葉雅芬,楊穎,韓峻峰
(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科,上海市糖尿病研究所,上海 200233)
脂肪組織是機(jī)體重要的能量儲(chǔ)存器和內(nèi)分泌器官,參與維持代謝穩(wěn)態(tài)。脂肪組織衰老是增齡或DNA 損傷、線粒體功能障礙和有絲分裂持續(xù)激活等多種壓力刺激導(dǎo)致組織功能減退的狀態(tài)[1],其表現(xiàn)為脂肪細(xì)胞衰老,干細(xì)胞或免疫細(xì)胞的蓄積及這3 種細(xì)胞衰老相關(guān)分泌表型。其中,衰老相關(guān)分泌表型產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子和趨化因子可介導(dǎo)機(jī)體發(fā)生廣泛低度慢性炎癥,進(jìn)一步加速衰老進(jìn)程[2]。通過干預(yù)以恢復(fù)脂肪組織功能,可改善組織炎癥和肌肉力量,從而延緩機(jī)體衰老進(jìn)程并延長壽命[3]。因此,脂肪組織是衰老干預(yù)的潛在靶點(diǎn),全面了解脂肪組織衰老的細(xì)胞生物學(xué)改變及其分子機(jī)制具有重要意義。本文就近年來對(duì)脂肪組織衰老的新進(jìn)展及干預(yù)措施作一綜述。
脂肪組織主要分為白色脂肪組織(white adipose tissue,WAT)、棕色脂肪組織(brown adipose tissue,BAT)和米色脂肪組織3 種類型。WAT 根據(jù)其生理分布又分為皮下脂肪組織和內(nèi)臟脂肪組織,參與脂質(zhì)儲(chǔ)存和動(dòng)員、細(xì)胞因子分泌以及免疫調(diào)節(jié)。而BAT 含量在新生兒時(shí)期最高,成人主要分布于頸部、腎上腺、椎旁以及大血管周圍,主要參與調(diào)節(jié)能量消耗和糖脂代謝。米色脂肪組織可在冷暴露和交感神經(jīng)興奮條件下產(chǎn)生,散在分布于皮下脂肪組織[4]。
能量攝入過剩時(shí),WAT 增加,將能量轉(zhuǎn)化為脂質(zhì)形式儲(chǔ)存;產(chǎn)熱時(shí),脂肪組織攝取循環(huán)游離脂肪酸,以非顫抖性產(chǎn)熱方式消耗能量[5];而當(dāng)能量攝入不足時(shí),儲(chǔ)存在WAT 中的甘油三酯分解,釋放游離脂肪酸,供其他組織氧化利用[5]。因此,脂肪組織功能的維持在機(jī)體營養(yǎng)感應(yīng)和能量代謝中發(fā)揮著重要作用。
脂肪組織由脂肪細(xì)胞和血管基質(zhì)細(xì)胞成分組成,而后者占脂肪組織總細(xì)胞數(shù)的60%~80%,包括脂肪祖細(xì)胞和干細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及多種類型的免疫細(xì)胞[4,6]?;趩渭?xì)胞測(cè)序分析發(fā)現(xiàn),脂肪祖細(xì)胞和干細(xì)胞包含脂肪干細(xì)胞、前體脂肪細(xì)胞和脂肪生成調(diào)節(jié)因子,這些不同的細(xì)胞亞群沿脂肪分化成脂軌跡排序,形成了嚴(yán)格的層次結(jié)構(gòu)[7]。脂肪組織免疫細(xì)胞群包括淋巴細(xì)胞、第2 組先天淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞等,調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)和新陳代謝[8]。不同類型細(xì)胞的質(zhì)量和相對(duì)比例的動(dòng)態(tài)重塑對(duì)于脂肪組織正常功能的維持十分重要。
