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脂肪移植可引诱白色脂肪组织褐变

2019-11-09 10:12:47来源:励志吧0次阅读

作者 | Erika博士等人

编译来源 | pRS

背景:脂肪移植通常用于医治软组织缺损。自体游离白色脂肪组织(WAT)移植物通常用于整形手术中以重建软组织缺点。1然而,我们对脂肪移植手术的基本的生物学和抗纤维化作用依然知之甚少。许多效应被认为是由转移的脂肪组织中的脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)的免疫调节特性介导的。5实验结果显示,脂肪干细胞在小鼠体内可以减少促炎细胞因子(IL-1,IL-17)水平和增加抗炎蛋白(IL-10)水平。6虽然脂肪移植在大体积例如在乳房再造和增大胸大肌和背阔肌常规进行9 , 10,但是只有少数实验报告描写了脂肪移植在肌肉组织中的作用7 , 8。

在哺乳动物中存在两种类型的脂肪组织:热原活性棕色脂肪组织(BAT)--燃烧能量;白色脂肪组织(WAT)--贮存过剩的能量。11之前的一些研究认为BAT只存在于小型哺乳动物和婴儿,但在过去十年中,一些研究表明在成人体内也有显著大量功能性的棕色脂肪组织。14有趣的是,成年人也有可引诱的类褐色脂肪细胞的米色(或brite)脂肪组织,米色脂肪组织由WAT中的类棕色脂肪细胞组成,在能量代谢方面具有与BAT相似的特点。15-17最近的证据表明,米色脂肪细胞与WAT来自相同的间充质干细胞,但来自不同的前体细胞 18,并且通过环境刺激而开始分化(例如温度和营养的变化)。19之前的实验通过使用18F-氟脱氧葡萄糖(FDG)pET / CT成像视察移植游离脂肪后的血管构成,存活和代谢变化。18 ,20结果显示,代谢失活(附睾)脂肪移植到新环境中会调理脂肪移植物的代谢活动。我们还注意到皮下,内脏和附睾的WAT存储存在着代谢差异。在此次研究中,我们想了解移植物的代谢增加是不是与移植的WAT“褐变”的结果相干,和它是否存在是供体位点特异性。

在这项研究中,我们测试代谢和组织学特征和BAT标记物Ucp1在皮下或肌肉内放置不同类型的WAT移植物中的表达。该研究的目的是研究脂肪移植是不是可以引诱WAT褐变,特别是当脂肪转移到代谢更活跃的区域(如肌肉组织)时,并确定脂肪移植在代谢紊乱的手术治疗中的潜伏好处。

材料和方法

方法: 我们研究了小鼠皮下或肌肉组织中不同类型WAT移植物的代谢和组织学特点和BAT标记Ucp1基因的表达。通过FDG-pET / CT在4周和12周的时间点研究移植物的代谢活性。

鼠标模型

用3种不同类型的WAT作为转移到皮下和肌肉组织的游离脂肪移植物,如图1所示。根据WAT类型,在实验期间,将移植小鼠分为3组:附睾(n = 6),内脏(n = 5)和皮下组(n = 5)。对照组(n = 5)用作参考以判定肌肉,BAT和WAT的基础代谢。将C57BL / 6小鼠(C57BL / 6NCr1,Harlan,荷兰)当作供体,从其身上取得WAT。使用具有抑制免疫系统的无胸腺裸鼠(Hsd:Athymic Nude-Foxn1nu,Harlan,The Netherlands)作为受体以避免移植物排挤反应。将小鼠麻醉,镇痛后,切下移植物并进行称重。随后置于前额皮肤下至皮下空间和受体小鼠后腿的肌肉组织中(n = 16)。

脂肪移植可引诱白色脂肪组织褐变

在第4周和12周时,通过pET / CT(Siemens Medical Solutions USA,Knoxville,Tenn。)使用18 F-FDG在小鼠体内检查脂肪移植物的代谢活性,已知葡萄糖类似物积累至代谢活性组织。

