从人类间充质干细胞衍生出的白色和棕色类似脂肪细胞中脂质部分的脂肪酸组成

《Adipocyte》：Fatty acid composition of lipid fractions in white- and brown-like adipocytes derived from human mesenchymal stem cells

本研究比较了人骨髓间充质干细胞分化出的白色类似（WLAs）和棕色类似（BLAs）脂肪细胞的脂质组学特征，发现BLAs富含单不饱和脂肪酸（如油酸）且多不饱和脂肪酸（如亚油酸）减少，而WLAs相反。这些差异反映了各自的代谢功能，为肥胖和代谢性疾病的治疗提供了新方向。

　　脂肪组织在维持能量平衡和代谢调节中扮演着关键角色，主要由两种功能不同的细胞类型组成：白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞。白色脂肪细胞主要负责能量的长期储存，而棕色脂肪细胞则富含线粒体，具有独特的产热能力。尽管这两种脂肪细胞在功能和结构上存在显著差异，但目前对于从人类间充质干细胞（MSCs）分化而来的白色样脂肪细胞（WLAs）和棕色样脂肪细胞（BLAs）的脂质组学特征仍缺乏全面的了解。本研究通过分析不同脂质组分（包括磷脂、甘油三酯和游离脂肪酸）的脂肪酸组成，揭示了WLAs和BLAs在脂质代谢方面的显著差异，为理解脂肪细胞功能的多样性以及其在肥胖和代谢性疾病中的作用提供了新的视角。

在研究过程中，研究人员从健康供体的皮下脂肪组织中分离出MSCs，并通过特定的诱导方案将其分化为WLAs和BLAs。分化后的细胞被用于脂质提取和分析，通过气相色谱技术测定不同脂质组分中的脂肪酸组成。这些数据被进一步用于计算与关键酶活性相关的指数，包括脂肪酸去饱和酶1（SCD1）活性、脂肪酸延长反应以及ω6脂肪酸合成能力。研究发现，BLAs在多种脂质组分中表现出显著的脂肪酸组成变化，如在磷脂、甘油三酯和游离脂肪酸中，单不饱和脂肪酸（如油酸）和饱和脂肪酸（如硬脂酸）的水平显著升高，而多不饱和脂肪酸（如亚油酸）则明显降低。相比之下，WLAs在脂肪酸组成上表现出更大的变化幅度，其中油酸的水平可以增加至15倍，而饱和脂肪酸如棕榈酸则减少67%至82%。此外，SCD1活性和脂肪酸延长指数在WLAs中显著升高，而ω6脂肪酸合成指数则在BLAs中被显著抑制。这些发现表明，WLAs和BLAs在脂质代谢方面具有截然不同的特性，反映了它们在能量储存和代谢灵活性上的功能差异。

在实验设计中，研究人员首先通过流式细胞术对MSCs的表面标记物进行了分析，以确认其未分化状态。随后，通过相衬显微镜观察了分化后细胞的形态学变化，其中WLAs呈现出典型的单个大脂滴结构，而BLAs则表现出多孔的多脂滴结构，这与它们在功能上的区别相一致。为了进一步验证BLAs的产热特性，研究团队还检测了UCP1和CPT1b的mRNA和蛋白表达水平。结果显示，BLAs中的UCP1和CPT1b表达水平显著高于MSCs和WLAs，表明其具有更强的产热和脂肪酸氧化能力。此外，通过测量细胞裂解物中的柠檬酸合酶活性，研究人员评估了线粒体功能的变化，发现BLAs的线粒体活性明显增强，这与其代谢特征相吻合。

研究还深入分析了不同脂质组分中脂肪酸的具体变化。在磷脂组分中，BLAs显示出显著降低的棕榈酸和亚油酸水平，同时油酸和硬脂酸的含量显著增加。这种脂肪酸组成的改变可能有助于增强细胞膜的稳定性，同时调节膜的流动性，从而支持脂肪细胞的信号传导和功能。而WLAs则表现出更大的脂肪酸变化幅度，其中油酸的水平可以增加至15倍，棕榈酸的水平则减少67%至82%。这种趋势与脂肪细胞在能量储存中的功能相匹配，表明WLAs更倾向于将脂肪酸储存为脂滴，而不是用于产热。在甘油三酯组分中，BLAs显示出较高的油酸和硬脂酸含量，而棕榈酸和亚油酸的水平则显著降低。这可能意味着BLAs在代谢过程中更倾向于将脂肪酸转化为能量，而非储存。而在游离脂肪酸组分中，BLAs表现出显著增加的油酸和硬脂酸水平，同时亚油酸的含量显著减少，这种变化可能有助于增强线粒体功能和产热能力。

通过对不同脂质组分中脂肪酸组成的变化进行分析，研究人员进一步计算了SCD1活性、脂肪酸延长反应和ω6脂肪酸合成指数。结果显示，在磷脂组分中，BLAs的SCD1活性和脂肪酸延长指数显著升高，而ω6脂肪酸合成指数则显著降低。这种变化可能反映了BLAs在脂质代谢中的适应性策略，即通过增加膜的流动性来支持产热功能。而在甘油三酯组分中，BLAs的SCD1活性和脂肪酸延长指数显著下降，这可能表明它们在脂质储存方面的功能较弱，而更倾向于将脂肪酸用于能量代谢。在游离脂肪酸组分中，BLAs的SCD1活性和脂肪酸延长指数同样显著升高，这可能与线粒体的激活和脂肪酸氧化能力增强有关。

研究还指出，WLAs和BLAs在脂肪酸代谢上的差异可能与其在代谢疾病中的作用密切相关。例如，WLAs的脂肪酸组成更倾向于支持能量储存，而BLAs则表现出更高的代谢灵活性和产热能力。这种差异可能与脂肪细胞在肥胖和糖尿病等疾病中的功能变化有关，因为脂肪细胞的“白化”或“褐化”被认为是这些疾病发生的重要机制之一。此外，研究还提到，不同脂质组分中的脂肪酸变化可能影响细胞膜的结构和功能，从而调节脂肪细胞的信号传导和代谢活动。例如，磷脂膜中单不饱和脂肪酸的增加可能有助于增强膜的流动性，从而支持产热蛋白的活性。

值得注意的是，研究中使用的MSCs来源于同一供体，这可能会受到个体差异的影响，导致实验结果在更大群体中具有一定的局限性。然而，这种单供体的研究方法也确保了实验的遗传一致性和可控性，使得研究人员能够更准确地识别与代谢相关的生物学效应。因此，这些数据为未来研究提供了基础，未来的研究可以进一步考虑个体差异，以更全面地理解脂肪细胞功能的多样性。

综上所述，本研究通过分析从MSCs分化而来的WLAs和BLAs的脂质组成，揭示了这两种脂肪细胞在脂质代谢上的显著差异。这些差异不仅反映了它们在能量储存和产热功能上的不同，还可能为未来针对脂肪组织的代谢疾病治疗策略提供新的思路。例如，通过调节脂肪酸去饱和酶的活性或增强线粒体的灵活性，可以有望改善代谢健康，减少肥胖和相关疾病的发病率。此外，研究结果还强调了脂肪细胞在代谢调控中的重要性，提示脂质代谢的改变可能是肥胖和代谢性疾病的重要诱因之一。