隨著年齡的增長,脂肪組織中成熟脂肪細(xì)胞和血管基質(zhì)細(xì)胞成分均可發(fā)生衰老,呈現(xiàn)脂肪細(xì)胞功能紊亂或血管基質(zhì)細(xì)胞分化受限[9]。脂肪祖細(xì)胞數(shù)量和質(zhì)量受損將導(dǎo)致脂肪組織更新障礙,而脂肪組織細(xì)胞成分的改變則能誘導(dǎo)其能量儲(chǔ)存和消耗功能障礙,最終導(dǎo)致營養(yǎng)感應(yīng)失調(diào)。
細(xì)胞衰老是受端粒磨損、DNA 損傷、氧化應(yīng)激或癌基因激活等多種細(xì)胞應(yīng)激源刺激而出現(xiàn)的不可逆的生長停滯,其表現(xiàn)為細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(P21 和P16)的上調(diào)、DNA 損傷增加、β-半乳糖苷酶活化和衰老相關(guān)分泌表型等衰老表型[10]。
細(xì)胞衰老被認(rèn)為是組織功能障礙的重要原因。脂肪組織衰老是指在增齡或肥胖等生理?xiàng)l件及病理?xiàng)l件下,脂肪細(xì)胞、祖細(xì)胞和干細(xì)胞等多種細(xì)胞發(fā)生衰老,呈現(xiàn)豐度、分布、細(xì)胞成分和內(nèi)分泌信號(hào)等方面的顯著變化以及相應(yīng)表型,融合了慢性低度炎癥、大分子損傷、祖細(xì)胞功能障礙和細(xì)胞衰老等多種特征的脂肪組織功能退化[10-11]。
同時(shí),脂肪組織衰老也是全身衰老的早期表現(xiàn)和促發(fā)因素[11-12]。有研究對(duì)處于10 個(gè)不同年齡段小鼠的17 個(gè)器官進(jìn)行RNA 測(cè)序后發(fā)現(xiàn),中年小鼠的WAT 比其他器官更早出現(xiàn)衰老相關(guān)的分子變化[12]。故有學(xué)者提出,年齡相關(guān)的機(jī)體微環(huán)境改變部分源于WAT。在年齡相關(guān)的血漿蛋白變化和各器官相應(yīng)基因的表達(dá)豐度的關(guān)聯(lián)性分析研究中,發(fā)現(xiàn)了骨膜蛋白等8 種來源于WAT 的血漿蛋白,這可能是促進(jìn)全身衰老的關(guān)鍵因素[8,12]。因此,干預(yù)脂肪組織衰老過程有助于延緩機(jī)體衰老。
近年來,脂肪組織衰老的特征及其細(xì)胞生物學(xué)的改變、分子機(jī)制的調(diào)控頗受關(guān)注。以下,筆者將根據(jù)脂肪組織的分類,對(duì)脂肪組織衰老的細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)特征研究進(jìn)展,進(jìn)行詳細(xì)闡述。
WAT 具有脂質(zhì)儲(chǔ)存、能量釋放和內(nèi)分泌信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能。脂肪組織衰老發(fā)生后,脂肪細(xì)胞數(shù)量和大小改變、免疫細(xì)胞浸潤、胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及兒茶酚胺信號(hào)通路受損等,可導(dǎo)致脂質(zhì)儲(chǔ)存和分解失調(diào)。
