ADMSC来源脂肪细胞中磷脂含量与组成的显著改变及其对代谢功能障碍的影响

《Cells》：Significant Alterations in Phospholipid Content and Composition Contributing to Metabolic Dysfunction in ADMSC-Derived Adipocytes

　　

专业术语翻译摘要 脂肪间充质干细胞（ADMSCs）是新脂肪细胞的重要来源，并在调节脂肪组织生理方面发挥重要作用。有趣的是，由ADMSCs分化而来的成熟脂肪细胞保留了其各自脂肪库的一些特征，以及供体患者的代谢状态。上述情况在细胞的分泌谱及其甘油脂和鞘脂组成方面同样成立。在本研究中，研究人员重点关注了来源于ADMSCs的脂肪细胞的磷脂谱，特别强调了肥胖和代谢综合征如何影响其组成。令人惊讶的是，与文献中描述的原代人脂肪细胞相比，这些细胞显示出显著更高（甚至高达10倍）的总磷脂浓度。这一现象可以通过一种称为表面积与体积比的几何特性来解释，该特性决定了众多小细胞（本研究中的脂肪细胞）的总表面积大于体内数量较少但体积较大的细胞的总面积。此外，有趣的是，供体的代谢状态也能影响这些脂肪细胞的特征。研究发现，当来源于患有肥胖和代谢综合征的患者时，皮下脂肪细胞中磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）和鞘磷脂（SM）的浓度增加。上述变化通常反映了体内的变化，并且很可能是在肥胖进展过程中发生的早期代谢紊乱。

论文解读文章

研究背景与目的

肥胖是一种复杂的医学状况，其特征是体脂过度堆积，会增加患高血压、血脂异常、代谢综合征或2型糖尿病（T2DM）等严重健康问题的风险。白色脂肪组织（WAT）分布于全身，主要有两个储存库：皮下脂肪组织（SAT）和内脏脂肪组织（VAT）。这两个储存库在代谢调节中具有不同的特征和作用。在正常生理条件下，SAT构成大部分组织质量，作为热绝缘体，并在需要时作为“代谢汇”进行扩张。然而，在肥胖状态下，来自上半身皮下脂肪库的循环非酯化脂肪酸（NEFAs）超过三分之二，意味着慢性能量过剩可能导致“脂质溢出”进入外周组织，即异位脂质积累，并带来有害后果。尽管在健康的瘦个体中，VAT通常体积较小，但它被认为是两者中代谢更活跃的储存库，会释放更多细胞因子到周围环境中。

近年来，研究重点转向探索成纤维细胞样的脂肪间充质干细胞（ADMSCs）。ADMSCs是一类祖细胞，具有分化为多种细胞系（如骨细胞、软骨细胞或脂肪细胞）的潜力，因此被视为新脂肪细胞的潜在无限来源。先前的研究表明，由ADMSCs分化而来的脂肪细胞表现出与体内组织中发现的脂质和脂肪因子谱相似的特征。这些细胞保留了其各自储存库的特征，例如，来源于内脏前体（visADMSCs）的成熟脂肪细胞比来源于皮下前体（subADMSCs）的更大，且细胞质颗粒性更低。此外，其脂质谱也反映了人体内的发现，即内脏来源的细胞往往含有较少的甘油三酯（TAG）和二酰基甘油（DAG），但含有更多的神经酰胺（CER）。值得注意的是，这些脂肪细胞似乎也在一定程度上保留了供体患者的代谢状态。

鉴于之前发现的这些现象，研究人员旨在加深对来源于ADMSCs的脂肪细胞中磷脂（PL）谱的理解。磷脂是一类两亲性分子，构成生物膜，参与许多生理过程，如细胞信号传导、炎症或衰老。它们在脂肪组织中的存在也很重要，因为先前的研究表明它们与组织功能紊乱的发展有关。例如，已有研究证明了细胞膜磷脂与高胰岛素血症之间的关系，发现肥胖女性脂肪质膜中鞘磷脂（SM）含量与空腹血浆胰岛素水平及HOMA指数呈强正相关。此外，不仅磷脂的总量，其组成也能影响各种细胞过程和生物学结果。因此，本研究的重点是检测由ADMSCs分化而来的成熟脂肪细胞中的磷脂代谢，分析了选定的磷脂，即磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）和鞘磷脂（SM），涵盖了来自不同代谢状态（瘦、无代谢综合征的肥胖、伴有代谢综合征的肥胖）患者的皮下和内脏来源的成熟脂肪细胞。

