续的表皮生长因子样结构域。与LPL截然不同,pref-l是脂肪细胞分化早期具有抑制作用的因子。pref-1的持续高表达可明显抑制脂肪细胞的分化。有研究表明[6]pref一1可能抑制p42/p44MARK通路,阻断胰岛素样生长因子受体的信号传递,从而抑制脂肪细胞分化。
  3.2晚期标志:脂肪细胞进入终末分化阶段,晚期标志开始出现。主要包括:①甘油三酯代谢相关的酶类,如乙酰辅酶A脱羧酶,甘油三磷酸脱氢酶,脂肪酸合成酶等;②激素相关蛋白,如胰岛素敏感性葡萄糖转运蛋白,胰岛素受体等;③成熟脂肪细胞特异产物,如脂肪细胞脂结合蛋白,脂肪酸转运蛋白,脂联素(acrp30)和抵抗素(resitin)。上述因子中,尤其以后两者备受关注。acrp30是30kD的分泌性蛋白,重组acrp30可显著降低肥胖动物体内的血糖和游离脂肪酸,增强脂肪氧化,减轻体重和胰岛素敏感性,由此提示acrp30可能是肥胖及胰岛素抵抗发生中的重要保护因子。抵抗素的N端为信号肽,它是晚期分化的特异信号分子,重组抵抗素能使正常小鼠出现胰岛素抵抗症状,而其抗血清却能够改善胰岛素抵抗症状,因此,有学者认为抵抗素是联系胰岛素抵抗与肥胖之间的纽带,此观点还需进一步考证。
  
  4 脂肪细胞分化的基因调控
  
  脂肪细胞分化过程中有大量的基因表达。主要有C/EBPs家族,PPARs家族,还有螺旋一环一螺旋转录因子家族等其他转录因子。其中以前两者研究的最多。
  4.1 C/EBPs家族:C/EBPs家族因其具有激活特定基因DNA增强子CAAT重复序列的功能也被称为CAAT/增强子家族。它包括C/EBP a、B、6三个成员,这三个成员分别在细胞分化过程中按一定时序规律地表达[9]。C/EBP B、6最先表达于前脂肪细胞,受诱导剂作用于分化早期短暂表达增高,并协同促进PPAR-Y和C/EBP Q的表达。c/EBP Q的表达则相对较晚,受C/EBP B、6和PPAR-Y的调节后,通过脂肪细胞特异基因的表达,促进脂肪细胞进入终末分化阶段。
  4.2 PPARs家族:PPARs家族为II型核受体超家族,主要有a、B、Y、6四个亚型,与配体结合后与视黄酸类受体形成异二聚体,结合于靶基因启动子上游的过氧化物酶增殖体反应元件而发挥转录调控作用。其中,PPAR—Y的作用较为突出,PPAR-Y可通过调节转录因子CAAT/增强子结合蛋白a、脂代谢关键酶或转运蛋白、脂肪细胞分泌蛋白表达,影响脂肪细胞分化进程。因此,PPAR-Y被誉为脂肪细胞分化的内在调定点。
  4.3螺旋一环一螺旋转录因子家族:螺旋一环一螺旋转录因子家族有两个成员,它们分别是脂肪细胞决定和分化依赖因子l(ADDl)和固醇调节元件结合蛋白1(SREBPl)。二者可独立作为转录因子调节脂肪细胞的分化和胆固醇的转录。
  其他与脂肪形成有关的转录因子还包括孤束核受体ROR Y和ERR a、各种STAT蛋白,它们可能具有诱导和维持终末分化的功能,但对此功能尚未进行深入的研究。
  