1.脂質(zhì)儲(chǔ)存減少:脂肪生成受損是WAT 脂質(zhì)儲(chǔ)存減少的原因之一。(1)具有分化潛能的脂肪祖細(xì)胞和干細(xì)胞豐度是皮下脂肪組織擴(kuò)張的重要決定因素。隨著年齡的增長,脂肪祖細(xì)胞和干細(xì)胞的增殖和分化能力逐漸下降[13]。近期,Nguyen 團(tuán)隊(duì)通過酶解年輕小鼠和老年小鼠的皮下脂肪組織,分離并鑒定了CD34+Pdgfrα+Pref-1+的衰老依賴性調(diào)節(jié)細(xì)胞(aging-dependent regulatory cell,ARC)。該細(xì)胞在48 周齡小鼠皮下脂肪組織中被檢出,并呈年齡依賴性特異性上調(diào),該細(xì)胞群炎癥標(biāo)志基因和趨化因子表達(dá)顯著增加,同時(shí)促脂肪形成基因Dusp10 表達(dá)降低,而Id3、Klf2 和Klf7 等抗脂肪形成基因顯著上調(diào)[14]。體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,成脂標(biāo)志基因檢測(cè)及油紅O 染色實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)ARC 分化為成熟脂肪細(xì)胞的功能受損,且其可分泌Ccl6 等趨化因子,抑制前體脂肪細(xì)胞的增殖和分化,進(jìn)一步導(dǎo)致前脂肪細(xì)胞數(shù)量減少和脂肪生成減少[14]。
(2)脂肪細(xì)胞肥大:脂肪細(xì)胞肥大可導(dǎo)致WAT 脂質(zhì)儲(chǔ)存減少。脂肪細(xì)胞肥大是對(duì)營養(yǎng)過剩的適應(yīng)性反應(yīng),可維持脂肪組織對(duì)多余能量的緩沖能力并保護(hù)其他組織免受脂毒性。當(dāng)超過一定閾值時(shí),肥大的脂肪細(xì)胞將喪失營養(yǎng)緩沖能力,導(dǎo)致脂質(zhì)儲(chǔ)存功能受損,外周組織發(fā)生脂質(zhì)異位沉積[15]。白色脂肪細(xì)胞隨著身體質(zhì)量指數(shù)的增加或年齡的增加而肥大,肥大的脂肪細(xì)胞表面積/體積比值降低,導(dǎo)致營養(yǎng)儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)效率低下,從而促進(jìn)脂肪組織功能障礙和全身代謝紊亂[16]。既往研究發(fā)現(xiàn),人皮下脂肪組織及內(nèi)臟脂肪組織中的脂肪細(xì)胞大小與糖化血紅蛋白水平均呈正相關(guān)[15]。關(guān)于細(xì)胞肥大的機(jī)制,最新研究報(bào)道,肥胖和高胰島素血癥可激活細(xì)胞周期程序,誘導(dǎo)成熟脂肪細(xì)胞完成分裂間期S期,并滯留于G2期,促使細(xì)胞核DNA 復(fù)制,導(dǎo)致脂肪細(xì)胞肥大和早衰[1]。
(3)免疫細(xì)胞浸潤:免疫細(xì)胞浸潤是影響脂肪組織脂質(zhì)儲(chǔ)存的關(guān)鍵因素。隨著單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,越來越多研究關(guān)注到脂肪組織駐留免疫細(xì)胞在脂肪組織發(fā)育和代謝維持中的作用。內(nèi)臟脂肪組織駐留巨噬細(xì)胞在衰老相關(guān)分泌表型作用下極化為M1 促炎型,高表達(dá)組織煙酰胺腺嘌呤二核苷酸消化酶CD38,揭示了煙酰胺腺嘌呤二核苷酸減少與內(nèi)臟脂肪細(xì)胞衰老間的因果關(guān)系[17]。在老年人類和小鼠內(nèi)臟脂肪組織中組織駐留記憶T 細(xì)胞表型(CD44highCD62LlowCD69+)的γδ T 細(xì)胞表達(dá)增加,如清除后,可降低內(nèi)臟脂肪組織和全身白細(xì)胞介素6 水平,緩解組織衰老相關(guān)炎癥[18]。