研究方法与技术

研究人员从12名绝经后女性受试者中获取白色脂肪组织样本，受试者被均分为三组：瘦对照组（Lean）、无代谢综合征的肥胖组（Obese(-)）和伴有代谢综合征的肥胖组（Obese(+)）。脂肪组织样本取自计划手术过程中（瘦组为腹腔镜胆囊切除术，肥胖组为袖状胃切除术）。通过胶原酶消化、过滤和离心等步骤分离出富含ADMSCs的沉淀。采用流式细胞术确认细胞活力和ADMSCs的身份，并验证其三系分化潜能。随后将ADMSCs诱导分化为成熟脂肪细胞，并通过油红O染色确认分化进程。利用气液色谱法（GLC）测定细胞内选定磷脂种类的含量。样品经Folch等方法进行脂质提取，通过薄层色谱法（TLC）分离特定磷脂组分，再进行甲酯化和气相色谱分析，基于标准品保留时间鉴定和定量各脂肪酸甲酯。此外，还使用Zetasizer Nano ZS分析仪基于电泳光散射（ELS）方法评估了脂肪细胞的zeta电位（ζ）。数据采用三因素方差分析和事后比较进行统计评估。

研究结果

3.1 磷脂酰胆碱

总体而言，磷脂酰胆碱（PC）的含量在各组间相对稳定，所研究的因素对其总浓度无系统性影响。唯一显著的差异是subObese(+)组，其PC水平高于subLean组和subObese(?)组。这主要是由于碳链长度为16至24的脂肪酸积累增加所致，其中棕榈酸和棕榈油酸的积累最为显著。

3.2 磷脂酰乙醇胺

内脏脂肪细胞的磷脂酰乙醇胺（PE）水平显著低于皮下脂肪细胞。组间比较显示，subObese(+)组的PE浓度高于subLean组和subObese(?)组，这主要由棕榈油酸、硬脂酸和亚油酸浓度升高引起。相反，在内脏来源的细胞中，visObese(+)组的PE浓度低于visLean组和visObese(?)组。

3.3 磷脂酰肌醇

磷脂酰肌醇（PI）的总含量相对稳定，除了subObese(+)组出现明显峰值，远高于其他观察组。该峰值的出现是由于脂肪酸（特别是14至18个碳原子的脂肪酸）积累增加所致。

3.4 磷脂酰丝氨酸

未检测到磷脂酰丝氨酸（PS）含量的系统性或组间差异。仅在subObese(+)组中发现C20和C22脂肪酸浓度增加。组织间比较表明，内脏来源的脂肪细胞中PS主要由十八碳脂肪酸链构成，而皮下来源的则以十六碳脂肪酸链为主。

3.5 鞘磷脂

详细分析显示，组织类型对鞘磷脂（SM）总水平有系统性影响。平均而言，内脏来源的脂肪细胞SM水平更高。此外，在来源于代谢综合征患者subADMSCs的细胞中观察到SM浓度显著升高，这主要是由16和18碳脂肪酸积累引起的。

3.6 Zeta电位

所有检测组（subLean、subObese(?)、subObese(+)）的zeta电位随pH变化的曲线形状相似，等电点位于pH 4.2-4.35范围内。内脏来源细胞的zeta电位范围较窄，等电点位于pH 4.3-4.45。总体上，未在分析数据中检测到任何明确的趋势。

讨论与结论

研究人员将其数据与文献中的人体脂肪组织数据进行了比较，发现来源于ADMSCs的脂肪细胞的总磷脂浓度比体内细胞高出数倍甚至10倍。这一差异可能源于体外培养细胞较小的蛋白质含量，以及更重要的几何特性——表面积与体积比。较小的细胞具有更大的表面积与体积比，这意味着众多小细胞的总质膜面积大于少数大细胞，从而预期更高的磷脂浓度。此外，研究一致观察到，在来源于患有代谢综合征的肥胖患者的皮下脂肪细胞中，PC、PE、PI和SM的总浓度出现峰值。这可能成为该病症的早期标志。虽然许多研究指出内脏脂肪是心脏代谢疾病和代谢综合征的标志，但代谢紊乱可能首先影响皮下组织。文献表明，这些磷脂分子可能与代谢综合征的发展有关，例如PE和SM已被视为胰岛素抵抗的标志物或与葡萄糖稳态受损相关。然而，研究人员未能可靠地检测到脂肪酸链长或饱和状态与任何磷脂类别之间的相关性，这可能是因为体外培养条件消除了体内高脂饮食等因素的影响。

本研究首次全面检测了不同代谢状态女性ADMSCs来源的成熟脂肪细胞中的磷脂代谢。主要结论如下：首先，与体内脂肪细胞相比，体外培养的脂肪细胞总磷脂水平显著升高，这可用表面积与体积比的几何特性来解释。其次，供体的代谢状况可影响不同组织来源细胞的特征和功能。来源于肥胖且伴有代谢综合征患者的皮下脂肪细胞中，PC、PE、PI和SM的浓度增加。这些变化可能是肥胖进展过程中发生的早期代谢紊乱，并可能使细胞倾向于降低胰岛素敏感性。