最新《科學》：脂肪細胞，請加油長！

▎學術經緯/報導

脂肪對健康的新陳代謝至關重要，但是過猶不及。白色脂肪組織過多是肥胖的一個重要特性，而肥胖症是糖尿病、心血管疾病和癌症等多種疾病的風險因子。與肥胖鬥爭的人們向靈魂發出拷問：脂肪，哪兒來的？

在本周《科學》最新上線的論文中，賓夕法尼亞大學醫學院的Patrick Seale教授及其同事回答了這個問題，他們從小鼠和人類體內找出了脂肪組織的細胞來源。這一結果可以幫助科學家們想辦法促進脂肪的有益擴增，從而為肥胖症和相關代謝疾病開發潛在的預防和治療方法。

等一下，讓脂肪擴增還有益？沒錯，脂肪細胞的擴增其實有兩種方式。一是脂肪細胞數量變多（增生），一是脂肪細胞個頭變大（肥大）。如果是後者，成熟的脂肪細胞為了儲存油脂越脹越大，會引起纖維化和炎症，促發代謝疾病。但相反的，如果能有更多的新脂肪細胞產生，可以有效禁錮脂肪，避免代謝問題。

新脂肪細胞來自「祖細胞」的分化，但要追溯清楚祖細胞的類型和特性就難了。原因是脂肪組織中的細胞種類十分龐雜，不同解剖位置的脂肪組織又可能來源於不同的早期胚胎前體細胞，脂肪祖細胞的「身世」便成為多年的謎團。

試圖解開謎團的科學家們從正在長身體的年輕小鼠（12天）體內分離出處於快速成長階段的白色脂肪組織，然後基於特異的細胞表面蛋白，採用熒遊標記的方法，對不同類型的細胞進行分選。

接著，藉助於單細胞RNA測序方法，研究人員根據基因表達的相似性給獲得的細胞分組，最後在十組不同基因表達特徵的細胞中鑒定出三類祖細胞，以及不同類型祖細胞的分化軌跡。

▲對10000多個脂肪組織細胞做單細胞RNA測序的結果鑒定出三類祖細胞（圖片來源：參考資料[1]）

利用同樣的方法，科學家們還用人類皮下脂肪組織做了實驗，比對得到的結果發現，小鼠中鑒定出的三類祖細胞中有兩類同樣存在於人類脂肪組織。「這說明，在小鼠和人類體內，脂肪發生過程可能有通用的模式。」論文作者David Merrick博士說。

找到脂肪組織的細胞源頭後，科學家們進一步觀察到，在高脂飲食的肥胖小鼠中，那些增殖特性強的祖細胞會受到損害，分化產生脂肪細胞的能力被削弱。脂肪細胞們不能正常地增多，也就難怪在肥胖的情況下它們會變得肥大，引起不良的代謝後果。

▲脂肪祖細胞按兩條不同的軌跡分化為脂肪細胞（圖片來源：參考資料[1]）

這個結果也反過來給科學家們提示，如果可以靶向一種或多種祖細胞來促進它們的分化，讓它們有益地增生，或許可以幫助改善代謝疾病。

正因為如此，脂肪祖細胞的位置引起了科學家的特別關注。他們注意到，增殖能力強的祖細胞位於一種叫作網狀間質（reticular interstitium）結構的微環境中。這種結構由膠原蛋白和彈性蛋白纖維（elastin fiber）交織而成，包裹著許多器官組織，但是其作用還沒有得到很好的研究。

▲未成熟的脂肪細胞（綠色）夾雜在成熟脂肪細胞中，而表達DPP4蛋白的祖細胞（紅色）存在於網狀間質中（圖片來源：參考資料[1]）

鑒於人體多種組織中都存在網狀間質，研究人員猜測，這可能是一種新的乾細胞微環境，表達DPP4的祖細胞除了具有產生脂肪細胞的潛力，還有可能對其他組織的發育和再生髮揮重要作用。

參考資料

[1] David Merrick et al., (2019) Identification of a mesenchymal progenitor cell hierarchy in adipose tissue. Science. DOI: 10.1126/science.aav2501

[2] You-Ying Chau, William Cawthorn, (2019) Fat cell progenitors get singled out. Science. Doi: 10.1126/science.aax2967

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