如果说存在一些细胞可以将燃烧糖分,将能量转化为热量,那对于这种细胞的研究应该是非常具有吸引力的。
脂肪通常被认为是以脂质形式储存能量的介质,但这只是白色脂肪细胞的作用。身体还含有第二种脂肪,燃烧储存在营养物中的能量产生热量,使机体能够在寒冷的环境中保持体温。最近一篇发表于《nature》上的论文,确定了以前未鉴定过的产热脂肪细胞类型,这些细胞衍生自迄今未知的细胞谱系,并且主要燃烧糖,而不是像大多数产热脂肪细胞那样即燃烧糖和又燃烧脂质。这一发现可以为减肥开辟新的治疗方法。
该文章报告了一种米色脂肪细胞,其在没有β-肾上腺素能受体信号传导的情况下在慢性冷适应中起关键作用。这种米色脂肪在发育起源和调节方面不同于传统的米色脂肪,并且显示出能增强葡萄糖氧化,因此,将其称为糖酵解米色脂肪。该研究还揭示了一种非规范的适应性机制,通过该机制,热应激诱导祖细胞可塑性,并募集能量稳态和存活所需的不同形式的产热细胞。
作者使用缺乏所有三种β-肾上腺素能受体小鼠模型激活产热脂肪的替代途径,在β-less和野生型对照小鼠逐渐适应15℃的温和寒冷条件后,分析它们的适应性生热反应,发现在β-less小鼠在寒冷条件下仍然生产了一些米色脂肪细胞。
作者对无β-小鼠的脂肪组织中的基因表达进行鉴定,发现与缺乏β-肾上腺素能受体的脂肪组织相比,参与肌肉发育的基因在对照动物中的表达更高。研究者通过基因工程改造,使得表达Myod基因(编码MyoD蛋白并且通常在肌细胞前体中表达)的细胞被荧光蛋白标记。然后他们使用药物阻断β-肾上腺素能信号传导,并将小鼠暴露于微冷环境,然后追踪表达MyoD的细胞及其分裂的细胞。该谱系追踪实验显示,一些表达MyoD的细胞产生一组米色脂肪细胞,这表明肌细胞前体可以重编程为特定的米色脂肪细胞。
当作者分析细胞的基因表达谱时,发现这一米色脂肪的细胞不同于传统的米色脂肪细胞,该细胞中参与糖和碳水化合物代谢以及糖酵解(葡萄糖产生能量的过程)的许多基因的表达水平提高。因此,作者将细胞称为糖酵解米色脂肪(g-beige fat)。该研究还证实了转录因子GABPα驱动表达MyoD的祖细胞分化成糖酵解米色脂肪细胞。作者最后证明了糖酵解米色脂肪在小鼠中的生理作用主要是燃烧糖来产生热量。
这项研究证实了成熟脂肪由各种细胞类型组成,可能存在棕色,米色甚至白色脂肪细胞的其他亚群。这些细胞类型可能在调节全身新陈代谢方面具有不同的作用。糖酵解米色脂肪的发现还可能改善糖酵解调控,有利于治疗2型糖尿病。
鉴于目前的肥胖症比较流行,发现糖酵解米色脂肪可能会提供一种安全有效的方式来治疗肥胖症。