脂肪細胞與代謝型肥胖癥概述

胡佩青 李衛國

(河南師范大學生命科學學院 新鄉 453007)

脂肪組織是結締組織的一種，由大量的脂肪細胞和少部分的血管基質細胞組成，通常被較薄的疏松結締組織間隔而呈小葉狀。以往脂肪組織被認為是能量儲存器官，能量以甘油三酯的形式儲存在脂肪細胞的脂滴中。近年的研究發現，脂肪組織還可以分泌多種脂肪因子，是重要的內分泌器官和免疫器官。但是，如果體內脂肪分布異常和(或)脂肪因子調控失衡，就會引發多種疾病，如肥胖癥、Ⅱ型糖尿病、高血壓、動脈粥樣硬化和腫瘤等。本文概述脂肪細胞和肥胖癥的研究進展。

1 脂肪細胞的類型

從來源和性質上看，脂肪細胞可分為白色、棕色和米色脂肪細胞三種類型。

1.1 白色脂肪細胞 白色脂肪細胞是白色脂肪組織的主要組成細胞，單脂滴幾乎占滿整個脂肪細胞，以甘油三酯的形式儲存能量，是機體內儲存脂肪的主要形式。白色脂肪組織廣泛分布于皮下、骨骼肌間、腹腔、骨髓腔和盆腔內的內臟和性腺周圍，可以起到貯存能量、分泌脂肪因子、防震、對皮膚進行支持與保護等作用[1]。白色脂肪細胞合成和分泌的脂肪因子有瘦素、血管緊張素、抵抗素、性激素、脂聯素以及前列腺素等，因而白色脂肪組織也是一種內分泌器官，在機體的免疫和代謝平衡中起著重要的作用。

1.2 棕色脂肪細胞 棕色脂肪細胞是棕色脂肪組織的主要組成細胞，細胞內脂滴數量多但體積小，具有豐富的線粒體，并且高表達解耦聯蛋白-1(UCP-1)，可通過“燃燒”脂肪來發揮產熱和減肥的作用[2]。當機體受到外界寒冷刺激時，棕色脂肪細胞進行非顫栗型產熱，將化學能快速轉化為熱能，從而維持機體體溫的恒定。

1.3 米色脂肪細胞 米色脂肪細胞是2012年發現的一種與棕色脂肪細胞功能相似的新型脂肪細胞[3]，因其外觀呈米黃色，故稱之為米色脂肪細胞。嚙齒類動物的米色脂肪細胞主要分布于皮下的白色脂肪組織內，在機體未受外界刺激時，米色脂肪細胞為單脂滴細胞，UCP-1表達水平較低，起儲能作用；而在機體受到外界刺激后，交感神經的興奮可引起米色脂肪細胞形態和功能上發生變化，細胞質中出現散在的小脂滴，UCP-1水平和氧化磷酸化效率升高。

對人類而言，新生兒對外界環境溫度的抵抗力較差，較多的棕色脂肪可以為其提供足夠的熱量來維持體溫的恒定。隨著年齡的增加，個體具有的溫度保持能力增強，棕色脂肪含量會逐漸減少，白色脂肪變為機體主要的脂肪形式。不過機體受到外界特殊刺激以后，米色脂肪的顏色就會由白色變為米黃色，細胞質中線粒體的數量會急劇增加，氧化代謝速率變快，產熱增強。成人體內同時存在棕色脂肪和米色脂肪兩種產熱型脂肪，但對兩種脂肪具體區域的劃分還有一定困難。

2 脂肪細胞的來源

以往的研究指出，哺乳動物的脂肪組織均起源于中胚層的間充質干細胞(mesenchymal stem cells)[4]。骨髓間充質干細胞和骨髓組織的造血干細胞是脂肪細胞的重要來源： 骨髓間充質干細胞逐漸轉變為脂肪細胞并儲存在骨髓腔中；血液循環將骨髓的造血干細胞運送到其他組織器官，并成為對應的脂肪前體細胞。研究表明，小鼠胚胎發育早期時頭部的脂肪墊源于由外胚層發育而來的神經嵴，軀干部位的脂肪墊早期來源于神經嵴，晚期來源于中胚層[5]。

2.1 胚胎時期脂肪細胞的來源 在胚胎早期，原始中胚層可分化為軸旁中胚層、間介中胚層和側中胚層，中胚層可以發育為各種組織和器官及其周圍的脂肪組織。白色脂肪細胞來源于軸旁中胚層發育的生肌因子-5(-)前體細胞，棕色脂肪細胞來源于軸旁中胚層發育而來的生肌因子-5(+)前體細胞，而米色脂肪細胞和白色脂肪細胞同源，均來自于生肌因子-5(-)前體細胞。胚胎時期的脂肪細胞均來自于“成脂分化”，即部分間充質干細胞先定向分化為前體脂肪細胞[6]，再經過有絲分裂克隆增殖、終末分化，最終發育為有功能的、成熟的脂肪細胞。

