肥胖与脂肪组织的免疫细胞：解开积聚脂肪与健康关系的新发现

近日，研究人员正在努力探索脂肪组织的结构基本原理，特别是与肥胖相关的炎症，以期解开脂肪积累与不良健康结果之间的联系。现在，密歇根大学的研究人员通过单细胞基因表达分析与空间转录组学相结合，揭示了脂肪组织内以前未被识别的免疫细胞类型和相互作用。

这些研究结果已发表在《JCI Insight》杂志上，题为“A lipid-associated macrophage lineage rewires the spatial landscape of adipose tissue in early obesity.”。

研究人员写道：“脂肪组织巨噬细胞（ATM）浸润与小鼠和人体脂肪组织功能障碍和胰岛素抵抗有关。最近的单细胞数据突出了肥胖时ATM的多样性，但没有提供ATM表型动态的空间背景。我们在小鼠脂肪组织中进行了一项饮食诱导肥胖的时间序列研究，将单细胞RNA测序、空间转录组学和图像相结合。总的来说，早期肥胖主要以促炎症免疫细胞为主，而慢性肥胖主要以非居民抗炎ATM为主。”

研究脂肪组织并非易事。在有明确定义层的组织中，比如脊髓或大脑，“可以使用数据来进行合理性检查，并识别某一层是否为特定的细胞类型，知道它们应该表达基因X、Y和Z等，”计算医学和生物信息学系研究助理教授Lindsey Muir博士说道。

她补充说：“脂肪组织要难得多，因为细胞类型均匀分布在组织中，没有明确定义的细胞层。”在肥胖时，脂肪细胞或脂肪细胞可以膨胀，并且可能达到最终导致细胞死亡和炎症的极限。

研究团队在14周内将小鼠喂食高脂饮食，收集脂肪组织，然后使用单细胞和空间分析来生成样本中的所有mRNA的读数。通过在单细胞数据中进行聚类，他们能够将遗传组更接近彼此而不是其他组或整体样本的细胞分组在一起。

研究人员发现了五种类型，它们被命名为Mac1、2、3、4和5。Mac1是既在正常饮食的瘦小鼠中又在肥胖小鼠中存在的组织细胞。Mac2和Mac3是通过其促炎基因识别的，它们在高脂饮食后的8周达到峰值。

然而，随着高脂饮食的进行到14周，具有低促炎基因表达的Mac4和Mac5细胞占主导地位，而促炎的Mac2和Mac3细胞减少。

Lindsey Muir博士表示：“该领域的思路一直是肥胖时积累的巨噬细胞会促进炎症状态。但根据这些数据，故事远不止如此。”

她的假设是，Mac4和Mac5可能是她自己以及其他研究人员在先前工作中描述的与脂类相关的巨噬细胞（LAMs），可能是身体试图平息促炎巨噬细胞和垂死的脂肪细胞引起的严重炎症的迹象。

接下来，研究人员使用空间转录组学来分析脂肪组织。该研究检查了这些图像，寻找了与胰岛素抵抗有关的标志物，称为“皇冠样结构”。

Muir博士指出：“一旦出现皇冠样结构，它们需要很长时间才会消失，它们的出现表明组织功能失调。我们使用图像处理，根据这些区域的密度来确定可能是皇冠样结构，然后进行视觉验证。”这些结构具有表明Mac4和Mac5 LAMs存在的基因表达。

通过更深入地了解肥胖环境下脂肪组织的细胞组成和空间结构，下一步，Muir博士表示，将研究与LAMs和代谢障碍发展相关的信号过程和蛋白质。

参考文献：A lipid-associated macrophage lineage rewires the spatial landscape of adipose tissue in early obesity.

编辑：王洪

排版：李丽