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被小肥肉感動了?《細胞》子刊:為修復皮膚損傷,脂肪細胞主動“減肥”
原創 奇點糕 奇點網
今天善良可愛的奇點糕又帶來了大家喜歡的東西——善良可愛的小肥肉。
當然,奇點糕也知道,對于有些讀者來說↓
頂級期刊科研成果(×)
不減肥的理由(√)
脂肪讓人又愛恨又恨。滿滿裝著脂肪酸的脂肪細胞其實不只是儲存能量,近年來的研究發現,脂肪細胞對皮膚、乳腺、骨髓等組織發揮正常功能都有關鍵作用[1-3]。
之前奇點糕出品過一篇脂肪細胞以身堵傷口英雄事跡的貼身記錄,但仔細了解過脂肪細胞的故事之后,奇點糕忍不住又要為背負罵名的小肥肉鼓掌了。
近期,《細胞·干細胞》雜志刊登了一項來自耶魯大學科研團隊的研究成果,科學家們發現,在皮膚受損之后,真皮層脂肪會自我分解釋放脂肪酸,誘導巨噬細胞免疫;脂肪細胞吐出存貨,更是會變身為成纖維細胞,修補皮膚的損傷[4]。
那句流行的話咋說,ai了ai了

組織的損傷修復是個很復雜的過程,需要多種細胞協調合作,脂肪細胞的重要戲份是近些年才被發現的。
脂肪細胞以甘油三酯的形式儲存能量,也會把它分解成脂肪酸來支持周圍細胞和組織的新陳代謝。有研究顯示,脂肪細胞來源的脂質具有刺激免疫的作用[5],并且前列腺素等脂類物質也有助于組織的修復[6]。
但是,這還不等于說脂肪細胞直接參與組織修復。
探究脂肪細胞在損傷中的具體角色,皮膚是個不錯的模型,今天這項研究也是在小鼠的皮膚中進行的。
考慮到脂肪的重要生理功能,我們不能直接把小鼠的所有脂肪細胞都消除,所以研究者們利用基因工程手段,在小鼠長大之后,特異性除去了真皮層的脂肪細胞。藥物誘導4天后,小鼠的皮下脂肪基本不見了,但總體重和其他脂肪組織沒什么變化。
此外,沒有皮下脂肪的小鼠的免疫細胞們表現也很正常。

接下來就要檢查一下這種被迫“瘦身”小鼠皮膚損傷修復的能力了。
經過檢查,研究者發現,沒有真皮脂肪細胞的小鼠,受傷1.5天之后,傷口處的巨噬細胞不知為何足足減少了55%,傷口的炎癥水平也比較低。同時,其他的免疫細胞動態和正常小鼠沒有區別。
當然了,研究者也專門測試了巨噬細胞本身的狀態,它們遷移的能力和表達細胞因子的水平都是很正常的。
看完微觀再看宏觀,沒有皮下脂肪的小鼠,整個傷口創面血管再生率降低了66%,5天時創面再生率降低了50%。而修復損傷相關的蛋白或成纖維細胞的功能是沒有問題的。

有沒有小肥肉,差別竟然這么大!在皮膚受損之后,脂肪細胞到底做了什么?
研究者密切追蹤了正常小鼠傷口附近的變化,發現在受損16小時時,脂肪細胞的平均大小有所增加,隨后急劇變小,距離創口850μm內的脂肪細胞數量沒有變化。依據此前的研究,脂肪細胞大小的變化與巨噬細胞浸潤有關[7],這次實驗也觀察到了同樣的現象。

