你是不是感覺,好像自從過了某個年紀(30、40歲?),這肚子上的肉就變得特別頑固,明明吃得沒年輕時放縱,動得還更勤快,可腰圍就是控制不住地往上漲……
打住!先別急著怪自己意志力不行!最近,《Science》雜志上的一項研究[1],就給我們揭秘了中年發福、肚子肉難減的真相:我們的內臟脂肪里住著一群特殊的細胞,它們會隨著衰老變得活躍,從而驅動脂肪生成。
所以……人到中年肚子難瘦,可能真不全是你的鍋!
中年發福新認知~
先來個靈魂拷問!你到底是怎么一步步“月半”起來的?雖然炸雞燒烤配啤酒確實功不可沒(bushi),但深扒一下,其實所謂長胖,主要通過兩條內部路徑[2]:
1、脂肪細胞數量增加;
2、單個脂肪細胞體積增大。
而傳統觀念認為,成年后脂肪細胞數量基本處在穩定狀態[3],也就是說要是變胖了,基本就是賴自己把每個脂肪細胞喂的太膨脹了,但這次的小鼠實驗,科學家們卻發現了脂肪堆積的新線索:更主要是因為“新生”脂肪細胞數量的增加。
這就有意思了,到底是誰在說謊?
為此,科學家們標記了小鼠的成熟脂肪細胞與脂肪祖細胞APCs,發現隨著小鼠年齡到達中年時(9、12個月大),內臟脂肪部位,新冒出來的脂肪細胞(以脂肪祖細胞APCs居多),不管是數量還是占總脂肪細胞的比例,相比青年鼠均明顯上漲!
圖注:白色星號表示新生成的脂肪細胞,黃色星號表示實驗開始時就被標記的成熟脂肪細胞
隨著衰老脂肪生成活動增強?還是內臟脂肪部位居多?……這顯然不是一件好事,要是內臟脂肪一邊在積累,而骨骼肌量還在一邊減少的話,就會引發肌少性肥胖(Sarcopenic Obesity, SO)[4]。即便體重指數(BMI)保持正常,身體也會進一步加劇與年齡相關的代謝紊亂問題。
圖注:肌少型肥胖引發包括胰島素抵抗、2型糖尿病、高血壓和心血管J病等問題
看來隨著衰老,我們的身體不斷增加新的脂肪細胞這件事情還是蠻嚴峻的……那么,究竟是誰在驅動這場中年的新脂肪制造?
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CP-A:中年特供
利用單細胞測序技術,科學家們發現,隨著衰老,小鼠和人類的內臟脂肪組織中,脂肪祖細胞(APCs,能分化成各種脂肪細胞)的群體結構發生了變化:一種特殊的脂肪祖細胞——CP-A(中年特異性脂肪前體細胞,Committed Preadipocyte, Age-enriched),開始嶄露頭角。
圖注:衰老過程重塑了APCs的亞群結構,同時出現了一條新的、年齡特異性的分化路徑:ASC(脂肪干細胞,脂肪祖細胞APCs的一種)→CP-A
CP-A這個亞群在年輕小鼠中幾乎不存在,但一到中年時期,它就開始大量涌現,不僅擠壓了其他APC亞群的生存空間(占內臟白色脂肪的34.23%),而且非常接近最終分化的程度(分化成脂肪細胞)。
并且,將12個月大鼠的ASC(脂肪干細胞)移植給年輕鼠后,短短3天,就有近80%轉化成了CP-A,而年輕鼠的ASC的轉化率僅為13.7%。還沒完,到了老年時期(18月齡),CP-A的數量又銳減至1.81%。看來CP-A確實是一個特殊的“中年特供”細胞啊。
來源與特殊之處介紹完畢,也該來看看CP-A那強悍的增殖分化(轉變成成熟脂肪細胞)能力了。
首先是因為它的源頭ASC強勢,隨著衰老,ASC的增殖相關通路會被激活,增殖能力增強至年輕 ASC 的2.5 倍,因而給CP-A提供強大的上游支持(當然,CP-A 自己也很“爭氣”!通路分析表明,CP-A富集了大量與脂肪生成相關的通路)。
圖注:黑色加粗部分表示顯著上調的增殖相關信號通路(左上)以及顯著富集的脂肪生成通路(右上)
