《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids》：Astaxanthin attenuates pro-inflammatory signaling and promotes adipogenesis in human adipose stem cells
编辑推荐：
•虾青素阻断 TNF-α 对人脂肪干细胞 (hASC) 活力的抑制作用，并下调炎症信号标志物•虾青素以剂量依赖性方式促进 hASC 中的脂肪生成•虾青素通过抑制抗脂肪生成的 β-catenin 表达促进脂肪生成的启动•虾青素在早期分化期间增加脂肪生成转录因子 C/EBPα 和
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虾青素阻断 TNF-α 对人脂肪干细胞 (hASC) 活力的抑制作用，并下调炎症信号标志物
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虾青素以剂量依赖性方式促进 hASC 中的脂肪生成
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虾青素通过抑制抗脂肪生成的 β-catenin 表达促进脂肪生成的启动
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虾青素在早期分化期间增加脂肪生成转录因子 C/EBPα 和 PPARγ，以及后期阶段的关键脂肪生成标志物
引言
过去几十年来，肥胖的患病率大幅上升 [1]。肥胖增加了患各种疾病（如 2 型糖尿病、血脂异常、癌症和冠心病）的风险，导致发病率和死亡率增加 [2]。肥胖定义为脂肪组织的过量积累，脂肪组织作为代谢和内分泌器官，在维持全身健康方面发挥着至关重要的作用。肥胖中功能障碍性脂肪组织质量高，其特征是脂肪生成减少和脂肪细胞肥大、纤维化、氧化应激和炎症，这增加了心代谢疾病 (CMDs) 的风险 [3], [4]。肥胖中慢性能量平衡为正会增加活性氧 (ROS)，导致氧化应激和炎症，从而导致脂肪组织功能障碍 [3], [5]。
脂肪组织通过肥大和/或增生来扩张。通过招募脂肪前体细胞及其分化为脂肪细胞进行的增生性重塑被认为是有利的，可以防止脂肪组织功能障碍并提供针对 CMDs 的保护 [6], [7]。在肥胖及其相关代谢疾病中，脂肪干细胞 (ASCs) 招募并分化为成熟脂肪细胞被认为受损，这可能导致肥大脂肪细胞死亡，这是功能障碍性脂肪组织的特征 [6]。多种因素，包括升高的氧化应激和炎症水平，已被证明可减少 ASCs 的增殖和脂肪生成 [8], [9], [10]。特别是，肿瘤坏死因子 alpha (TNFα) 是一种在肥胖中增加的炎症细胞因子，已知可减少 ASC 的增殖和分化 [10], [11], [12], [13]。TNFα 通过作用于抗脂肪生成的 Wnt/β-catenin 信号通路来抑制脂肪生成，该通路抑制关键脂肪生成转录因子，过氧化物酶体增殖物激活受体-γ (PPARγ) 和 CCAAT/增强子结合蛋白-α (C/EBPα) 的表达 [10], [11]。
生物活性化合物，特别是类胡萝卜素，已知可改善脂肪功能，包括 ASCs 的增殖和分化、脂肪酸氧化能力、产热和内分泌特性 [14]。虾青素 (Ast)，3,3′-二羟基-β,β-胡萝卜素-4,4′-二酮，是一种叶黄素类胡萝卜素，由各种细菌、微藻和酵母自然产生，并负责几种海鲜中的红橙色 [15]。Ast 存在各种异构体形式，根据其来源可能以游离形式或与脂肪酸酯化形式存在 [16]。Ast 主要以酯化形式存在于小球藻 (H. Pluvalis)、南极磷虾和虾中，而野生捕获的三文鱼主要含有游离 Ast。这些酯形式被水解为游离 Ast 和脂肪酸，游离 Ast 通过脂蛋白通过全身循环吸收和运输 [17]。口服给予 10 和 100 mg 的 Ast 后，峰值血浆浓度分别达到 0.08 mg/L (0.13 μM) 和 0.28 mg/L (0.47 μM) [17]。另一项研究报告称，口服 100 mg 剂量后峰值浓度更高，为 1.3 mg/L (2.18 μM) [18]。
Ast 具有强大的抗氧化和抗炎作用，其多种治疗潜力已被记录，包括其抗癌、抗糖尿病、神经保护、皮肤和眼部益处 [15]。Ast 也被证明可减少内脏脂肪量，改善血脂谱，并减轻小鼠模型和人类试验中的炎症和纤维化 [19], [20], [21]。此外，最近的研究还强调了其在脂肪组织生物学中的作用，特别是在减少脂质积累和增强脂肪酸氧化方面 [19], [20], [21]。
