引言
在人體維持能量平衡和體溫調節的過程中，脂肪組織扮演著至關重要的角色。長期以來，科學家們認為棕色和米色脂肪細胞主要透過解偶聯蛋白1 (UCP1) 介導的產熱機制來調節能量平衡。然而，近年來的研究表明，可能存在UCP1獨立的,依賴ATP無效迴圈產熱機制。這一發現尤其引起了研究者們的興趣，因為人類的UCP1表達水平普遍較低且個體間差異顯著。這種情況促使科學家們探索是否存在其他類別的產熱細胞，以及它們如何在人體能量代謝中發揮作用。
2024年7月30日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的 Christian Wolfrum 實驗室在 Cell Metabolism 上發表了文章 Single-nucleus transcriptomics identifies separate classes of UCP1 and futile cycle beige cells 。他們利用先進的單核RNA測序技術，對小鼠和人類的皮下脂肪組織進行了深入分析。研究團隊 在小鼠皮下脂肪組織中發現了一種新的產熱脂肪細胞亞群，並將其命名為P2細胞。 這些P2細胞具有獨特的 基因表現譜 ，富含ATP合成酶和氧化磷酸化相關基因，但UCP1的表達水平較低。研究人員發現這些細胞透過ATP依賴的 無效迴圈 來產熱，而不是依賴傳統的UCP1介導的解偶聯產熱機制。
為了進一步驗證P2細胞在產熱中的作用，研究團隊進行了一系列實驗。他們發現，當在小鼠體內選擇性地消除P2細胞時，這些小鼠的能量消耗顯著降低，且在寒冷環境中維持體溫的能力明顯下降。這一發現強有力地證明了P2細胞在能量代謝中的重要作用。特別值得註意的是，即使在UCP1基因剔除的小鼠中，P2細胞仍然能夠發揮其產熱功能，這為解釋UCP1缺失小鼠仍能適應寒冷環境提供了新的解釋。
在人類深頸部脂肪組織中，研究者們發現了一種與小鼠P2細胞相似的細胞亞群，被命名為H-Ad-3。團隊發現H-Ad-3細胞的豐度與個體在寒冷環境下的產熱能力呈正相關。這一發現揭示了H-Ad-3細胞可能是人類適應寒冷環境的重要組成部份。更進一步，研究人員分析了超過1000名參與者的皮下脂肪組織樣本，發現H-Ad-3細胞的比例與多項重要的代謝健康指標 （如體質指數、空腹血糖、糖化血紅蛋白水平等） 呈負相關，暗示這些細胞可能在人體整體代謝健康中扮演著重要角色。
模式圖（Credit: Cell Metabolism ）
在同期，哈佛大學醫學院 Dana-Farber 癌癥研究所的 Bruce Spiegelman 團隊發表了背靠背文章 Development of a functional beige fat cell line uncovers independent sub classes of cells expressing UCP1 and the futile creatine cycle ，報道了類似的機制。他們透過開發新的功能性米色脂肪細胞系,並結合單細胞複制分析，發現了一種獨特的脂肪細胞亞群。這些細胞高表達組織非特異性堿性磷酸酶 (TNAP) ，但UCP1表達較低。進一步研究表明，這些細胞主要透過ATP依賴的肌酸無效迴圈產熱，而不是經典的UCP1介導的解偶聯產熱。
模式圖 （Credit: Cell Metabolism ）
這項研究拓展了我們對能量代謝調控的認識。同時，這一發現為長期困擾科學家的問題——為什麽UCP1缺失的小鼠和UCP1表達低的人類仍能進行有效的產熱——提供了合理解釋。 此外，P2/H-Ad-3細胞的發現為開發針對肥胖和代謝疾病的新療法提供了潛在的靶點。這項研究也強調了脂肪組織異質性在能量代謝中的重要性，提示我們需要更全面地考慮脂肪組織的多樣性功能。
參考文獻
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.07.005
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.07.002
責編 |探索君
排版|探索君
文章來源|「BioArt」
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