近日，研究人員正在努力探索脂肪組織的結構基本原理，特別是與肥胖相關的炎癥，以期解開脂肪積累與不良健康結果之間的聯系。現在，密歇根大學的研究人員通過單細胞基因表達分析與空間轉錄組學相結合，揭示了脂肪組織內以前未被識別的免疫細胞類型和相互作用。

這些研究結果已發表在《JCI Insight》雜志上，題為“A lipid-associated macrophage lineage rewires the spatial landscape of adipose tissue in early obesity.”。

研究人員寫道：“脂肪組織巨噬細胞（ATM）浸潤與小鼠和人體脂肪組織功能障礙和胰島素抵抗有關。最近的單細胞數據突出了肥胖時ATM的多樣性，但沒有提供ATM表型動態的空間背景。我們在小鼠脂肪組織中進行了一項飲食誘導肥胖的時間序列研究，將單細胞RNA測序、空間轉錄組學和圖像相結合。總的來說，早期肥胖主要以促炎癥免疫細胞為主，而慢性肥胖主要以非居民抗炎ATM為主。”

研究脂肪組織并非易事。在有明確定義層的組織中，比如脊髓或大腦，“可以使用數據來進行合理性檢查，并識別某一層是否為特定的細胞類型，知道它們應該表達基因X、Y和Z等，”計算醫學和生物信息學系研究助理教授Lindsey Muir博士說道。

她補充說：“脂肪組織要難得多，因為細胞類型均勻分布在組織中，沒有明確定義的細胞層。”在肥胖時，脂肪細胞或脂肪細胞可以膨脹，并且可能達到最終導致細胞死亡和炎癥的極限。

研究團隊在14周內將小鼠喂食高脂飲食，收集脂肪組織，然后使用單細胞和空間分析來生成樣本中的所有mRNA的讀數。通過在單細胞數據中進行聚類，他們能夠將遺傳組更接近彼此而不是其他組或整體樣本的細胞分組在一起。

研究人員發現了五種類型，它們被命名為Mac1、2、3、4和5。Mac1是既在正常飲食的瘦小鼠中又在肥胖小鼠中存在的組織細胞。Mac2和Mac3是通過其促炎基因識別的，它們在高脂飲食后的8周達到峰值。

然而，隨著高脂飲食的進行到14周，具有低促炎基因表達的Mac4和Mac5細胞占主導地位，而促炎的Mac2和Mac3細胞減少。

Lindsey Muir博士表示：“該領域的思路一直是肥胖時積累的巨噬細胞會促進炎癥狀態。但根據這些數據，故事遠不止如此。”

她的假設是，Mac4和Mac5可能是她自己以及其他研究人員在先前工作中描述的與脂類相關的巨噬細胞（LAMs），可能是身體試圖平息促炎巨噬細胞和垂死的脂肪細胞引起的嚴重炎癥的跡象。

接下來，研究人員使用空間轉錄組學來分析脂肪組織。該研究檢查了這些圖像，尋找了與胰島素抵抗有關的標志物，稱為“皇冠樣結構”。

Muir博士指出：“一旦出現皇冠樣結構，它們需要很長時間才會消失，它們的出現表明組織功能失調。我們使用圖像處理，根據這些區域的密度來確定可能是皇冠樣結構，然后進行視覺驗證。”這些結構具有表明Mac4和Mac5 LAMs存在的基因表達。

通過更深入地了解肥胖環境下脂肪組織的細胞組成和空間結構，下一步，Muir博士表示，將研究與LAMs和代謝障礙發展相關的信號過程和蛋白質。

參考文獻：A lipid-associated macrophage lineage rewires the spatial landscape of adipose tissue in early obesity.

編輯：王洪

排版：李麗