此外,調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(immune regulatory T cell,Treg 細(xì)胞)在生理?xiàng)l件下具有免疫抑制性,在脂肪組織中可抑制效應(yīng)T 細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞的活性以維持胰島素敏感性,但衰老小鼠內(nèi)臟脂肪組織中Treg 細(xì)胞增多,導(dǎo)致了胰島素抵抗,推測(cè)免疫細(xì)胞的時(shí)空動(dòng)態(tài)平衡是脂肪組織功能維持所必需的[19]。老化的脂肪組織中的B 細(xì)胞在雌鼠中呈現(xiàn)年齡依賴性增加,而將其清除后可改善老年小鼠內(nèi)臟脂肪組織中Treg 細(xì)胞的積累,從而改善免疫重塑[20]。組織駐留免疫細(xì)胞在衰老狀態(tài)下會(huì)分泌炎性細(xì)胞因子,引起組織炎癥,從而阻斷胰島素信號(hào)通路,導(dǎo)致脂肪細(xì)胞儲(chǔ)存脂質(zhì)減少[20]。
衰老脂肪組織中脂肪細(xì)胞數(shù)量和大小的改變均可直接影響脂肪細(xì)胞脂質(zhì)儲(chǔ)存,而免疫細(xì)胞的浸潤也可通過影響前體脂肪細(xì)胞的分化或胰島素信號(hào)通路等間接影響脂質(zhì)儲(chǔ)存。
2.脂質(zhì)分解受損:正常情況下,小鼠饑餓時(shí)交感神經(jīng)系統(tǒng)分泌兒茶酚胺,促進(jìn)脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)分解[5]。而在老年小鼠內(nèi)臟脂肪組織中,炎性小體NLRP3 促使脂肪組織巨噬細(xì)胞高表達(dá)兒茶酚胺降解酶單胺氧化酶A,從而阻斷兒茶酚胺信號(hào)[21]。此外,炎性小體NLRP3 刺激老年雌鼠內(nèi)臟脂肪組織組織駐留老化脂肪B 細(xì)胞擴(kuò)增,損害胰島素敏感性和脂肪分解[20]。敲除老年小鼠的NLRP3 基因,禁食誘導(dǎo)下的脂肪分解恢復(fù),循環(huán)游離脂肪酸增加,進(jìn)而維持冷暴露下老年小鼠的核心溫度[20-21],說明脂質(zhì)分解受到脂肪組織炎癥的影響。NLRP3 炎性小體是先天免疫細(xì)胞的一種細(xì)胞內(nèi)模式識(shí)別受體,可被多種損傷相關(guān)分子模式激活,但在WAT 中的具體觸發(fā)因素仍然未知[20]。
BAT 以耗能、產(chǎn)熱為主。近年來發(fā)現(xiàn),BAT 可作為內(nèi)分泌器官,通過自分泌或旁分泌方式發(fā)揮作用。BAT 衰老主要表現(xiàn)為產(chǎn)熱受損和內(nèi)分泌功能紊亂。
1.產(chǎn)熱受損:BAT 產(chǎn)熱能力可能與脂質(zhì)成分、細(xì)胞類型、能量攝入和利用相關(guān),產(chǎn)熱脂肪細(xì)胞數(shù)量減少或活化受限、能量底物攝取和氧化不足以及線粒體呼吸鏈復(fù)合物酶活性的降低均可導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)熱受損。
老年小鼠棕色脂肪細(xì)胞肥大,多房小脂滴逐漸變大。代謝組學(xué)揭示細(xì)胞中脂質(zhì)沉積以神經(jīng)酰胺增多為主[22]。體外實(shí)驗(yàn)用神經(jīng)酰胺C16 處理前脂肪細(xì)胞后,成脂基因和產(chǎn)熱基因的表達(dá)均下調(diào),表明脂肪細(xì)胞分化受損[22]。棕色脂肪細(xì)胞生成減少導(dǎo)致衰老過程中脂肪組織更新受阻,加劇了代謝功能障礙。