组织样品的体外放射性分析

在第12周最后一次随访扫描后,立即将移植小鼠杀死用于并取出离体组织样品进行分析。在γ计数器中丈量样品的18 F-放射性,并表示为每克组织注射剂量的百分比(%ID / g)。此后,将样品固定在福尔马林中用于组织学检查。将用于RNA分析的单独组织样品在液氮中快速冷冻并储存在-70℃。

基因表达分析

将组织样品在QIAzol Lysis Reagent(Qiagen)中匀浆,并提取总RNA进行cDNA合成,用于进行定量实时实时聚合酶链反应(pCR)(AMV)(Roche)。用Rplp0作为标准化基因的标准曲线方法用于肯定相对Ucp1基因表达水平。

组织学和免疫组织化学

将在福尔马林中固定过夜的组织样品包埋,切片,染色。以后将样品进行评价和评分(0-5)如:脂肪组织存活,纤维化,囊性变性,多房室BAT形态存在的百分比(0-100%)和程度炎。为了确认蛋白质水平的Ucp1基因表达结果,进行UCp1免疫组织化学染色。

讨论

通过研究的结果显示:肌内置入脂肪移植物将会褐变。用HE和UCp1染色的组织学样品证明了这一点,该样品显示多房性脂滴和Ucp1基因和蛋白质表达的增加。这些移植物的质量很好,很少出现炎症,纤维化和囊性变性的现象。

肥胖和大量无活性脂肪是代谢紊乱的主要因素。通过将脂肪的代谢变成更活跃,脂肪移植也可以对葡萄糖耐量和体重具有有益作用。到目前为止,许多实验研究表明脂肪对葡萄糖平衡有影响,但不同部位的WAT恍如具有不同的代谢特点。根据之前的报道显示,附睾中的脂肪酸代谢低于皮下WAT。22据报道,将附睾或腹股沟WAT转移到内脏腔可以改善糖耐量[ 23]。下降小鼠的脂肪总量、体重和胰岛素抵抗。24特别是皮下脂肪转移到内脏空腔减少了血浆内的很多促炎细胞因子(TNF-α,IL-17,IL-12)的量。25局部的炎症可能是促使褐变开始的1个因素。

最近的一项研究表明,WAT的炎症与表达Ucp1的米色脂肪细胞的产生减少有关26,这可以解释为何在我们的研究中仅在有限的样品量中就发生了褐变。不同于以往的研究表明,27 , 28肩胛间的BAT在“热”环境下时摄取的葡萄糖(FDG)比在“冷”环境下多。

但是,最近的报导表明,在UCp1缺点小鼠的BAT中FDG摄取可以增加,这表明UCp1也是增加摄取的独立机制。29脂肪移植物中BAT前体的量也各不相同,因此一些移植物可能比其他移植物更容易发生褐变。根据先前的研究,白色脂肪细胞通直接转化到米色细胞的代谢适应性变化通过许多因素可进行调理。16 , 30 , 31米色脂肪细胞,最少在皮下贮库储存的,已显示出是从前体而不是先前存在的脂肪细胞中产生的。32米色脂肪细胞前体群是不同于白色脂肪细胞前体,18米色脂肪细胞已被证明在腹股沟WAT中贮存的最丰富。

33肌肉和脂肪细胞之间的自分泌/旁分泌机制也可能是褐变背后的缘由。肌细胞分泌鸢尾素,其浓度通过小鼠和人体的运动训练中增加,并且通过对米色前脂肪细胞的特定作用刺激WAT的褐变。34肌肉组织的一个优点是丰富的血管床提高了脂肪移植物的存活率。

作为结论,这项研究提出了一个新发现:脂肪移植可以引诱移植物的褐变。皮下和肌肉内移植可能有不同的结果,由于脂肪的褐变只能在放置在肌肉组织中的移植物中看到。已知许多因素可以引发褐变,并且外部操作(吸脂和脂质转移等)都是引发褐变的因素。将WAT移植至代谢更活跃的肌肉组织中可以引发脂肪中的代谢适应性变化。脂肪移植可通过增加代谢活性组织的量而对身体代谢产生有益作用。仍然需要大量的临床研究来证实自体脂肪植入人体后的代谢变化,但是WAT的可褐变特点和改良代谢活性是一个新的对脂肪移植在医治代谢疾病中的作用的研究趋势。

参考

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