為什麼脂肪細胞的誕生如此神奇?探索脂肪生成的兩個關鍵階段!

脂肪生成,即脂肪細胞從幹細胞誕生的過程,實際上是非常複雜且引人入勝的。這一過程可以被劃分為兩個關鍵階段:確定以及終末分化。確定階段是指間充質幹細胞承諾轉變為脂肪細胞前驅細胞,亦即脂肪母細胞或前脂肪細胞,並失去轉變為其他類型細胞如軟骨細胞、肌肉細胞和骨細胞的潛力。終末分化則是前脂肪細胞轉變為成熟的脂肪細胞。

「脂肪細胞在動物體內扮演著能量恆定的關鍵角色,並致力於處理最大的能量儲備。」

成熟的脂肪細胞具有能量儲存的功能,能夠在能量攝入超過消耗時擴張,並在能量支出超過攝入時進行動員。這一過程受到多種激素的高度調節,並且這些細胞對這些激素非常敏感。舉例來說,胰島素促進擴張,而腎上腺素、胰高血糖素和促腎上腺皮質激素(ACTH)等對應激素則促進動員。

分化過程

脂肪生成是一個嚴謹調控的細胞分化過程。預先承諾的前脂肪細胞,例如 3T3-L1 和 3T3-F442A 細胞系,或是從白色脂肪組織的間質血管分數中分離出來的前脂肪細胞,都是進行體外研究的主要對象。在體外分化的過程中,首先,增殖中的前脂肪細胞會因接觸抑制而停止增長。隨後,這一增長的停止促使細胞進入早期變化階段,表現出從成纖維細胞外觀轉變為圓形的形態變化,同時誘導轉錄因子 C/EBPβ 和 C/EBPδ 的表達。

「體外脂肪細胞的分化過程是高度有序的,不同階段的關鍵轉錄因子表現至關重要。」

接下來,生長停止的第二階段中,兩個關鍵的轉錄因子 PPARγ 和 C/EBPα 的表達上升,這些轉錄因子促進表現出成熟脂肪細胞的特徵基因的表達。這些基因包括脂肪細胞蛋白(aP2)、胰島素受體、甘油磷酸脫氫酶、脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A羧化酶及葡萄糖轉運蛋白 GLUT4 等。透過這個過程,脂肪細胞內的脂質小滴逐漸積累。

轉錄調控

PPARγ(過氧化物酶體增殖物激活受體γ)是脂肪生成的主要調控者,屬於核受體超家族。此轉錄因子會與視黃酸X受體(RXR)異質二聚化後結合於DNA上,進而啟動下游基因的表達。PPARγ的活化影響成熟脂肪細胞的多個特徵,如形態變化、脂質積累以及對胰島素的敏感性。

「PPARγ的表達本身足以促使成纖維細胞在體外轉變為脂肪細胞。」

此外,其他促進脂肪生成的因子,同樣會誘導PPARγ的表達。例如,C/EBP家族及克魯佩爾樣因子(KLFs)都被發現能夠激活PPARγ的啟動子。然而,C/EBPγ卻會抑制分化,可能是因為被C/EBPβ失活。

其他調控因素

內分泌系統的產物例如胰島素、IGF-1、cAMP、糖皮質激素以及三碘甲狀腺原氨酸等都能有效誘導前脂肪細胞的脂肪生成。這些信號與脂肪細胞分化的進程密切相關,尤其是胰島素通過IGF-1受體信號調控脂肪生成,促進終末分化的轉錄因子表達。

「Wnt/sigmoid(β-catenin)信號通路在脂肪生成過程中具有抑制作用,能夠引導間充質幹細胞向肌肉細胞和骨細胞分化。」

在生理解剖學中,隨著年齡增長,脂肪前驅細胞的衰老會抑制脂肪生成,這表明肥胖患者的脂肪組織中,老化細胞數量的增加是導致脂肪生成減少的主要原因,而不是幹細胞或前驅細胞數量的減少。

能量的存儲和消耗似乎是生物體生存的永恆主題,那麼,您是否想過如何能有效地管理我們的脂肪生成過程呢?

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