Lonza人脂肪前體細胞,研究糖尿病胰島抵抗、肥胖的優秀體外模型

2020-12-05 澤平科技

脂肪細胞——代謝穩態的關鍵角色

脂肪細胞不僅僅儲存脂肪，也在代謝性疾病中發揮作用。通過研究脂肪細胞的功能和相互作用，科研人員可以開發出新的靶向療法，針對肥胖症和糖尿病等。

人脂肪細胞

生物體就像電池一樣工作，從食物、光或其他來源獲取能量並儲存起來，當需要時，將能量轉化為三磷酸腺苷(ATP)分子（主要的能量載體），每天循環500次，如同可充電電池一樣。大家已普遍接受了ATP分子將生物能轉移到線粒體——細胞的「動力源」。這些細胞器通過代謝過程，維持細胞和組織的健康。至今許多科研人員研究了維持生命運轉的過程，但仍存在許多問題。比如脂肪細胞是否導致代謝疾病，例如肥胖症和糖尿病？

脂肪組織——多任務器官

作為能量庫，存儲和釋放能量只是高度動態的脂肪組織的作用之一。脂肪細胞（成熟的脂肪細胞）也會產生和分泌激素，從而影響能量的攝入。一些脂肪細胞還可以將化學能轉化為熱能。脂肪細胞不是脂肪組織的唯一組成部分，脂肪組織也由結締組織和其他細胞組成，例如脂肪前體細胞、巨噬細胞、成纖維細胞、內皮細胞和幹細胞。這些細胞協同工作，以維持脂肪細胞的完整性和激素平衡。

圖2、遠遠不止「儲存脂肪」的細胞：白色脂肪細胞不僅存儲脂肪，而且還產生調節能量穩態、食物攝入、組織再生的激素。

圖3、具有不同功能的不同細胞：白色、米色和棕色脂肪細胞在脂肪組織中看起來各不相同，反映出它們不同的任務。

不同類型的脂肪組織執行不同的功能。在人體中，存在三種類型的脂肪庫，主要存在於皮膚下和腹腔內部：白色、棕色、米色（褐色）脂肪組織。

白色脂肪細胞是相當大的球形細胞，幾乎沒有線粒體，只有一個脂質滴。它們以甘油三酸酯的形式存儲多餘的熱量，以防能量短缺。白色脂肪細胞組織還具有內分泌功能，釋放諸如瘦素、脂聯素、脂肪酸、TNF-α（腫瘤壞死因子）等，這些激素調節營養穩態、食物攝入、炎症、心血管活動和組織再生（Medina-Gómez，2016）。

棕色脂肪細胞的主要作用是通過細胞內大量的線粒體將食物中的能量轉化為熱能，從而建立對體溫過低的自然防禦能力。直到過去十年，研究人員一直認為棕色脂肪組織僅在嬰幼兒中起作用，後來隨著年齡的增長，它轉變為白色脂肪細胞組織。但是，PET掃描已經發現了鎖骨上區域皮膚下，以及成年人的血管和實體器官周圍，具有生物活性的棕色脂肪細胞。棕色脂肪細胞小於白色脂肪細胞，包含許多線粒體和幾個小脂質滴。

科研人員正在研究米色（褐色）脂肪細胞如何發育，以及它們如何與其他脂肪細胞相互作用。在靜止期，它們類似於白色脂肪細胞，但是在冷刺激下，它們具有類似於棕色脂肪細胞的表型以及此類細胞的產熱能力。最近也有研究表明，這種脂肪細胞會對促血管生長因子有反應，會伴隨著毛細血管網絡的擴張而增殖。

即使它們具有特定的特徵，不同類型的脂肪組織在功能上也是互補的。他們在微調的合作中共同工作，以維持新陳代謝的平衡。但是，當這種平衡變得不穩定時會發生什麼呢？最近的研究表明，當棕色脂肪組織對代謝疾病的保護功能被破壞時，會導致諸如II型糖尿病和脂肪沉積。同樣，過多的白色脂肪組織會增加心臟病和心力衰竭的風險。

肥胖與胰島素抵抗之間的聯繫

脂肪組織包含的許多分子參與維持代謝平衡所必需的過程，因而脂肪在代謝疾病發作中起關鍵作用。如今，肥胖症已成為全球性的健康流行病，與II型糖尿病、心血管疾病等高死亡率疾病有關。近年來，肥胖變得越來越普遍，最新研究表明，到2025年，全球將有18%的男性和21%的女性被歸為肥胖，超過3億人患有與肥胖相關的II型糖尿病。

基於這一令人震驚的預測，研究人員正在努力研究脂肪組織與代謝紊亂間的分子機制。肥胖產生，主要由於能量攝入超過能量消耗，同時還取決於遺傳、表觀遺傳學、環境、生活方式等許多因素的相互作用。這解釋了為什麼與大多數內分泌疾病不同，研究人員很難解釋其潛在的疾病機制。儘管經過數十年的研究和大量投資，仍然缺乏有效的療法。

