西班牙心血管研究中心（CNIC）的一个研究团队已经确定了一种脂肪细胞（脂肪细胞）中的关键机制，使它们能够安全地扩大以储存能量。这一过程避免了组织损伤，并保护身体免受脂肪分子（脂质）在不适当位置积累的毒性影响。该研究成果发表在《自然通讯》上，标志着对代谢疾病理解的重大进展。此外，这一发现为开发新的治疗策略以对抗与慢性能量过剩相关的疾病（如超重、肥胖、脂肪营养不良和代谢综合征及其严重的心血管和代谢并发症）打开了大门。
在现代社会，以久坐生活方式和高热量饮食为特征，脂肪组织是代谢健康的关键决定因素。脂肪细胞可以扩大以储存能量形式的脂肪，防止过量的脂质在肝脏或血管壁（尤其是心脏和大脑）等器官中积累，从而造成不可逆的损害。然而，这一过程并非没有风险。当脂肪细胞过载时，它们可能会破裂，释放有毒物质并引发炎症和代谢紊乱。
CNIC的研究团队由米格尔·安赫尔·德尔·波索·巴里乌索教授领导，他负责CNIC的力学适应和小凹生物学研究组，研究了脂肪细胞如何适应以承受与其扩张以容纳过量脂肪相关的机械应力。研究第一作者玛丽亚·阿博伊·帕达尔博士解释说：“当脂肪细胞积累脂肪并且其表面受到更大的张力时，小凹会变平，释放出一个‘膜库’，使细胞能够在不破裂的情况下扩大。相反，当脂肪储备减少时，这些结构会重新聚集，以减少多余的膜并恢复细胞稳定性。”
除了物理保护脂肪细胞外，小凹还在协调细胞代谢方面发挥着重要作用。德尔·波索·巴里乌索教授解释说，在脂肪细胞扩张期间，“这些膜结构的分子成分会移动到其他细胞区室，传递信号以调整代谢活动以匹配能量储备水平。这种内部通信能力使小凹成为高效功能的关键元素。”
然而，当这些结构缺失或功能失调时，脂肪细胞会变得更加僵硬，容易破裂，并且在储存能量方面效率低下。阿博伊·帕达尔博士补充道：“结果是一种炎症反应，损害了身体的代谢健康。这一现象与脂肪营养不良等状况有关，其中身体无法储存脂肪，导致严重的代谢和心血管异常。”
CNIC的研究强调了小凹蛋白caveolin-1（Cav-1）的关键作用。为了使小凹在细胞膜机械张力波动时正确变平，Cav-1必须通过在特定氨基酸上添加磷酸基团进行化学修饰，这一过程称为磷酸化。
为了这项研究，研究人员开发了一种转基因小鼠，表达一种不能被磷酸化的基因改造版本的Cav-1。这使得脂肪细胞无法正确扩展以应对脂质积累产生的机械张力，严重限制了它们储存能量和维持细胞完整性的能力。这一简单机制的失败最终导致脂肪营养不良及其严重后果。
德尔·波索·巴里乌索教授总结道：“这些结果使我们更好地了解了脂肪组织如何应对与能量过剩相关的机械力。在肥胖和代谢综合征的背景下，这种保护机制对于最小化机体损伤至关重要。”
更多信息： 细胞膜重塑决定了脂肪细胞的扩展和机械适应性，《自然通讯》（2024）。DOI: 10.1038/s41467-024-54224-y
期刊信息： 《自然通讯》
来源： 西班牙心血管研究中心
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