脂肪細胞瘦身,那顯然是體內儲存的甘油三酯減少了。研究者瞄準了脂解過程的限速酶,ATGL。敲除了這種酶之后,果然受傷24小時后,傷口附近的飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸水平比正常情況低了50%。
僅抑制真皮脂肪細胞的脂解,也在受傷1.5天的時候減少了50%的巨噬細胞。不過大約3天后,已經看不出巨噬細胞減少了。受傷第5天,血管生成少了50%,不過第7天也就正常了。
鑒于真皮脂肪細胞脂解并不影響單核細胞或巨噬細胞的增殖,研究者猜測脂解可能會促進巨噬細胞的招募或分化。這部分機制還要留到以后去探索。
那么脂肪細胞瘦身是為了促進免疫咯?倒也不全是這樣。研究者追蹤了脂肪細胞的遷移之后發現,脂解發生之后,脂肪細胞才會移動到傷口處。
巨噬細胞是去清理傷口,脂肪細胞去干嘛呢?
研究者利用單細胞測序技術分析對比了移動到傷口的脂肪細胞、正常成熟脂肪細胞、肌成纖維細胞的基因表達譜。有意思的是,比起成熟脂肪細胞,這些而遠道而來的瘦身脂肪細胞反倒長得更像肌成纖維細胞。

對基因的進一步分析也顯示,遷移的脂肪細胞中與傷口愈合相關的基因表達很豐富,比如各種細胞因子和細胞外基質重構分子。
研究者還發現,這些脂肪細胞中,與細胞周期相關的轉錄因子和酶的表達也發生了變化。簡單來說,這些脂肪細胞放棄了自己脂肪細胞的身份,“回爐重造”成了肌成纖維細胞。但是它們也不是普通的肌成纖維細胞,具有更獨特的表達特征。
最后是本文的技術總結:皮膚受損之后,真皮脂肪細胞通過脂解調節巨噬細胞浸潤,促進傷口炎癥狀態;同時,真皮脂肪細胞的可塑性也發生變化,生成肌成纖維細胞修補傷口。

參考資料:
[1] Zwick, R.K., Rudolph, M.C., Shook, B.A., Holtrup, B., Roth, E., Lei, V., Van Keymeulen, A., Seewaldt, V., Kwei, S., Wysolmerski, J., et al. (2018). Adipocyte hypertrophy and lipid dynamics underlie mammary gland remodeling after lactation. Nat. Commun. 9, 3592.
[2] Shook, B.A., Wasko, R.R., Rivera-Gonzalez, G.C., Salazar-Gatzimas, E., Lo′ pez-Gira′ ldez, F., Dash, B.C., Mun? oz-Rojas, A.R., Aultman, K.D., Zwick, R.K., Lei, V., et al. (2018). Myofibroblast proliferation and heterogeneity are supported by macrophages during skin repair. Science 362, eaar2971.
[3] Zhou, B.O., Yu, H., Yue, R., Zhao, Z., Rios, J.J., Naveiras, O., and Morrison, S.J. (2017a). Bone marrow adipocytes promote the regeneration of stem cells and haematopoiesis by secreting SCF. Nat. Cell Biol. 19, 891–903.
[4] https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(20)30105-3#%20
[5] Tynan, G.A., Hearnden, C.H., Oleszycka, E., Lyons, C.L., Coutts, G., O’Connell, J., Corrigan, M.A., Lynch, L., Campbell, M., Callanan, J.J., et al. (2014). Endogenous oils derived from human adipocytes are potent adjuvants that promote IL-1a-dependent inflammation. Diabetes 63, 2037–2050.
[6] Nelson, A.M., Loy, D.E., Lawson, J.A., Katseff, A.S., Fitzgerald, G.A., and Garza, L.A. (2013). Prostaglandin D2 inhibits wound-induced hair follicle neogenesis through the receptor, Gpr44. J. Invest. Dermatol. 133, 881–889.
[7] Shook, B., Xiao, E., Kumamoto, Y., Iwasaki, A., and Horsley, V. (2016). CD301b+ Macrophages Are Essential for Effective Skin Wound Healing. J. Invest. Dermatol. 136, 1885–1891.
本文作者 | 代絲雨閱讀原文
原標題:《《細胞》子刊:被小肥肉感動了!科學家發現,為了修復皮膚的損傷,脂肪細胞竟然主動「減肥」,瘦身之后變身成纖維細胞填補傷口》
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