在「健康」體重增加的情況下，白色脂肪組織通過改變成熟脂肪細胞的大小，以及募集和分化為多能間充質幹細胞來擴張。在「不健康」的肥胖症中，白色脂肪組織功能失調，無法適當擴張以儲存多餘的能量。脂肪隨後沉積在肝臟、肌肉、心臟和其他內臟器官的組織中，從而導致局部發炎。然後，這種所謂的「脂毒性」會誘導胰島素抵抗，並增加罹患II型糖尿病和心血管疾病的風險。

當脂肪組織迅速擴張時，會導致細胞死亡、缺氧和機械應激。這些信號促進巨噬細胞浸潤，導致炎症反應。實際上，在分析肥胖患者的脂肪組織時，研究人員發現多達40%的細胞是巨噬細胞。慢性低度炎症會損害脂肪組織的功能，阻礙脂肪形成，並降低胰島素敏感性。在參與能量穩態的器官中，免疫系統的激活，在肥胖與胰島素抵抗之間建立了聯繫。

棕色和米色（褐色）脂肪細胞：潛在的靶標

除了改善脂肪組織健康，棕色脂肪組織和米色（褐色）脂肪細胞也有望成為解決肥胖的目標。實際上，棕色脂肪組織是能量穩態和葡萄糖穩態的關鍵。米色（褐色）脂肪細胞位於白色脂肪細胞之間，可通過外部刺激（例如低溫、運動、營養）而被激活。在此「褐變」過程中，米色（褐色）脂肪細胞具有棕色脂肪組織特徵，通過產生熱量消耗能量。這些刺激還可以誘導白色脂肪細胞轉分化為成熟棕色脂肪細胞。包括前列腺素、利鈉肽、BMP或血管內皮生長因子（VEGF）在內的激素，調節棕色和米色（褐色）脂肪細胞。這些因素會增加能量消耗，並改善葡萄糖穩態和胰島素敏感性。

新出現的數據支持為葡萄糖和甘油三酸酯創建「代謝庫」，通過促進米色（褐色）脂肪細胞的發育來解決肥胖。另一種方法可能是基於阻斷性調節劑，例如TGF-β，它會阻礙肥胖患者的棕色和米色（褐色）脂肪細胞的功能。在某些研究中，TGF-β中和抗體可保護動物免於肥胖和胰島素抵抗。

脂肪前體細胞——幫助研究人員建立體外脂肪細胞模型，以研究代謝性疾病的分子過程

脂肪前體細胞為研究代謝性疾病的分子途徑並確定新的解決方法，提供了非常有用的體外細胞模型。脂肪前體細胞可以用來研究控制脂肪組織功能和分化的生理和病理機制，還可以用作糖尿病研究或觀察間充質幹細胞成脂分化的細胞模型。例如，研究人員可以將糖尿病患者的脂肪前體細胞與健康供體的脂肪前體細胞進行比較，以檢測細胞內過程、基因表達、細胞因子釋放方面的差異。

通過研究健康脂肪細胞與免疫細胞之間的相互作用，科研人員更深入了解了與肥胖相關的II型糖尿病潛在的慢性炎症過程。在最近的一項研究中，Kongsuphol及其同事在基於微流體的體外模型中將脂肪組織與免疫細胞共培養。由於其可以測量細胞因子並提供有關炎症反應和胰島素敏感性的數據，因而該模型可用於篩選糖尿病藥物。

全球科研人員都在努力了解我們「可充電電池」的複雜性，尋找對抗肥胖的新方法。

Lonza脂肪前體細胞部分產品

Lonza脂肪前體細胞，符合美國和中國生物製品相關規定，獲得細胞供應機構和捐贈者的知情和授權，其生產全流程符合倫理學法律規定。所有原代細胞無支原體、細菌、酵母菌、真菌汙染，無HIV-1、B型肝炎、C型肝炎，且脂肪形成分化測試呈陽性。每批次原代細胞均提供質量分析報告(COA)，研究人員可自行從Lonza官網下載。

圖6、分化的皮下脂肪前體細胞

Lonza脂肪前體細胞培養基

貨號：PT-8002

中文名稱：Lonza人脂肪前體細胞培養基

英文名稱：PGM-2 Preadipocyte Growth Medium-2 BulletKit

套裝組成：PGM-2脂肪前體細胞基礎培養基（貨號：PT-8202）、PGM-2 SingleQuot添加劑及生長因子（貨號：PT-9502）

PGM-2脂肪前體細胞生長培養基，包括基礎培養基、脂肪前體細胞增殖和分化所必需的補充劑。當採用Lonza脂肪前體細胞和Lonza官方推薦的實驗操作流程時，每套培養基保證可將1000萬個脂肪前體細胞（10個96孔板）誘導分化為成熟的、功能活躍的脂肪細胞。套裝的各組分可獨立購買。

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