單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)揭示,BAT 中存在2 種不同的類型,分別為高表達(dá)UCP1 的高產(chǎn)熱細(xì)胞群和高脂肪酸攝取的低產(chǎn)熱細(xì)胞群。正常情況下,冷暴露誘導(dǎo)大量低產(chǎn)熱細(xì)胞向高產(chǎn)熱細(xì)胞轉(zhuǎn)化;而在中老年小鼠中,這種細(xì)胞轉(zhuǎn)化受損,導(dǎo)致脂肪產(chǎn)熱功能障礙[23]。冷暴露時(shí),BAT 攝取酰基肉堿作為β氧化的重要底物,為產(chǎn)熱提供能量燃料。老年小鼠肝酰基肉堿合成減少,BAT 攝取并儲(chǔ)存的能量燃料不足,導(dǎo)致BAT 產(chǎn)熱減少[22,24],而補(bǔ)充肉堿恢復(fù)其循環(huán)水平后,能夠有效改善年齡相關(guān)的產(chǎn)熱功能不良[24]。此外,線粒體脂?;軗p導(dǎo)致老年小鼠對(duì)BAT 中脂質(zhì)利用不足,也可影響產(chǎn)熱功能。老年小鼠BAT 線粒體Fe-S 簇形成減少,線粒體酶的必需輔因子硫辛酸合成不足,導(dǎo)致線粒體脂?;浇档蚚25]。Bola3 作為鐵硫(Fe-S)簇形成的調(diào)節(jié)因子,在老年小鼠BAT 中表達(dá)降低,線粒體復(fù)合物Ⅰ/Ⅱ活性和耗氧率均降低[25]。補(bǔ)充低劑量的α-硫辛酸通過Bola3 介導(dǎo)的Fe-S 簇形成途徑,增強(qiáng)老年小鼠BAT 中的線粒體酶活性,特異性地恢復(fù)線粒體脂?;?,從而部分恢復(fù)老年小鼠的BAT 產(chǎn)熱[25]。
2.內(nèi)分泌功能受損:BAT 除了進(jìn)行非顫抖性產(chǎn)熱外,還能夠分泌成纖維細(xì)胞生長因子21、骨形成蛋白、白細(xì)胞介素6、12,13-diHOME 等多種分泌因子,以自分泌或旁分泌的方式對(duì)能量代謝造成局部或者系統(tǒng)性影響[26]。在冷暴露或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,BAT 能分泌12,13-diHOME 作用于自身或骨骼肌,從而促進(jìn)循環(huán)脂肪酸的攝取[27]。相同運(yùn)動(dòng)水平下,老年人BAT 的12,13-diHOME 分泌減少[28]。然而,目前對(duì)大多數(shù)棕色脂肪細(xì)胞因子的功能以及衰老狀態(tài)下如何改變尚不清楚。
BAT 的質(zhì)量和活性在衰老過程中逐漸喪失,機(jī)體基礎(chǔ)代謝率降低,導(dǎo)致胰島素抵抗、肥胖和2 型糖尿病等慢性代謝性疾病的發(fā)生。識(shí)別影響棕色脂肪細(xì)胞生成以及調(diào)節(jié)產(chǎn)熱的分子或代謝物,對(duì)了解BAT 在衰老狀態(tài)下的局部或全身調(diào)節(jié)的分子機(jī)制是必要的。
米色脂肪組織衰老主要表現(xiàn)為米色脂肪細(xì)胞數(shù)量減少所介導(dǎo)的適應(yīng)性產(chǎn)熱受損。米色脂肪細(xì)胞數(shù)量減少受到多種因素的調(diào)節(jié),包括米色脂肪細(xì)胞所處的WAT 微環(huán)境、脂肪祖細(xì)胞衰老、白色脂肪細(xì)胞向米色脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)分化以及米色脂肪細(xì)胞的維持等。
米色脂肪組織散在分布于WAT中,受WAT 組織微環(huán)境的影響。WAT 中的第2 組先天淋巴細(xì)胞分泌甲硫氨酸腦啡肽,直接作用于脂肪細(xì)胞的阿片類生長因子受體,可正向調(diào)節(jié)米色脂肪的生物合成[29]。而這種第2 組先天淋巴細(xì)胞數(shù)量呈現(xiàn)年齡相關(guān)的減少,與年輕小鼠相比,老年小鼠在冷暴露條件下的米色脂肪細(xì)胞生成減少,核心體溫降低[19]。
