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脂肪細胞の不思議な誕生: なぜ私たちの体には脂肪細胞が必要なのでしょうか?
脂肪細胞の形成、つまり脂肪生成は、幹細胞が脂肪細胞に変化するプロセスであり、運命決定と最終分化の 2 つの段階に分かれています。運命決定段階では、間葉系幹細胞は脂肪芽細胞または前脂肪細胞としても知られる前脂肪細胞に変化し、軟骨細胞、筋細胞、骨芽細胞などの他の細胞型に分化する能力を失います。その後、最終分化段階で、前脂肪細胞はさらに成熟脂肪細胞に変化します。
脂肪細胞は、動物の体内で最大のエネルギーをトリグリセリドの形で蓄えます。
このプロセスは、エネルギー摂取がエネルギー消費を超えると脂肪細胞が膨張し、エネルギー消費が摂取を超えるとエネルギー放出が発生します。インスリンは拡張を促進するホルモンであり、エピネフリン、グルカゴン、副腎皮質刺激ホルモンはエネルギーの放出を促進します。
脂肪細胞の発生過程
脂肪生成は、間葉系幹細胞から前脂肪細胞、そして成熟脂肪細胞への細胞分化の厳密に制御されたプロセスです。このプロセスには、多能性遺伝子発現から細胞型特異的遺伝子発現への移行による遺伝子発現パターンの変化が含まれます。したがって、転写因子は脂肪生成にとって重要です。
転写因子 PPARγ および C/EBP は、脂肪生成の主な調節因子です。
これらの転写因子は、成熟脂肪細胞に特徴的な遺伝子の発現を促進し、他の起源の細胞と比較して、脂肪細胞のインビトロ分化プロセスは実際にインビボ分化の特徴を再現します。成熟脂肪細胞は、成長停止、形態学的変化、脂質合成遺伝子の高発現、およびアディポネクチン、レプチン、TNF-αなどのアディポカインの産生を示します。
細胞分化とその転写制御
インビトロ研究では、3T3-L1 細胞株や 3T3-F442A 細胞株などのすでに関与している前脂肪細胞株、または白色脂肪組織から単離された前脂肪細胞を使用して脂肪生成が研究されます。このプロセスは通常、成長を伴い、形態学的変化や転写因子 C/EBPβ および C/EBPδ の誘導などの初期事象を伴います。
PPARγ は脂肪生成の主要な調節因子であり、胚性幹細胞から脂肪細胞への分化に必要です。
成長停止の第 2 段階では、PPARγ と C/EBPα という 2 つの重要な転写因子が発現され、インスリン受容体や脂肪酸シンターゼなどの成熟脂肪細胞の特徴的な遺伝子の発現が促進されます。このプロセスは脂質小胞の蓄積をもたらし、細胞成熟のシグナルを伝達します。
転写因子の相乗効果
PPARγ と C/EBPα は脂肪生成のマスター調節因子ですが、分化プロセスに役割を果たす転写因子は他にもあります。脂肪細胞決定分化因子 1 (ADD1) およびステロイド調節エレメント結合タンパク質 1 (SREBP1) は、内因性 PPARγ リガンドを生成するか、PPARγ 発現を直接促進することによって PPARγ を活性化できます。
Wnt/β-カテニンシグナル伝達経路は脂肪生成を阻害し、間葉系幹細胞の筋細胞や骨細胞への分化を促進します。
さらに、肥満者の脂肪生成の減少は、幹細胞や前駆細胞の数の減少ではなく、脂肪組織内の老化細胞の増加によるものです。この事実は、脂肪生成の調節における老化細胞の潜在的な影響を示しています。
内分泌系への影響
インスリン、IGF-1、cAMP、グルココルチコイド、トリヨードチロニンなどの内分泌系の産物は、前脂肪細胞の脂肪生成を効果的に誘導します。インスリンは、インスリン様成長因子 1 (IGF1) 受容体シグナル伝達経路を通じてこのプロセスを制御し、それによって最終分化に関連する転写因子の誘導を促進します。
骨形成タンパク質 (BMP) も前脂肪細胞の分化を促進する可能性があり、脂肪生成に対する複数のシグナル伝達経路の影響を示しています。
しかし、BMP2 は多能性細胞の運命決定を刺激し、さまざまな受容体アイソフォームを通じて骨形成を促進することさえあります。これは、さまざまな因子間の複雑な相互作用を示しており、脂肪生成の制御の多面的な性質がさらに強調されています。
考え方のまとめ
脂肪細胞の形成は、エネルギーバランスと代謝を理解する上で重要な部分を占めていますが、社会的ライフスタイルの変化に伴い、肥満はますます一般的な問題となっています。脂肪細胞の形成と健康の関係のバランスをとるにはどうすればよいでしょうか?
