区分好脂肪与坏脂肪的标志物

　　

生物通报道：自从发现“并不是所有的脂肪细胞都一样的”以来，研究人员一直都在寻找一种可靠的方法，来区分所谓的“好”脂肪——代谢活跃的棕色脂肪细胞，和“坏”脂肪——相对惰性的白色脂肪细胞。到目前为止，区分棕色脂肪和白色脂肪的生物标志物，都是细胞内蛋白或分泌性蛋白质，这不利于全组织或活体研究。

最近，研究人员确定了3种脂肪细胞特异性的细胞表面标记，可在在小鼠和人类组织的白色脂肪细胞、棕色脂肪细胞或第三类脂肪细胞（米色脂肪细胞，beige fat cell）差异性表达。相关研究结果发表在2014年7月30日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志。

宾夕法尼亚大学的脂肪组织研究人员Patrick Seale没有参与这项工作，但是他指出：“这些标记物看起来非常有选择性，关键在于，它们是细胞表面标记，这使它们能够在将来应用于各种各样的研究。我认为，对于研究人员来说，这些标记将是一种重要的资源。”

白色脂肪以甘油三酯的形式储存能量，并且，根据它们在体内的位置，可能对健康有负面影响，从而导致胰岛素抵抗、代谢综合征和2型糖尿病。棕色脂肪细胞的形态和功能有所不同，能够燃烧储存为脂肪的能量，同时消耗葡萄糖。本文共同作者、慕尼黑亥姆霍兹中心糖尿病和肥胖症研究所的Siegfried Ussar称：“棕色脂肪和白色脂肪之间的一个主要差异是，棕色脂肪细胞具有更高数量的线粒体，也表达可燃烧能量并转化为热能的UCP1蛋白质。”

米色脂肪细胞也能燃烧能量，可以嵌入白色脂肪组织。所有三种脂肪细胞类型具有不同的基因表达谱，但很难从形态上将一种组织内的米色脂肪与棕色脂肪区分开来。

为了找到细胞表面的脂肪组织特异性蛋白质（而且是每种脂肪类型所独有的），研究人员首先挖掘公开可用的基因表达数据库，以发现模仿意义明确的脂肪细胞特异性蛋白质、脂联素和棕色脂肪特异性蛋白UCP1表达模式的基因。然后，研究人员在小鼠的各种组织中，检测了电脑搜索所得到的少数基因的表达。

Ussar及其同事发现了三种标记：ASC-1，一种氨基酸转运蛋白，富集在白色而不是米色或棕色脂肪细胞；PAT2，另一种氨基酸转运蛋白，在棕色和米色脂肪表达，而不是白色脂肪细胞或棕色脂肪细胞前体；P2RX5，一种嘌呤受体，大部分在棕色脂肪细胞中差异表达。

为了在人体组织中验证这些标记，研究小组评估了5名患者的活检切片，来自颈部的不同脂肪位置，并且，为了进一步验证，研究人员将这些标记与其他标记在其他10名患者的浅层和更深层脂肪沉着体中的表达，进行了比较。

瑞士苏黎世联邦理工大学的肥胖和营养研究人员Christian Wolfrum没有参与这项工作，但他指出：“这项研究的重要一点是，以一种平移的方法发现了这些标记，并证明它们能标记人脂肪细胞。大多数研究都是在小鼠和细胞系中进行的，但是很少是通过人体组织。”

这些标记的一个潜在应用是，棕色脂肪和米色脂肪的体内成像。本文共同作者、哈佛大学医学院Joslin糖尿病中心的C. Ronald Kahn称：“没有简单的、特异性的成像技术可以区分白色脂肪、棕色脂肪和米色脂肪。”只有复杂的和部分侵入性的正电子发射计算机断层扫描（CT-PET）技术被用来区分白色和棕色脂肪沉着体。但是Kahn称，这种技术是有限的，因为只有部分代谢活跃的棕色脂肪，才可以使用CT-PET检测。

Wolfrum说：“我们现在有可能指导生物标志物，来开发追踪和量化人类棕色脂肪的方法。我们能够筛选棕色脂肪群体，并快速评估治疗对棕色脂肪组织而不是脂肪活检的影响。”

Kahn及其同事还设想，这些标记有一天会被用来开发脂肪细胞亚型特异性药物传递系统。现在研究人员正在评估他们所发现的细胞表面蛋白的生理功能。

然而，Seale和Wolfrum警告说，棕色脂肪、白色脂肪和米色脂肪的性质，仍然有待商榷。

Seale称：“这一领域所面临的挑战之一是，确定不同脂肪细胞类型的标记。这项研究可能仅仅是个起点。可以设想，为这些脂肪细胞发育过程中的不同前驱阶段以及白色和棕色脂肪细胞不同亚型，确定一种标记物。”

（生物通：王英）

延伸阅读：《Diabetes》：棕色脂肪可预防糖尿病和肥胖

生物通推荐原文摘要：
ASC-1, PAT2, and P2RX5 are cell surface markers for white, beige, and brown adipocytes
Abstract: White, beige, and brown adipocytes are developmentally and functionally distinct but often occur mixed together within individual depots. To target white, beige, and brown adipocytes for diagnostic or therapeutic purposes, a better understanding of the cell surface properties of these cell types is essential. Using a combination of in silico, in vitro, and in vivo methods, we have identified three new cell surface markers of adipose cell types. The amino acid transporter ASC-1 is a white adipocyte–specific cell surface protein, with little or no expression in brown adipocytes, whereas the amino acid transporter PAT2 and the purinergic receptor P2RX5 are cell surface markers expressed in classical brown and beige adipocytes in mice. These markers also selectively mark brown/beige and white adipocytes in human tissue. Thus, ASC-1, PAT2, and P2RX5 are membrane surface proteins that may serve as tools to identify and target white and brown/beige adipocytes for therapeutic purposes.