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棕色脂肪组织 1 脂肪组织的分类及功能棕色脂肪组织研究的新进展 2 脂肪组织 adiposetissue AT 主要由大量群集的脂肪细胞构成 由疏松结缔组织分隔成小叶 根据脂肪细胞结构和功能的不同 脂肪组织分为两类 WAT BAT 3 白 黄 色脂肪组织 WAT 黄色 在某些哺乳动物呈白色 即通常所说的脂肪组织 它由大量单泡脂肪细胞集聚而成 细胞中央有一大脂滴 胞质呈薄层 位于细胞周缘 包绕脂滴 在HE切片上 脂滴被溶解成一大空泡 胞核扁圆形 被脂滴推挤到细胞一侧 连同部分胞质呈新月形 黄色脂肪组织主要分布在皮下 网膜和系膜等处 约占成人体重的10 功能 是体内最大的贮能库 参与能量代谢 并具有产生热量 维持体温 缓冲保护和支持填充等作用 在一般正常情况下 人体所消耗的能源物质60 80 来自体内的糖分 在短期饥饿情况下 则主要由体内的脂肪供能 4 棕色脂肪组织 BAT 棕色其特点是组织中有丰富的毛细血管 脂肪细胞内散在许多小脂滴 线粒体大而丰富 核圆形 位于细胞中央 这种脂肪细胞称为多泡脂肪细胞 棕色脂肪组织在成人极少或无 新生儿及冬眠动物较多 在新生儿主要分布在肩胛间区 腋窝及颈后部等处 主要功能是 在寒冷的刺激下 棕色脂肪细胞内的脂类分解 氧化 散发大量热能 有利于新生儿的抗寒和维持冬眠动物的体温 而不转变为化学能 这一功能受交感神经调节 5 脂肪组织的分类及功能棕色脂肪组织研究的新进展 6 棕色脂肪组织的再认识 棕色脂肪组织在成人极少或无 过去一直认为在成人无活性2004年 Truong用氟脱氧葡萄糖 正电子发射体层摄影 FDG PET 首次发现肿瘤和成人体内存在着有活性的BAT 通过使用PET扫描仪观察到亮的很小的区域 那些就是人体内的棕色脂肪组织 它们非常活跃地消耗葡萄糖 以产生热量 因此在PET扫描仪上显示是亮的 2008年底Science杂志公布了该刊评出的2008年度十大科学突破 其中一项 棕色脂肪2012年ADA年会上 班廷奖 棕色脂肪 7 WAT与BAT的对比 8 2012班廷奖 2012班廷奖授与哈佛医学院和波士顿Dana Farber癌症研究所的细胞生物学 医学教授BruceSpiegelman博士 表彰他在脂肪调控方面的系列研究他以 脂肪生成的转录控制 代谢性疾病的新治疗TranscriptionalControlofAdipogenesis TowardaNewGenerationofTherapeuticsforMetabolicDisease 为题 作了精彩报告 叙述了一种新发现的糖代谢关键调节激素 Irisin和第3类型脂肪 浅棕色脂肪组织 Beigefatcell 9 2012班廷奖 Spiegelman博士谈到 长期以来 我们在很大程度上忽视了成人中也存在大量棕色脂肪组织沉积 目前的研究是试图了解棕色脂肪在能量代谢中作用并寻求增加棕色脂肪组织的方法 10 浅棕色脂肪组织 Beigefatcell 2008年 Spiegelman博士研究小组发现 体内存在第3类脂肪组织类型 即浅棕色脂肪 其表现为棕色脂肪和白色脂肪的双重属性 Spiegelman博士认为 浅棕色脂肪可改善动物代谢健康 在人类 脂肪 棕色化 与运动相关 11 脂肪组织调节因子 Spiegelman博士的团队已发现多种脂肪组织调节因子 包括PRDM16 PGC 1 Fndc5和Irisin等 12 PRDM16 PRDM16水平升高可使白色脂肪转为浅棕色脂肪 具有十分重要的意义 通过使小鼠白色脂肪 棕色化 可增加其葡萄糖耐受 