鸟类皮肤发育中的两次脂肪生成浪潮与真皮可塑性

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Developmental Biology 2.5

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  为探究皮肤复杂结构构建机制,研究人员以鸡、鹌鹑、鸭等禽类皮肤为模型,研究脂肪组织发育。发现禽类皮肤存在皮下白色脂肪组织(SWAT)和真皮白色脂肪组织(DWAT),且有两次脂肪生成浪潮,鸭的脂肪生成更丰富,为皮肤可塑性机制研究奠定基础。

  
皮肤作为人体最大的器官,其复杂结构的形成机制一直是生物学领域的谜题。不同物种的皮肤在保持基本结构相似性的同时,又能根据环境展现出适应性差异,比如禽类的羽毛分布、脂肪囤积方式等。然而,皮肤中各组分如附属器、真皮肌肉、脂肪组织和血管如何相互作用、协同发育,目前尚不完全清楚。深入理解这些机制,不仅能揭示器官发育的奥秘,还可能为组织工程和临床疾病研究提供关键线索。

为了揭开这层面纱,来自相关研究机构的科研团队以禽类皮肤为研究对象,在《Developmental Biology》发表了一项颇具价值的研究。他们聚焦于禽类皮肤脂肪组织的发育过程,通过比较鸡、鹌鹑、鸭等不同禽类物种的差异,试图解析皮肤组分间的发育关联与适应性机制。

研究中,科研人员主要采用了以下关键技术方法:以 Hamburger–Hamilton(HH) staging system 对鸡胚胎发育阶段进行精确 staging;运用 Oil Red O 染色观察脂肪生成过程;通过免疫染色技术(如 SMA、C/EBPα 抗体染色)探究细胞谱系关系;利用转基因 Tie1:H2B-eYFP 鹌鹑模型和 SMA-Cre 进行谱系追踪;对不同禽类胚胎皮肤进行显微解剖和结构观察。

脂肪组织在鸡和鹌鹑皮肤中呈两次浪潮和两种分布模式


研究发现,鸡胚胎皮肤的脂肪生成呈现明显的两次浪潮。首次浪潮始于胚胎第 14 天(E14)左右,主要形成皮下白色脂肪组织(SWAT),最初出现在背部后方区域,这些脂肪细胞簇与血管分布一致。第二次浪潮始于 E16 左右,为真皮白色脂肪组织(DWAT),从身体中线处开始发育,此时羽毛芽已较为成熟并开始形成平滑肌网络。DWAT 脂肪细胞围绕羽毛滤泡分布,并与真皮内平滑肌网络排列成网格状。

平滑肌网络、血管网络与脂肪组织的适应性图案形成


通过谱系追踪实验,研究人员发现部分平滑肌肌动蛋白(SMA)阳性细胞共表达早期脂肪细胞标记物,提示平滑肌细胞与脂肪细胞可能存在共同前体细胞。利用 SMA-Cre 进行的谱系追踪显示,发育中的皮肤里部分 SMA+细胞可分化为脂肪细胞(通过与 C/EBPα 抗体共染色证实),表明真皮平滑肌与脂肪组织在发育上具有关联性。

水生禽类(鸭)皮肤脂肪组织的适应性差异


在对鸭的研究中发现,其首次 SWAT 生成同时始于肩胛和股骨区域,第二次 DWAT 生成同样从身体中线处开始并围绕羽毛滤泡。值得注意的是,鸭的两次脂肪生成浪潮均比鸡更为丰富,这可能与鸭对水生环境的适应有关,暗示脂肪组织的发育差异是物种环境适应的重要体现。

研究结论与意义


该研究首次系统揭示了禽类皮肤中存在两次独立的脂肪生成浪潮,明确了 SWAT 和 DWAT 的发育时序、空间分布及与其他皮肤组分(羽毛芽、平滑肌、血管)的相互作用。研究证实,皮肤各组分的发育并非孤立,而是以羽毛芽为参考点,通过适应性图案形成过程实现协同组装。平滑肌细胞与脂肪细胞的共同谱系起源,为真皮细胞可塑性提供了新证据。此外,不同禽类物种间脂肪生成的差异,直接体现了皮肤结构对环境的适应性,为理解器官发育的环境响应机制提供了典型范例。

这项研究不仅填补了禽类皮肤脂肪发育领域的空白,更建立了一个可用于深入探究真皮平滑肌、脂肪细胞及其他组织发育关系的研究平台。其成果为后续解析皮肤可塑性的调控机制奠定了基础,有望在组织工程、创伤修复及代谢性疾病研究中发挥重要启发作用。

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