2.2 出生后脂肪細胞的來源 成人體內脂肪細胞的數量基本不變，但每年大約有10%的脂肪細胞會被更新替換。研究發現出生后脂肪細胞的來源可能有以下三種： 血管基質細胞中存在的具有分化能力的前脂肪細胞；具有向中胚層多向分化的能力、可分化為多種組織的周細胞(壁細胞)；骨髓造血干細胞中的單核-巨噬祖細胞。

3 脂肪細胞內脂滴的形成

所有的脂肪細胞都含有脂滴，脂滴是細胞內儲存能量的細胞器，也是感受上游刺激、營養刺激和調控脂類代謝的細胞器。它的核心是中性脂(主要為甘油三酯或膽固醇脂)，表面是單層磷脂分子和脂滴相關蛋白。脂肪的形成表現為脂滴與其他細胞器之間的相互影響，從而調節脂滴的形成、生長和融合。

一般認為脂肪細胞的內質網膜上具有脂質合成酶，中性脂先在內質網膜小葉中出現，再不斷累積和生成相關蛋白，最后形成脂滴。目前，脂滴的形成有內質網出芽模式和微泡模式兩種經典假說： 內質網出芽模式認為脂滴由內質網膜小葉的一側溢裂出芽，其表面的磷脂源于出芽部位的內質網膜；而微泡模式則認為內質網膜小葉中形成的脂滴在與內質網分離之前已經具備完整的結構，然后再以整體的形式從內質網中分離形成[7]。此外，還有一種關于脂滴生長和脂肪儲存的機制——脂滴融合[8]，認為脂滴融合是通過細胞死亡誘導DNA片段化因子A樣效應分子(cell death-inducing DNA fragmentation factor A-like effector)及其家族中的脂肪特異性蛋白27(fat special protein 27)在脂滴-脂滴接觸點富集，誘導脂滴融合長大[9]；而Rab GTPase家族成員Rab18及其相互作用蛋白NRZ/SNARE能夠引起脂滴-內質網接觸位點形成，控制中性脂從內質網進入脂滴，進而調節脂滴的生長與成熟[10]。

4 肥胖及其種類

4.1 肥胖 肥胖是一種長期能量攝入超過消耗而導致脂肪穩態失調，從而使機體脂肪總含量過多和(或)局部含量增多的一種慢性代謝性疾病。判斷肥胖的指標有身體質量指數(body mass index, BMI)、體脂率、腰圍和腰臀比等。《中華人民共和國衛生行業標準——成人體重判定》(標準號WS/T 428-2013)指出，對成人而言BMI為24.0≤BMI<28.0 kg(體重)/m(身高)2時可視為超重，BMI≥28.0 kg/m2時則視為肥胖。有多種原因可能導致肥胖，比如輕度慢性炎癥、內分泌失調、中樞調控異常、腸道菌群失調、體液酸堿失衡以及免疫失衡等。

4.2 肥胖的類型 臨床上一般是根據機體代謝等因素，將其分為代謝正常型肥胖(metabolically normal obese, MNO)和代謝異常型肥胖(metabolically abnormal obese, MAO)。

4.2.1 代謝正常性肥胖 MNO診斷標準一般有兩點： 達到肥胖和不存在代謝異常。該類肥胖癥患者皮膚發白，活動自如，肥胖的程度不高，基本代謝和脂肪分布正常，引起并發癥、一系列病理改變的時間較晚。不過當肥胖程度增高到機體無法耐受時，也會發生病理的改變，如引起心血管、關節方面的疾病。

4.2.2 代謝異常性肥胖 MAO可分為三種：①炎性代謝型肥胖。患者機體的肌肉和脂肪含量都較高，但代謝紊亂，常伴黑棘皮病、高胰島素血癥、高炎癥、高尿酸、高瘦素等疾病。②高代謝型肥胖。患者好動，容易被激怒，基礎代謝率和交感神經興奮性都比較高，還伴有高血壓、高血脂、高尿酸和高激素水平，容易發生多毛癥、脂溢性皮炎、脂紋和皮膚血管增生等疾病。③低代謝型肥胖。患者表現為皮膚發黃，精神萎靡，基礎代謝和性激素水平較低，容易發生水腫，常伴有甲狀腺功能減退、高脂血癥、脂肪肝等疾病。

5 結語

機體攝入的能量長期超過消耗就會導致肥胖，肥胖會大大降低生活質量、給健康帶來極大的危險。肥胖癥的發病與基因、環境、內分泌等多種因素都有聯系，應視為一種疾病，不是僅僅通過少吃多動就能好轉的，而是需要治療，不同類型的肥胖需采取不同的治療方法。當然，在日常生活中改善飲食結構、加強體育鍛煉、養成良好的健康習慣可以大大減少肥胖的發生。棕色脂肪和米色脂肪具有消耗能量和產熱的功能，目前對于活化棕色脂肪、激活米色脂肪和促進白色脂肪米色化的研究正在積極開展，這也許是對肥胖、糖尿病等代謝性疾病進行治療的新突破口。