脂肪細胞的研究進展

體內(nèi)的脂肪細胞不僅能儲存能量，還能分泌激素等其他物質(zhì)，甚至對新陳代謝、體重和人體健康都起著重要的調(diào)節(jié)作用，尤其在整形外科領(lǐng)域，脂肪細胞更發(fā)揮著重要的作用。鑒于此，近年來諸多學者對脂肪細胞的研究也越發(fā)深入，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)文獻報道對脂肪細胞的研究進展綜述如下。

1 脂肪細胞的來源

脂肪細胞起源于脂肪組織中存在的問充質(zhì)干細胞，與骨髓基質(zhì)中存在的干細胞一樣，該細胞因具有自我更新、活力持久及多向分化潛能等干細胞特征而被稱為脂肪源性干細胞(adipose-derivedstem cells，ADSCs)。Zuk等從脂肪組織中分離出了一種成纖維細胞樣細胞，它與骨髓間充質(zhì)干細胞形態(tài)相似，稱之為脂肪干細胞(ADSCs)，平均每300ml脂肪組織可獲得2×10⁸～6×10⁸個這樣的細胞。ADSCs不像骨髓間充質(zhì)干細胞對培養(yǎng)基中胎牛血清的來源有嚴格的要求，在加入任何批號胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基中都能分化成脂肪細胞。此外，骨髓問充質(zhì)干細胞也可分化為脂肪細胞。Mauney等將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胰島素的a-MEM培養(yǎng)基中，2天后撤去地塞米松，繼續(xù)9呼育5～7天后，MSCs分化成為脂肪細胞。

ADSCs和MSCs具有相同的表現(xiàn)型，對CD29、CD₄₄、CD₇₁、CD₇₀、CD₁₀₅／SH₂和SH₃為陽性反應，對CD₃₁、CD₃₄和CD₄₅。為陰性反應。ADSCs有兩個特征性表達分化抗原CD49d和CD?！?，前者肯定存在而后者肯定沒有，與MSCs情況相反。

2 脂肪細胞分化過程及其形態(tài)變化

能向脂肪細胞分化的ADSCs在激素、生物活性因子、寒冷等因素刺激下均能逐漸分化為單能干細胞，即脂肪母細胞，它保持著干細胞增殖活躍的特性。脂肪母細胞再進一步分化為前脂肪細胞，也是通常人們所說的脂肪細胞前體。前脂肪細胞再經(jīng)歷細胞融合，接觸抑制和克隆擴增等步驟啟動向成熟脂肪細胞分化，并在胰島素、地塞米松等誘導劑作用下完成向成熟脂肪細胞的分化。全過程可以表示為多能干細胞一脂肪母細胞一前脂肪細胞一不成熟脂肪細胞一成熟脂肪細胞。

生長期前脂肪細胞的形態(tài)與成纖維細胞相似，經(jīng)誘導分化，其細胞骨架和細胞外基質(zhì)發(fā)生變化，開始進入不成熟細胞向成熟細胞轉(zhuǎn)變。細胞形態(tài)由成纖維細胞樣逐漸趨于類圓或圓形，胞體逐漸增大，胞質(zhì)中開始出現(xiàn)小脂滴，脂質(zhì)開始累積。以后小脂滴增多并融合為較大的脂滴，可經(jīng)油紅“0”染色等方法于顯微鏡下顯色，從而獲得成熟脂肪細胞的形態(tài)特征。此時的細胞無分裂增殖能力，為脂肪細胞分化的終末階段。

3 脂肪細胞分化的分子標志

3．1早期標志

3．1．1脂蛋白脂酶(LPL)：LPL是一個60kD的糖蛋白，在前脂肪細胞階段即有表達，并隨分化表達逐漸增加，到分化晚期趨于穩(wěn)定。LPL在能量代謝和脂質(zhì)積聚中發(fā)揮重要作用，但由于ADSCs在分化為前脂肪細胞時缺少LPL的表達，因此LPL已成為脂肪細胞分化的重要因子，是干細胞分化為前脂肪細胞的經(jīng)典標志。

3．1．2前脂肪細胞因子(pref－1)：pref-l為跨膜蛋白，其胞外有6個連續(xù)的表皮生長因子樣結(jié)構(gòu)域。與LPL截然不同，pref-l是脂肪細胞分化早期具有抑制作用的因子。pref-1的持續(xù)高表達可明顯抑制脂肪細胞的分化。有研究表明[6]pref一1可能抑制p42／p44MARK通路，阻斷胰島素樣生長因子受體的信號傳遞，從而抑制脂肪細胞分化。