以前研究 Ast 对前脂肪细胞和 ASCs 增殖和活力影响的研究结果不一致，取决于使用的细胞类型、浓度和实验条件。在 3 T3-L1 细胞中，这是一种广泛使用的源自小鼠胚胎的前脂肪细胞模型，Ast (2.5 和 5 μg/ml; 4.2 和 8.4 μM) 促进增殖，而更高剂量 (12.5 和 25 μg/ml; 21.0 和 41.9 μM) 减少增殖 [22]。在脂肪来源间充质干细胞中，Ast 也表现出剂量依赖性效应，在 0.5 ng/ml (0.0008 μM) 时增强增殖，而在 500 ng/ml (0.8 μM) 时抑制增殖 [23]。类似地，另一项研究报告称，2–10 μM 的 Ast 增加了人 ASCs (hASCs) 的增殖和活力，而更高剂量 (20 和 40 μM) 具有抑制作用 [24]。此外，研究表明，在氧化应激或代谢应激条件下，Ast 对 ASC 活力和增殖具有保护作用 [24], [25]，而在基础条件下没有显著影响 [26]。
很少有研究考察 Ast 在脂肪生成中的作用。Ast 的游离和酯形式 (4.19 和 8.38 μM) 在 3 T3-L1 细胞中通过上调 Wnt/β-catenin 信号通路表现出抗脂肪生成效应 [22]，而另一项研究表明 Ast-酯 (15.9 ng/ml; 0.027 μM Ast 当量) 不影响 3 T3-L1 细胞中的脂肪生成 [27]。然而，10 ng/ml (0.02 μM) 的 Ast 增加了神经干细胞中的脂肪生成 [9]。关于 Ast 调节 hASCs 脂肪生成的数据有限。
在本研究中，我们检查了 Ast 在有无 TNFα 的情况下对 hASCs 增殖的影响，TNFα 是一种已知在肥胖个体脂肪组织中升高的促炎细胞因子 [28]。此外，我们调查了 Ast 对 hASC 脂肪生成的影响以及涉及的潜在细胞和分子机制。
章节片段
材料
游离形式的 Ast 购自 Sigma-Aldrich。Ast 的工作浓度通过在二甲基亚砜 (DMSO) 中进行系列稀释获得，DMSO 作为载体。除非另有说明，所有其他试剂和材料均购自 Sigma-Aldrich、Fisher Scientific 或 ThermoFisher Scientific。
细胞培养
原代 hASCs 源自供体腹部皮下脂肪组织，根据病史，这些供体无已知内分泌或代谢紊乱。细胞被
虾青素阻断 TNFα 对 hASC 活力和炎症信号活性的影响
ASCs 具有自我更新/增殖能力以维持脂肪前体池，这支持脂肪细胞的再生和分化 [7]。为了调查 Ast 是否影响其细胞活力，hASCs 在生长培养基中与各种浓度的 Ast (0, 0.01, 0.1, 1, 2 和 10 μM) 培养 24, 48 和 96 h，随后进行 MTT 实验。治疗 Ast 长达 96 h 对任何测试
讨论
作为一种抗炎和抗氧化类胡萝卜素，Ast 被认为可以调节脂肪组织生物学，可能对心代谢健康产生有益影响 [20], [34]。然而，很少有研究检查其对 hASCs 的影响。在本研究中，我们检查了 Ast 对 hASC 活力和分化的影响，以及潜在的分子机制。我们表明 Ast 有效减轻了 TNFα 对炎症信号和细胞活力的影响
作者贡献声明
Fiorenzo Toncan: 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，方法学，调查，形式分析，数据管理。 Yuka Yamamoto: 写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，形式分析。 Radha Raman Raj: 写作 – 审查与编辑，调查。 Madhu Bharti: 调查，形式分析。 Mi-Jeong Lee: 写作 – 审查与编辑，验证，监督，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，概念化。
致谢
这项工作得到了 NIH P20GM139753 (项目负责人 2), Hawaii Community Foundation (MedRes_2024_00006265), 和 USDA Hatch Project (HAW02063-H) 的支持。
Fiorenzo Toncan|Yuka Yamamoto|Radha Raman Raj|Madhu Bharti|Mi-Jeong Lee