脂肪祖細(xì)胞衰老也是米色脂肪細(xì)胞減少的重要原因之一。米色脂肪細(xì)胞起源于血管周圍的平滑肌樣祖細(xì)胞,表達(dá)平滑肌肌動(dòng)蛋白(smooth muscle actin,SMA)。分離年輕小鼠和老年小鼠的米色脂肪祖細(xì)胞(SMA+),比較后發(fā)現(xiàn),老年小鼠SMA+祖細(xì)胞呈現(xiàn)β 半乳糖苷酶活化等衰老表型,且向米色脂肪細(xì)胞分化受損[30]。有研究構(gòu)建了SMA+米色脂肪祖細(xì)胞特異性敲除Ink4a/Arf 基因的小鼠模型(12 個(gè)月齡),結(jié)果發(fā)現(xiàn),清除衰老祖細(xì)胞能夠逆轉(zhuǎn)老年小鼠冷暴露誘導(dǎo)的米色脂肪生成障礙[30]。此外,衰老過程中米色脂肪細(xì)胞向白色脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)分化也可造成米色脂肪細(xì)胞數(shù)量減少。賴氨酸特異性去甲基化酶1(lysine-specific demethylase 1,Lsd1)是一種表觀遺傳擦除酶,其可激活PPARα,維持脂肪細(xì)胞米色化[31]。30 周齡的中年小鼠皮下脂肪組織中Lsd1 表達(dá)下調(diào),經(jīng)蘇木素-伊紅染色后可發(fā)現(xiàn)米色脂肪細(xì)胞白色化。脂肪特異性過表達(dá)Lsd1后,與同周齡對(duì)照小鼠相比,米色脂肪細(xì)胞形態(tài)和產(chǎn)熱相關(guān)基因的表達(dá)均得以維持;而對(duì)10 周齡小鼠脂肪組織特異性敲除Lsd1 基因后,米色脂肪細(xì)胞向白色脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)分化增加[31]。然而,目前對(duì)于米色脂肪細(xì)胞生成及維持機(jī)制的了解仍不足,衰老過程中米色脂肪細(xì)胞分化或轉(zhuǎn)分化如何調(diào)節(jié)還需要進(jìn)一步研究。
藥物治療、熱量限制和基因編輯可能是改善甚至逆轉(zhuǎn)脂肪組織衰老有前景的治療手段。
藥物治療是延緩脂肪組織衰老的主要干預(yù)方案。長期、低劑量應(yīng)用過氧化物酶體增殖物激活受體γ 激動(dòng)劑羅格列酮,可減少老年小鼠年齡依賴性的脂肪丟失,改善衰老WAT炎癥和纖維化,在維持脂肪組織穩(wěn)態(tài)和改善胰島素敏感性中發(fā)揮作用[32]。衰老細(xì)胞裂解法(即聯(lián)用達(dá)沙替尼和槲皮素選擇性地靶向清除衰老細(xì)胞)治療正在進(jìn)行臨床試驗(yàn),結(jié)果顯示,接受為期11 d 治療的糖尿病腎病老年患者脂肪組織中高表達(dá)P16INK4A 和P21CIP1 的(P16High/P21High)衰老細(xì)胞數(shù)量和衰老相關(guān)分泌表型均減少[33]。然而值得注意的是,大多數(shù)p16High 細(xì)胞是肝血竇中的內(nèi)皮細(xì)胞。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,靶向清除p16High 細(xì)胞會(huì)誘導(dǎo)肝臟和血管周圍組織纖維化[34],因此,在開發(fā)脂肪組織特異性清除衰老細(xì)胞的治療和干預(yù)藥物時(shí),需明確藥物的不良反應(yīng)。
熱量限制對(duì)于延緩脂肪組織衰老也有一定作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,熱量限制能夠緩解與年齡相關(guān)的皮下脂肪組織功能紊亂,并減輕組織炎癥,促進(jìn)皮下脂肪組織褐變[35]。耶魯大學(xué)的一項(xiàng)多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn),對(duì)238 名非肥胖、代謝健康的成年人分組,進(jìn)行為期2 年的自由飲食或14%熱量限制飲食,結(jié)果顯示,與自由飲食組相比,熱量限制組脂肪組織的線粒體生物合成、抗炎及長壽相關(guān)基因表達(dá)均得以改善。熱量限制降低了免疫細(xì)胞源性蛋白PLA2G7,而PLA2G7 靶向NLRP3 炎性小體,并可能通過調(diào)節(jié)免疫代謝介導(dǎo)脂肪組織炎癥改善和延長壽命[36]。