3．2晚期標志：脂肪細胞進入終末分化階段，晚期標志開始出現(xiàn)。主要包括：①甘油三酯代謝相關(guān)的酶類，如乙酰輔酶A脫羧酶，甘油三磷酸脫氫酶，脂肪酸合成酶等；②激素相關(guān)蛋白，如胰島素敏感性葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白，胰島素受體等；③成熟脂肪細胞特異產(chǎn)物，如脂肪細胞脂結(jié)合蛋白，脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白，脂聯(lián)素(acrp30)和抵抗素(resitin)。上述因子中，尤其以后兩者備受關(guān)注。acrp30是30kD的分泌性蛋白，重組acrp30可顯著降低肥胖動物體內(nèi)的血糖和游離脂肪酸，增強脂肪氧化，減輕體重和胰島素敏感性，由此提示acrp30可能是肥胖及胰島素抵抗發(fā)生中的重要保護因子。抵抗素的N端為信號肽，它是晚期分化的特異信號分子，重組抵抗素能使正常小鼠出現(xiàn)胰島素抵抗癥狀，而其抗血清卻能夠改善胰島素抵抗癥狀，因此，有學者認為抵抗素是聯(lián)系胰島素抵抗與肥胖之間的紐帶，此觀點還需進一步考證。

4 脂肪細胞分化的基因調(diào)控

脂肪細胞分化過程中有大量的基因表達。主要有C／EBPs家族，PPARs家族，還有螺旋一環(huán)一螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族等其他轉(zhuǎn)錄因子。其中以前兩者研究的最多。

4．1 C／EBPs家族：C／EBPs家族因其具有激活特定基因DNA增強子CAAT重復序列的功能也被稱為CAAT／增強子家族。它包括C／EBP a、B、6三個成員，這三個成員分別在細胞分化過程中按一定時序規(guī)律地表達[9]。C／EBP B、6最先表達于前脂肪細胞，受誘導劑作用于分化早期短暫表達增高，并協(xié)同促進PPAR-Y和C／EBP Q的表達。c／EBP Q的表達則相對較晚，受C／EBP B、6和PPAR-Y的調(diào)節(jié)后，通過脂肪細胞特異基因的表達，促進脂肪細胞進入終末分化階段。

4．2 PPARs家族：PPARs家族為II型核受體超家族，主要有a、B、Y、6四個亞型，與配體結(jié)合后與視黃酸類受體形成異二聚體，結(jié)合于靶基因啟動子上游的過氧化物酶增殖體反應元件而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。其中，PPAR—Y的作用較為突出，PPAR-Y可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子CAAT／增強子結(jié)合蛋白a、脂代謝關(guān)鍵酶或轉(zhuǎn)運蛋白、脂肪細胞分泌蛋白表達，影響脂肪細胞分化進程。因此，PPAR-Y被譽為脂肪細胞分化的內(nèi)在調(diào)定點。

4．3螺旋一環(huán)一螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族：螺旋一環(huán)一螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族有兩個成員，它們分別是脂肪細胞決定和分化依賴因子l(ADDl)和固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(SREBPl)。二者可獨立作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)脂肪細胞的分化和膽固醇的轉(zhuǎn)錄。

其他與脂肪形成有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子還包括孤束核受體ROR Y和ERR a、各種STAT蛋白，它們可能具有誘導和維持終末分化的功能，但對此功能尚未進行深入的研究。

5 脂肪細胞的功能

脂肪組織過去只被看作是能量的貯存庫或組織器官問的填充材料，隨著脂肪細胞的分泌因子被人們發(fā)現(xiàn)，脂肪細胞的其他重要功能也被逐漸發(fā)掘出來。脂肪組織可以分泌多種生物活性物質(zhì)一脂肪因子，這些因子作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及內(nèi)分泌器官，如垂體、性腺、甲狀腺和內(nèi)分泌胰腺，參與神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫網(wǎng)絡(luò)和組織損傷的修復。

5．1脂肪細胞的分泌功能：脂肪細胞具有多種內(nèi)分泌、旁分泌及自分泌功能?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)人脂肪細胞能分泌100多種脂肪細胞因子(adipocytokines)，對全身各器官，也包括脂肪組織本身具有重要的調(diào)節(jié)功能。在這些脂肪因子中，研究比較多的有瘦素、抵抗素、腫瘤壞死因子(TNFa)、白細胞介素(IL)～lb、IL-6、IL-8、IL—10、IL-18、網(wǎng)膜素、纖溶酶原激活物抑制物一1、肝磷脂結(jié)合上皮生長因子樣生長因子和血管緊張素等。其中脂聯(lián)素是脂肪細胞表達最豐的激素，它通過內(nèi)分泌、旁分泌及自分泌作用于肝臟、腦、骨骼肌、血管及脂肪組織自身，調(diào)節(jié)能量代謝、抗炎及抗動脈粥樣硬化。抵抗素在2001年被發(fā)現(xiàn)，并以其誘導胰島素抵抗的效應而被命名。1985年，TNF a被檢出為炎性因子，1993年發(fā)現(xiàn)它也為脂肪因子。TNF a誘導胰島素受體底物一l(IRS-1)絲氨酸的磷酸化，既誘導胰島素抵抗，同時也誘導胰島B細胞的凋亡。血液循環(huán)中的IL-6有25％由皮下脂肪組織分泌，其免疫調(diào)節(jié)功能甚為重要。2005年最新報道的網(wǎng)膜素有提高胰島素處置葡萄糖的效應，而內(nèi)脂素則獨立于胰島素而又有類似胰島素的作用。