PRDM16可调控棕色脂肪细胞前身转变为肌肉组织 也可使原始肌肉组织转化为棕色脂肪 13 PGC 1 众所周知 运动可诱发各种有益的变化 包括改善糖代谢 但一直不清楚导致这些变化的途径 最近的研究工作表明 线粒体生成的调节因子PGC 1 起到了关键作用 在小鼠和人类 剧烈运动时PGC 1 表达增加 线粒体生物合成增加 氧化增强 血管形成增加 从而具有抗氧化应激作用 PGC 1 在调节线粒体生物合成中起重要作用 在白色脂肪转化成棕色脂肪的过程中发挥关键作用 在组织培养中 PGC 1 刺激葡萄糖的摄取和血管形成 并具有抗肌营养不良和萎缩的效果 PGC 1 促进1型肌肉细胞向2型肌肉细胞转化 14 Fndc5 新的研究还提示 运动可产生一种分泌性蛋白质分子Fndc5 能提高具有燃烧能量功能的浅棕色脂肪数量 Fndc5基因mRNA序列在人与小鼠之间完全相同 它与胰岛素之间有85 同源性 而与胰高血糖素之间有90 同源性 肥胖小鼠接受带有Fndc5基因的腺病毒转染后 增加了葡萄糖耐量和能量的动态平衡 FNDC5在肌肉 心脏和中枢神经系统很丰富FNDC5是运动和PGC 1 诱导的蛋白质 被切割释放出112个氨基酸的多肽 IRISIN 15 Irisin Fndc5能够裂解释放出具有112个氨基酸的多肽 该研究小组将其命名为新发现的激素 Irisin 取名自希腊彩虹女神Iris Irisin在人类和小鼠中100 同源在组织培养中 Irisin增加了300 的细胞呼吸 对于肥胖人群 运动训练4周后循环中Irisin增加40 60 Spiegelman博士指出 Irisin可致白色脂肪 棕色变 反应 可优先作用于beige细胞 减少代谢性疾病发生 irisin可使胰岛素水平下降 糖水平改善 Irisin可作用在其他组织 如脑 肝 心脏 骨骼肌等 从而对某些疾病治疗中起作用 16 2012ADA其他学者 Stockholm大学的JanNedergaard博士说 棕色脂肪组织 BAT 可以消耗热量 其数量与肥胖的程度成反比 随着年龄的增加 BAT减少 人们变得更加肥胖和容易发生糖尿病 刺激性荷尔蒙随年龄减少 BAT随之被抑制 这可能是肥胖症和糖尿病随着年龄风险增加的部分原因 当然 这些尚未在临床研究中被证实 17 2012ADA其他学者 芬兰TurkuPET中心的KirsiA Virtanen博士的演讲内容是 人类棕色脂肪的激活与调节 他说 我们为了观察到BAT的代谢状况 采用寒冷来刺激BAT 并非指温室效应 而是人们将室内环境暖化 所以棕色脂肪无须增长Virtanen博士及其同事同时发现 胰岛素刺激作用同样可以激活棕色脂肪组织代谢 研究者总结说 胰岛素在棕色脂肪里增高的代谢作用水平与在骨骼肌里发挥的作用相近 这是因为棕色脂肪细胞本身就与肌肉来源于同一个细胞系 胰岛素是人类棕色脂肪很好的激动剂 18 2012ADA其他学者 Methodist医院研究所的WillaHsueh博士讲的是 棕色脂肪的种族差异性 Hsueh博士说 我们在Mtethodist医院采用检查血糖摄取的PET扫描仪作了一项回顾性研究 在相同的室温 使用的是相同的扫描仪 由于休斯顿是一个多种族的城市 因此研究包括白种人 亚洲人 非洲裔美国人和墨西哥裔美国人 研究在一年内观察了1300例患者 结果显示 墨西哥裔美国人和亚洲人的BAT发生率高于非洲裔美国人 白种人最低 因此 种族应该是棕色脂肪组织产生的一个重要影响因子 因此再进一步作遗传学研究以探讨基因与BAT的相关性是很有意义的 19 BAT的价值 以毒攻毒 用脂肪 BAT 减脂肪 WAT 用生长激素和其它生长因子刺激成年人的干细胞 可以诱