基因編輯能夠不同程度地緩解脂肪組織功能障礙。近年來,高速發(fā)展的成簇規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)基因編輯技術(shù)逐漸應(yīng)用于肥胖領(lǐng)域,可能是肥胖癥和糖尿病等代謝性疾病的有效治療手段。哈佛醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)研究使用CRISPR-dCas9 技術(shù)增強(qiáng)人白色脂肪祖細(xì)胞中解偶聯(lián)蛋白1的表達(dá),誘導(dǎo)脂肪祖細(xì)胞分化為具有產(chǎn)熱功能的類人米色脂肪細(xì)胞,并將其移植到高脂飲食喂養(yǎng)的肥胖小鼠中,結(jié)果顯示,相比移植白色脂肪細(xì)胞的小鼠,移植經(jīng)改造的人米色脂肪細(xì)胞的小鼠體重減輕,白色脂肪組織的比例顯著降低,胰島素敏感性得以改善[37]。此外,與普通小鼠相比,Toll 樣受體4 基因敲除(TLR4-)小鼠的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激減少,年齡相關(guān)的脂肪組織炎癥減緩。TLR4-老齡小鼠P16、P21 等衰老標(biāo)志基因表達(dá)降低,葡萄糖耐量明顯改善[38]。然而,基因編輯技術(shù)尚未應(yīng)用于人類肥胖癥等的治療。深入研究脂肪組織衰老的具體分子機(jī)制,尋找關(guān)鍵的基因靶點(diǎn)是基因治療的重要前提。
脂肪組織衰老是衰老的早期信號(hào)和促發(fā)因素[11-12]。3 種不同類型的脂肪組織分別發(fā)揮能量儲(chǔ)存、消耗以及細(xì)胞因子分泌等不同的功能,參與維持能量穩(wěn)態(tài)。脂肪組織衰老過程中各細(xì)胞組分的質(zhì)量或相對(duì)數(shù)量發(fā)生改變,導(dǎo)致脂肪組織功能失調(diào)和代謝靈活性降低,表現(xiàn)為白色脂肪組織脂質(zhì)儲(chǔ)存和分解減弱,產(chǎn)熱脂肪組織產(chǎn)熱受損及分泌功能紊亂,伴隨著組織炎癥、脂毒性和胰島素抵抗,促進(jìn)2 型糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、脂肪肝及其他年齡相關(guān)代謝性疾病的發(fā)生[10]。通過藥物治療、熱量限制以及基因編輯等治療方式可延緩或逆轉(zhuǎn)脂肪組織衰老,有助于維持機(jī)體代謝穩(wěn)態(tài)并延長健康壽命。目前脂肪組織衰老的干預(yù)主要處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段,靶向清除衰老細(xì)胞的 “衰老細(xì)胞裂解法” 已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。未來應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入探究不同類型脂肪組織功能異常的分子機(jī)制,開發(fā)延緩脂肪組織衰老的新靶點(diǎn),爭(zhēng)取早日開展具備安全性及倫理正當(dāng)性的臨床試驗(yàn)。