其次,在體外實驗中,科學家們比較了從中年小鼠富集到的CP-A細胞和從年輕小鼠富集到的CP-1細胞(另一種定型前脂肪細胞,在分子上與CP-A最相似),發現CP-A組在增殖能力(超過四倍的增殖率)與分化效率(遠超后者的生成脂肪細胞數量)兩方面均強過CP-1組。
切換到體內視角呢?科學家給小鼠注射了能標記分裂細胞的 EdU,兩小時后檢測發現中年鼠(12月齡)的ASCs和CP-As的增殖比例要明顯高于2.5月齡小鼠的ASCs和CP-1s。
最后是體內實驗,科學家們把從年輕鼠富集的 CP-1 和從中年鼠富集的 CP-A,等量移植到年輕小鼠的皮下。結果更加直觀:移植后的CP-A細胞生成的脂肪細胞數量,是移植后CP-1細胞的5倍!即使換了個年輕的環境,中年小鼠的CP-As依然能高效工作。
圖注:CP-A細胞的超強成脂能力是細胞內在的
看來,無論在體外還是體內,CP-A 都憑借著超強的增殖能力和極高的成脂效率,碾壓了其他 APC 亞群,坐實了它驅動中年內臟脂肪活躍生成的關鍵身份。那問題來了,既然鎖定了這個肆意生長的 CP-A,那我們是否有辦法能控制一下?
來自LIFR信號與潛在干預
回顧小鼠的單細胞測序數據,科學家們找到了答案:有一個在CP-A細胞簇中高表達量的基因—LIFR(白血病抑制因子受體)。而且……在我們的內臟脂肪中,不僅有類似CP-A的細胞存在,其表面的LIFR水平同樣隨著衰老升高。
看來LIFR的存在感確實強,還跟衰老掛鉤,那它僅僅是個標記,還是真正在背后操控脂肪生成的那個按鈕”?
為了驗證 LIFR 信號在 CP-A 脂肪生成中的實際作用,科學家們使用LIFR抑制劑(EC359),分別處理正在分化(嘗試變成脂肪細胞)的年輕CP-1細胞和中年CP-A細胞,看看阻斷LIFR 信號的后果如何。
結果顯示,C359抑制了CP-A 60%的脂肪生成率。但對年輕CP-1細胞幾乎無效!看來CP-A對LIFR信號有特殊的依賴性。為了進一步確認,科學家們還敲低了細胞中LIFR的表達,結果APC的脂肪生成率和總細胞數量雙雙下降(脂肪細胞數量減少了約三分之二)。
再來個體內驗證:科學家們將經過LIFR抑制劑處理或LIFR基因沉默的中年APCs(包含CP-A)移植到年輕小鼠體內,無論是藥物抑制還是基因干擾,均削弱了APCs在體內生成新脂肪細胞的能力。
看來……LIFR信號對CP-As的脂肪生成至關重要,是它賦予了CP-A在中年小鼠體內瘋狂造油的能力。更有意思的是,在EC359處理CP-A細胞的實驗中,科學家們偶然發現,EC359不僅抑制LIFR,還順手降低了STAT3蛋白的磷酸化水平?
圖注:pSTAT3為磷酸化STAT3蛋白
STAT3 可不是路人甲,它就是之前發現 CP-A 富集了大量脂肪生成相關通路時,里面JAK-STAT3信號通路中的關鍵蛋白,如果直接使用STAT3抑制劑處理CP-A細胞,效果與抑制LIFR高度相似。
圖注:Static和Napabucasin為不同的STAT3抑制劑
說明,LIFR正是通過激活下游的JAK-STAT3信號通路,來讓CP-A細胞獲得強大的增殖與成脂能力。
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最后再來個總結圖收尾:
圖注:LIFR抑制劑能阻止小鼠內臟脂肪的過度增長,而且對整體體重、血糖等其他方面影響甚微
所以,中年內臟脂肪增加,其實并非簡單代謝問題,而是新生脂肪細胞在作祟。隨著年齡富集的CP-A(我們體內也存在)是這一過程的主要驅動者,LIFR激活的JAK-STAT3信號通路則是它增殖分化的關鍵控制器,而靶向抑制LIFR,或許能成為阻止中年腰圍增長的新策略。
—— TIMEPIE ——
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