引言
在人体维持能量平衡和体温调节的过程中，脂肪组织扮演着至关重要的角色。长期以来，科学家们认为棕色和米色脂肪细胞主要通过解偶联蛋白1 (UCP1) 介导的产热机制来调节能量平衡。然而，近年来的研究表明，可能存在UCP1独立的,依赖ATP无效循环产热机制。这一发现尤其引起了研究者们的兴趣，因为人类的UCP1表达水平普遍较低且个体间差异显著。这种情况促使科学家们探索是否存在其他类型的产热细胞，以及它们如何在人体能量代谢中发挥作用。
2024年7月30日，瑞士苏黎世联邦理工学院的 Christian Wolfrum 实验室在 Cell Metabolism 上发表了文章 Single-nucleus transcriptomics identifies separate classes of UCP1 and futile cycle beige cells 。他们利用先进的单核RNA测序技术，对小鼠和人类的皮下脂肪组织进行了深入分析。研究团队 在小鼠皮下脂肪组织中发现了一种新的产热脂肪细胞亚群，并将其命名为P2细胞。 这些P2细胞具有独特的 基因表达谱 ，富含ATP合成酶和氧化磷酸化相关基因，但UCP1的表达水平较低。研究人员发现这些细胞通过ATP依赖的 无效循环 来产热，而不是依赖传统的UCP1介导的解偶联产热机制。
为了进一步验证P2细胞在产热中的作用，研究团队进行了一系列实验。他们发现，当在小鼠体内选择性地消除P2细胞时，这些小鼠的能量消耗显著降低，且在寒冷环境中维持体温的能力明显下降。这一发现强有力地证明了P2细胞在能量代谢中的重要作用。特别值得注意的是，即使在UCP1基因敲除的小鼠中，P2细胞仍然能够发挥其产热功能，这为解释UCP1缺失小鼠仍能适应寒冷环境提供了新的解释。
在人类深颈部脂肪组织中，研究者们发现了一种与小鼠P2细胞相似的细胞亚群，被命名为H-Ad-3。团队发现H-Ad-3细胞的丰度与个体在寒冷环境下的产热能力呈正相关。这一发现揭示了H-Ad-3细胞可能是人类适应寒冷环境的重要组成部分。更进一步，研究人员分析了超过1000名参与者的皮下脂肪组织样本，发现H-Ad-3细胞的比例与多项重要的代谢健康指标 （如体质指数、空腹血糖、糖化血红蛋白水平等） 呈负相关，暗示这些细胞可能在人体整体代谢健康中扮演着重要角色。
模式图（Credit: Cell Metabolism ）
在同期，哈佛大学医学院 Dana-Farber 癌症研究所的 Bruce Spiegelman 团队发表了背靠背文章 Development of a functional beige fat cell line uncovers independent sub classes of cells expressing UCP1 and the futile creatine cycle ，报道了类似的机制。他们通过开发新的功能性米色脂肪细胞系,并结合单细胞克隆分析，发现了一种独特的脂肪细胞亚群。这些细胞高表达组织非特异性碱性磷酸酶 (TNAP) ，但UCP1表达较低。进一步研究表明，这些细胞主要通过ATP依赖的肌酸无效循环产热，而不是经典的UCP1介导的解偶联产热。
模式图 （Credit: Cell Metabolism ）
这项研究拓展了我们对能量代谢调控的认识。同时，这一发现为长期困扰科学家的问题——为什么UCP1缺失的小鼠和UCP1表达低的人类仍能进行有效的产热——提供了合理解释。 此外，P2/H-Ad-3细胞的发现为开发针对肥胖和代谢疾病的新疗法提供了潜在的靶点。这项研究也强调了脂肪组织异质性在能量代谢中的重要性，提示我们需要更全面地考虑脂肪组织的多样性功能。
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.07.005
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.07.002
责编 |探索君
排版|探索君
文章来源|「BioArt」
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