阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstruc-tive sleep apnea and hypopnea syndrome,OSAHS)是睡眠呼吸障礙的最常見形式,在人群中的發病率較高。肥胖是OSHAS發生的重要危險因素之一。在肥胖人群中,男性發病率為42%~48%,女性發病率為8%~38%[1].Peppard等[2]發現,體質量每增加10%,OSAHS的危險性就會增加6倍;因此,減肥是OSAHS治療的有效途徑之一。哺乳動物體內含有白色脂肪細胞(white adipose cell,WAC)和棕色脂肪細胞(brown adipose cell,BAC)。WAC以三酰甘油的形式將多余的能量以脂肪的形式儲存起來,為能量倉庫;BAC則是通過細胞內線粒體中的解偶聯蛋白(uncoupling pro-tein,UCP)1特異性標志物,以非顫抖性產熱方式將能量轉化成熱能。BAC不僅具有御寒功能,而且還會燃燒多余的脂肪和糖分并產生熱量,防止體內儲存過多的脂肪。本文就已有的人BAC的研究進展予以綜述。
1 白色、棕色及米色脂肪細胞
WAC又分為皮下WAC和內臟WAC,主要分布于皮下、附睪和腸系膜等處;BAC主要分布于頸部、鎖骨上區、縱隔、脊柱兩側及主動脈周圍。WAC含有一個大的脂滴(單房),胞內線粒體數目少;BAC含多個小脂滴(多房),有大量的線粒體。2010年,Petrovic等[3]發現了第三種脂肪細胞:棕色樣脂肪細胞。在寒冷刺激或β腎上腺素能受體激動劑激活后,小鼠WAC中會出現散在的棕色樣脂肪細胞,這些細胞的特性介于WAC與BAC之間。Wu等[4]從小鼠腹股溝皮下WAC分離并克隆了這種細胞,將其命名為米色脂肪細胞(brite or beige cell)。這種現象也被認為是WAC的棕色化[5].米色脂肪細胞最大的功能特點是在靜息狀態下,例如UCPl、細胞色素C氧化酶蛋白(cytochrome C oxidase polypeptide,COX)7A1、誘導細胞死亡DNA斷裂因子α樣效應因子(celldeath inducing DNA fragmentation factor α likeeffector,CIDE)A等經典BAC中的特異性基因的基礎表達水平很低;一旦激活后,米色脂肪細胞中UCPl基因表達上調達到與經典BAC中相當的水平,獲得明顯消耗能量的能力。
WAC、BAC和米色脂肪細胞這三種細胞在基因表達上存在差異。Waldén等[6]通過基因序列測定發現,WAC含特異性基因T細胞因子(T cellfactor,TCF)21,BAC含特異性基因小腦鋅指結構(zinc finger of the cerebellum,ZIC)1,米色脂肪細胞含特異性基因同源盒基因(homeoboxgenes,HOX)C9.Wu等[4]還發現了米色脂肪細胞的標志性基因腫瘤微環境轉移(tumor microen-vironment of metastasis,TMEM)26,CD137和T盒基因(T-box,TBX)1.
2 棕色脂肪細胞
人的BAC究竟是類嚙齒類動物的經典BAC還是米色脂肪細胞呢?Wu等[4]從成人鎖骨上窩區域提取BAC,通過對其基因表達序列的研究發現,該區域的脂肪細胞與鼠的米色脂肪細胞相似。這些樣本中存在著豐富的TMEM26、CD137和 TBX1基因表達,這些基因被認為是鼠米色脂肪細胞的特異性表面標志物。Sharp等[7]提取人鎖骨上窩區域、后縱隔、腹膜后、腹部內側和腸系膜區域的BAC,其基因序列研究也得到了類似結果。他們以為,人的BAC由米色脂肪細胞組成。他們還發現了一種新的米色脂肪細胞標志物:黑色素細胞特異基因(melanocyte-specific gene,CITED)1.
Cypess等[8]提取嬰兒肩胛間BAC(intersca-pular BAC,iBAC),結合高分辨率成像技術、組織學和形態學分析發現,嬰兒iBAC含有經典的BAC.Lidell等[9]從成人頸長肌和頸動脈鞘區提取脂肪組織進行研究后發現,人的BAC與鼠的經典BAC相似。由于脂肪組織分布位置與其解剖的差異,依靠活檢難以使經典的BAC與米色脂肪細胞完全分離,所以,人的BAC究竟是BAC還是米色脂肪細胞有待進一步研究。
3 棕色脂肪細胞模型
人的BAC模型對研究BAC的生理和功能起著重要的作用,目前人BAC模型主要有以下方面。
3.1 PAZ6細胞系
目前,自人的BAC提取的唯一的永生化細胞系是PAZ6細胞系[10].該細胞系來自嬰兒的BAC基質血管成分(stromal vascular fraction,SVF),在加入胰島素、甲狀腺素和地塞米松后可誘導分化成為含脂滴的脂肪細胞,同時該細胞系內有UCP1表達。培養PAZ6細胞系需感染猴病毒40大T抗原基因(simian virus 40 large T antigen gene,SV-40LTAg),后者與成視網膜細胞瘤蛋白(retino-blastoma protein,pRb)結合[11].pRb從分子水平上調控細胞向WAC分化,抑制pRb可誘導PAZ6細胞系向BAC分化[12];但在PAZ6細胞系培養方案中可能存在其他干預pRb的物質;此外在PAZ6細胞向BAC定向分化過程中,需要不斷加入高質量濃度的噻唑烷二酮,后者可誘導米色脂肪細胞產生[3];所以,PAZ6 細胞系既產生了BAC,又產生了米色脂肪細胞,且從分子機制上難以分辨這兩類細胞。
3.2 BAC的原代培養
3.2.1 鎖骨上窩脂肪前體細胞的原代培養 Lee等[13]將自成人鎖骨上窩分離的脂肪前體細胞進行原代培養,對照組為皮下脂肪細胞,應用正電子發射斷層攝影術(positron emission tomography,PET)和CT成像技術檢測其UCP1基因的表達情況。結果顯示,PET陽性和陰性組均有UCP1基因表達,對照組無UCP1基因表達;PET陽性組較PET陰性組有更高的UCP1基因表達。該研究證明成人鎖骨上窩存在脂肪前體細胞,無論BAC活躍與否,在體外均可分化為BAC.
3.2.2 WAC的原代培養 過氧化物酶增殖物激活受體-γ輔助活化因子(peroxisomal proliferator ac-tivated receptor-γ coactivator,PGC)-1A是包括BAC和骨骼肌細胞等大多數細胞線粒體合成和氧化代謝的主要的轉錄共激活因子[14],故PGC-1A被用于誘導WAC棕色樣改變。Mazzucotelli等[15]以腺病毒為載體將人PGC-1A基因導入成熟的WAC后發現,PGC-1A過表達48 h,WAC可分化成棕色樣脂肪細胞并有UCP1、呼吸鏈蛋白、脂肪酸氧化相關酶以及其他BAC特異性標志物表達[16].PGC-1A過表達還可誘導甘油激酶增加,而人BAC中的甘油激酶質量高于WAC[ 1 7 ],這也支持了WAC中PGC-1A過表達可誘導其棕色樣變,產生棕色樣細胞表型的論斷。