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为探究哺乳动物米色脂肪细胞适应寒冷环境的机制，尤其是缺乏功能性解偶联蛋白 1（UCP1）的猪，研究人员对藏猪和巴马猪进行研究。通过单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq），发现藏猪特有的细胞亚群，明确其在冷适应中的作用，拓宽了对米色脂肪生物学的理解。
在哺乳动物的奇妙世界里，脂肪组织可不只是储存能量的 “仓库”，它还在调节全身代谢中发挥着关键作用。其中，产热的米色脂肪细胞在适应寒冷环境方面有着卓越的能力，但背后的细胞机制却一直是个未解之谜，特别是在猪这种缺乏功能性解偶联蛋白 1（UCP1）的动物身上。这一知识空白，就像蒙在脂肪细胞研究领域的一层迷雾，阻碍着人们对脂肪代谢和动物适应环境机制的深入理解。为了揭开这层迷雾，中国农业科学院等研究机构的研究人员展开了一项深入的研究。他们的研究成果发表在《BMC Biology》上，为我们理解脂肪组织的奥秘带来了新的曙光。
研究人员主要运用了单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq）技术。他们选取了藏猪（耐寒品种）和巴马猪（怕冷品种）作为研究对象，将断奶后的仔猪分别置于 4°C 的寒冷环境中 3 天，同时设置室温对照组。随后，收集两组猪的皮下腹股沟脂肪组织（IAT）和肾周脂肪组织（PAT）进行 snRNA-seq 分析。
研究结果如下：
- 冷暴露后猪脂肪组织出现多室脂肪细胞：对冷暴露前后的脂肪组织进行组织学分析，H&E 染色结果显示，冷处理后的藏猪和巴马猪的 IAT 和 PAT 中均观察到多室脂滴，且米色细胞表面标记 CD137 呈阳性染色，这表明短期冷暴露可使两种猪的脂肪组织发生棕色化。
- snRNA-Seq 揭示猪脂肪组织的异质性：通过 snRNA-seq 分析，研究人员鉴定出 19 个转录上不同的细胞簇，并将其分为 8 种主要细胞类型，包括成纤维脂肪祖细胞（FAPs）、脂肪细胞（ADs）等。进一步对 FAPs 和 ADs 进行亚群注释，发现 FAPs 可分为 7 个亚群，ADs 可分为 6 个亚群，不同亚群具有不同的基因表达特征和功能。
- DKK3 影响脂肪生成的 depot-dependent 方式：构建 UMAP 图分析发现，PAT 中含有更多的多能 FAPs（pluFAPs），且其在 PAT 中的高表达基因 DKK3 可促进脂肪生成，在 IAT 中则抑制脂肪生成，说明 DKK3 以 depot-dependent 方式影响脂肪生成。
- 藏猪 PAT-derived preADs 中富集适应性产热相关基因：对不同脂肪库的前脂肪细胞（preADs）进行基因表达分析，发现藏猪 PAT-derived preADs 中适应性产热的 GO 术语富集，且存在与棕色脂肪细胞分化、产热和线粒体相关的基因，而巴马猪中未发现此现象。
- 藏猪 IAT 中的 C12 细胞是潜在的米色脂肪细胞前体：伪时间分析表明，藏猪 IAT 来源的 FAPs 有两种分化命运，其中 C12 细胞（PDGFRα+EBF2High细胞）是藏猪 IAT 特有的潜在米色脂肪细胞前体，且富含与血管生成和米色脂肪生成相关的基因。
- 藏猪和巴马猪的 ADs 细胞组成存在差异：分析不同脂肪库和品种的 ADs 细胞组成，发现藏猪的 IAT 和 PAT 具有相似的 ADs 谱，而巴马猪存在脂肪库特异性特征。此外，在藏猪中发现了独特的 Cluster 11（ADIPOQ+HIF1AHigh细胞），其富含与冷诱导产热、棕色脂肪细胞分化等相关的基因；而 Cluster 9 主要存在于巴马猪的 PAT 中，与脂质生物合成和代谢过程相关。
- 冷暴露诱导藏猪更强的细胞和转录反应：冷暴露后，两种猪的脂肪组织均发生重塑，LGA 细胞减少，TGA 和 LYA 细胞增加，但藏猪的反应更强，且 RNA 速度分析表明冷暴露可能诱导藏猪的从头米色脂肪生成。
- BMP7 正向调节猪米色脂肪细胞功能：GO 分析发现，PDGFRα+EBF2High细胞中高表达的基因与 BMP 信号通路相关，其中 BMP7 在该细胞中特异性高表达。实验表明，BMP7 可促进猪原代 SVFs 向米色脂肪细胞分化，并增强其产热能力。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功绘制了猪脂肪组织在单细胞核水平的转录组图谱，揭示了脂肪组织在不同脂肪库和品种间的细胞异质性和功能多样性。研究人员还发现了藏猪特有的两个 “产热” 细胞群体 PDGFRα+EBF2High和 ADIPOQ+HIF1AHigh，它们在藏猪应对寒冷环境中起着重要作用。此外，研究还揭示了 BMP7 在猪米色脂肪细胞分化中的关键作用，这使得猪成为研究米色脂肪介导的抗肥胖功能的良好大动物模型。这些发现不仅为理解脂肪组织在维持能量平衡中的生理作用提供了有力证据，也为拓展对哺乳动物棕色 / 米色脂肪生物学的理解提供了宝贵资源，对猪产业和人类健康研究具有重要意义。