  5 脂肪细胞的功能
  
  脂肪组织过去只被看作是能量的贮存库或组织器官问的填充材料,随着脂肪细胞的分泌因子被 人们发现,脂肪细胞的其他重要功能也被逐渐发掘出来。脂肪组织可以分泌多种生物活性物质一脂肪因子,这些因子作用于中枢神经系统、免疫系统及内分泌器官,如垂体、性腺、甲状腺和内分泌胰腺,参与神经、内分泌、免疫网络和组织损伤的修复。
  5.1脂肪细胞的分泌功能:脂肪细胞具有多种内分泌、旁分泌及自分泌功能。现已发现人脂肪细胞能分泌100多种脂肪细胞因子(adipocytokines),对全身各器官,也包括脂肪组织本身具有重要的调节功能。在这些脂肪因子中,研究比较多的有瘦素、抵抗素、肿瘤坏死因子(TNFa)、白细胞介素(IL)~lb、IL-6、IL-8、IL—10、IL-18、网膜素、纤溶酶原激活物抑制物一1、肝磷脂结合上皮生长因子样生长因子和血管紧张素等。其中脂联素是脂肪细胞表达最丰的激素,它通过内分泌、旁分泌及自分泌作用于肝脏、脑、骨骼肌、血管及脂肪组织自身,调节能量代谢、抗炎及抗动脉粥样硬化。抵抗素在2001年被发现,并以其诱导胰岛素抵抗的效应而被命名。1985年,TNF a被检出为炎性因子,1993年发现它也为脂肪因子。TNF a诱导胰岛素受体底物一l(IRS-1)丝氨酸的磷酸化,既诱导胰岛素抵抗,同时也诱导胰岛B细胞的凋亡。血液循环中的IL-6有25%由皮下脂肪组织分泌,其免疫调节功能甚为重要。2005年最新报道的网膜素有提高胰岛素处置葡萄糖的效应,而内脂素则独立于胰岛素而又有类似胰岛素的作用。
  最近,Fukuhara等利用DD-PCR技术发现了又一新的脂肪因子,命名为内脏素,序列分析显示内脏素即为前B细胞克隆增强因子(PBEF)。人PBEF由473个氨基酸组成,分子量约52kD。该分子缺乏经典的分泌性蛋白信号肽序列。目前已知的PBEF功能有:①在B细胞发育的早期,PBEF可增强干细胞因子和IL-7的促前B细胞克隆形成,在B细胞的分化与成熟中发挥重要作用;②PBEF具有抗凋亡作用;③PBEF具有烟酰胺磷酸核糖转移酶(nicot inamide phosphoribosy tran-ferase,NAmPRTase)的活性,参与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的合成;④PBEF是与细胞周期相关的蛋白;⑤与分娩有关等。
  上述这些因子分别和内分泌神经中枢、肾上腺、胰岛、骨骼肌、肝脏、心肌及血管内皮等细胞进行脂一脑、脂一胰、脂一肌及脂一肝等的对话,形成复杂反馈网络,以维持糖脂代谢,调节血管内皮功能以及机体的免疫功能等。
  5.2脂肪细胞的创伤修复功能:瘦素通过刺激JNK信号转导途径促发转录蛋白活性,并将细胞外刺激信号转导入细胞核内,通过细胞外信号调节激酶磷酸化,使伤口边缘角质形成细胞的增殖能力明显增强。除了瘦素外,脂肪细胞分泌的TNF-a、IL-6及IL-8等也参与创伤修复中的炎症介导反应。纤溶酶原激活物抑制物-1、血管紧张素原、性激素类(特别是雌激素)、视黄醇结合蛋白质、脂蛋白脂酶、抵抗素和游离脂肪酸等都与创伤修复有关。
  5.3脂肪细胞的免疫功能:瘦素可以刺激人外周T淋巴细胞活化和增殖,促使细胞表面活化标记膜分子在T淋巴细胞上表达,受刺激后的T淋巴细胞产生更多的Thl细胞因子如IL-22、干扰素一Y,使T细胞向Thl细胞分化。瘦素还可体外诱导单核细胞表达促炎细胞因子IL26和TNF-a,从而活化淋巴细胞,诱导巨噬细胞表达粒细胞和巨噬细胞集落刺激因子GM-CSF、G-CSF,刺激粒细胞的功能。
  瘦素和脂联素还可刺激脂肪组织本身分泌IL-1 B、IL-6、TNF-a和前列腺素-2释放,该作用可被抗炎因子RKl/2促分裂原活化蛋白激酶抑制因子U0126、PPAR—y配体曲格列酮和NF—KB抑制剂BAY 11-7082抑制鉴于瘦素的免疫功能,有人提出将瘦素作为免疫治疗的新靶点。
  
  6 脂肪细胞的凋亡
  
  细胞凋亡的主要特征是细胞皱缩、核固缩、膜泡状化、凋亡小体形成以及DNA片段化。由于脂肪细胞中充满大量脂滴以及极小的核浆比值,可阻止凋亡的特征性的胞浆改变(皱缩及凋亡小体形成),使凋亡的特征性改变不明显,再加上脂肪密度小,易漂浮在液面,操作不易洗涤和分离,用一般的方法很难检测到脂肪细胞凋亡,故脂肪细胞凋亡的研究起步较晚。目前与脂肪细胞凋亡相关的基因主要有Bcl-2家族和细胞凋亡抑制蛋白及Caspase家族。与脂肪细胞凋亡相关的因子有脂肪细胞局部作用的因子,如过氧化物增殖因子激活的受体一Y(PPAR-v)及其配体肿瘤坏死因子-Q(TNF-Q)、生长因子、胰岛素及视黄醇(retinoids)等,而中枢作用因子研究较多的有瘦素(1eptin),神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)类胰高血糖素一l,5一羟色胺等。其中关于瘦素,新近研究发现,雄性鼠在高脂喂养5周或15周后出现瘦素敏感性下降,这说明高脂喂养可能引起瘦素诱导的脂肪细胞凋亡敏感性下降,而这种下降有性别差异。与脂肪细胞凋亡有关的其他影响因素还有cAMP反应元件结合蛋白(cREB)半乳凝集素(galectins)等。脂肪细胞的凋亡受多种因子的影响,机体也通过因子问相互作用促进或抑制调节脂肪细胞的凋亡。
  编辑/李阳利
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