最近，F(xiàn)ukuhara等利用DD-PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)了又一新的脂肪因子，命名為內(nèi)臟素，序列分析顯示內(nèi)臟素即為前B細胞克隆增強因子(PBEF)。人PBEF由473個氨基酸組成，分子量約52kD。該分子缺乏經(jīng)典的分泌性蛋白信號肽序列。目前已知的PBEF功能有：①在B細胞發(fā)育的早期，PBEF可增強干細胞因子和IL-7的促前B細胞克隆形成，在B細胞的分化與成熟中發(fā)揮重要作用；②PBEF具有抗凋亡作用；③PBEF具有煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(nicot inamide phosphoribosy tran-ferase，NAmPRTase)的活性，參與煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的合成；④PBEF是與細胞周期相關(guān)的蛋白；⑤與分娩有關(guān)等。

上述這些因子分別和內(nèi)分泌神經(jīng)中樞、腎上腺、胰島、骨骼肌、肝臟、心肌及血管內(nèi)皮等細胞進行脂一腦、脂一胰、脂一肌及脂一肝等的對話，形成復雜反饋網(wǎng)絡(luò)，以維持糖脂代謝，調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮功能以及機體的免疫功能等。

5．2脂肪細胞的創(chuàng)傷修復功能：瘦素通過刺激JNK信號轉(zhuǎn)導途徑促發(fā)轉(zhuǎn)錄蛋白活性，并將細胞外刺激信號轉(zhuǎn)導入細胞核內(nèi)，通過細胞外信號調(diào)節(jié)激酶磷酸化，使傷口邊緣角質(zhì)形成細胞的增殖能力明顯增強。除了瘦素外，脂肪細胞分泌的TNF-a、IL-6及IL-8等也參與創(chuàng)傷修復中的炎癥介導反應。纖溶酶原激活物抑制物－1、血管緊張素原、性激素類(特別是雌激素)、視黃醇結(jié)合蛋白質(zhì)、脂蛋白脂酶、抵抗素和游離脂肪酸等都與創(chuàng)傷修復有關(guān)。

5．3脂肪細胞的免疫功能：瘦素可以刺激人外周T淋巴細胞活化和增殖，促使細胞表面活化標記膜分子在T淋巴細胞上表達，受刺激后的T淋巴細胞產(chǎn)生更多的Thl細胞因子如IL-22、干擾素一Y，使T細胞向Thl細胞分化。瘦素還可體外誘導單核細胞表達促炎細胞因子IL26和TNF-a，從而活化淋巴細胞，誘導巨噬細胞表達粒細胞和巨噬細胞集落刺激因子GM-CSF、G-CSF，刺激粒細胞的功能。

瘦素和脂聯(lián)素還可刺激脂肪組織本身分泌IL-1 B、IL-6、TNF-a和前列腺素－2釋放，該作用可被抗炎因子RKl／2促分裂原活化蛋白激酶抑制因子U0126、PPAR—y配體曲格列酮和NF—KB抑制劑BAY 11-7082抑制鑒于瘦素的免疫功能，有人提出將瘦素作為免疫治療的新靶點。

6 脂肪細胞的凋亡

細胞凋亡的主要特征是細胞皺縮、核固縮、膜泡狀化、凋亡小體形成以及DNA片段化。由于脂肪細胞中充滿大量脂滴以及極小的核漿比值，可阻止凋亡的特征性的胞漿改變(皺縮及凋亡小體形成)，使凋亡的特征性改變不明顯，再加上脂肪密度小，易漂浮在液面，操作不易洗滌和分離，用一般的方法很難檢測到脂肪細胞凋亡，故脂肪細胞凋亡的研究起步較晚。目前與脂肪細胞凋亡相關(guān)的基因主要有Bcl-2家族和細胞凋亡抑制蛋白及Caspase家族。與脂肪細胞凋亡相關(guān)的因子有脂肪細胞局部作用的因子，如過氧化物增殖因子激活的受體一Y(PPAR-v)及其配體腫瘤壞死因子－Q(TNF-Q)、生長因子、胰島素及視黃醇(retinoids)等，而中樞作用因子研究較多的有瘦素(1eptin)，神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y，NPY)類胰高血糖素一l，5一羥色胺等。其中關(guān)于瘦素，新近研究發(fā)現(xiàn)，雄性鼠在高脂喂養(yǎng)5周或15周后出現(xiàn)瘦素敏感性下降，這說明高脂喂養(yǎng)可能引起瘦素誘導的脂肪細胞凋亡敏感性下降，而這種下降有性別差異。與脂肪細胞凋亡有關(guān)的其他影響因素還有cAMP反應元件結(jié)合蛋白(cREB)半乳凝集素(galectins)等。脂肪細胞的凋亡受多種因子的影響，機體也通過因子問相互作用促進或抑制調(diào)節(jié)脂肪細胞的凋亡。

編輯／李陽利

(注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。)