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米色脂肪在保護(hù)大腦免受失智上“不可或缺”

脂肪細(xì)胞

米色(beige)被認(rèn)為是一種具有鎮(zhèn)靜作用的顏色,科學(xué)家有新的證據(jù)表明,米色脂肪細(xì)胞對大腦有類似的影響,可以降低與更常見的白色脂肪相關(guān)的炎癥,并預(yù)防失智。

奧古斯塔大學(xué)官網(wǎng)8月10日消息

Alexis M. Stranahan博士和她的同事在《自然-通訊》(Nature Communications)雜志上的研究[1]報(bào)告說,他們發(fā)現(xiàn),米色脂肪細(xì)胞介導(dǎo)了皮下脂肪對大腦的保護(hù)作用!袄嫘巍鄙聿牡娜说钠は轮局校咨炯(xì)胞通常與白色脂肪細(xì)胞混合在一起。

研究于2021年7月30日發(fā)表在《Nature Communications》(最新影響因子:14.919)雜志上

相比于“蘋果形”身材的人(脂肪聚集在他們身體的中部,通常聚集在內(nèi)臟器官周圍,如腹腔中的肝臟),“梨形”身材的人的體重一般分布更均勻。他們被認(rèn)為患心臟病和糖尿病等代謝性疾病以及認(rèn)知能力下降的風(fēng)險(xiǎn)更低。奧古斯塔大學(xué)喬治亞醫(yī)學(xué)院(Medical College of Georgia at Augusta University)的神經(jīng)科學(xué)家Stranahan說。

現(xiàn)在,科學(xué)家們已經(jīng)證明,米色脂肪細(xì)胞或脂肪細(xì)胞對于皮下脂肪的神經(jīng)保護(hù)和消炎作用是“不可或缺的”,該研究的通訊作者Stranahan說。

事實(shí)上,在沒有米色脂肪細(xì)胞的情況下,面對高脂肪飲食,他們發(fā)現(xiàn)皮下脂肪開始更像危險(xiǎn)的內(nèi)臟脂肪,Stranahan說,她去年發(fā)表在《臨床研究雜志》(Journal of Clinical Investigation)上的研究[2]報(bào)道說,內(nèi)臟肥胖向大腦中的常駐免疫細(xì)胞發(fā)出信息,激發(fā)炎癥,最終損害認(rèn)知!斑@是一個(gè)非常不同的簽名,”她說。

研究于2020年1月14日發(fā)表在《Journal of Clinical Investigation》(最新影響因子:14.808)雜志上

器官周圍的內(nèi)臟脂肪主要是白色脂肪細(xì)胞,以甘油三酯的形式儲存能量,甘油三酯是血液中發(fā)現(xiàn)的另一種脂肪類型,高水平的甘油三酯是心臟病和卒中的風(fēng)險(xiǎn)因素。尤其是在年輕人中,皮下脂肪是白色和米色脂肪細(xì)胞的混合物,而這些米色細(xì)胞更像棕色脂肪細(xì)胞,富含被稱為線粒體的能量源,能夠有效地利用脂肪和糖,在一個(gè)稱為生熱的過程中產(chǎn)生熱量。據(jù)說,運(yùn)動和寒冷暴露會使白色脂肪細(xì)胞產(chǎn)生所謂的“米色變”。

在他們的一些研究中,科學(xué)家使用了具有特定基因的雄性小鼠,該基因被敲除,可以防止皮下脂肪中的脂肪細(xì)胞米色變或棕色變,從而有效地產(chǎn)生更像內(nèi)臟脂肪的皮下脂肪。

在高脂肪飲食的情況下,這些小鼠比那些米色脂肪正常的小鼠更容易患糖尿病。眾所周知,將皮下脂肪移植到肥胖小鼠體內(nèi)將在幾周內(nèi)改善它們的代謝狀況,她想知道對認(rèn)知問題的潛在影響。

三種脂肪細(xì)胞(自左向右依次為棕色、米色和白色脂肪細(xì)胞)

在四周的時(shí)間里,正常小鼠和基因敲除小鼠體重增加了差不多的數(shù)量,但在測試中,沒有功能性米色脂肪的小鼠表現(xiàn)出加速的認(rèn)知功能障礙,它們的大腦和身體對高脂肪飲食產(chǎn)生了強(qiáng)烈、快速的炎癥反應(yīng),包括激活小膠質(zhì)細(xì)胞,這些駐留在大腦中的免疫細(xì)胞會進(jìn)一步加劇炎癥,導(dǎo)致失智和其他大腦問題。

在它們患上糖尿病之前,這些年齡相當(dāng)于20多歲的小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)出現(xiàn)了許多炎癥標(biāo)志物。有趣的是,他們作為對照組研究的正常小鼠也會打開這些標(biāo)志物,但也會打開抗炎標(biāo)志物,顯然是為了減少任何反應(yīng)。

正常情況下,吃高脂肪食物的小鼠需要三個(gè)月左右的時(shí)間,才能表現(xiàn)出他們在一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)看到的米色脂肪剔除反應(yīng)。

為了進(jìn)一步探索米色脂肪的影響,他們還將年輕、瘦弱健康小鼠的皮下脂肪移植到其他正常但現(xiàn)在肥胖的小鼠的內(nèi)臟腔中,這些小鼠在持續(xù)高脂肪飲食10至12周后出現(xiàn)了類似失智癥的行為。

皮下脂肪的移植改善了記憶,恢復(fù)了海馬體(大腦深處學(xué)習(xí)和記憶的中心)中基本正常的突觸可塑性(神經(jīng)元之間連接的適應(yīng)能力),以便它們可以交流。Stranahan和她的同事寫道,這些積極的變化取決于供體皮下脂肪中的米色脂肪細(xì)胞。

另一方面,通過嚴(yán)格的客觀測量,如神經(jīng)元之間的電活動增加,從米色脂肪敲除中移植的小鼠并沒有改善肥胖小鼠的認(rèn)知能力。

“如果我們能弄清楚是什么讓米色脂肪限制了炎癥,也許是什么讓米色脂肪提高了大腦的可塑性,那么也許我們可以用某種藥物或冷刺激療法來模仿這一點(diǎn),甚至在你年輕的時(shí)候取出一些皮下脂肪,冷凍起來,等長大了再還給你,” Stranahan說。

所有的脂肪往往都富含免疫細(xì)胞,這既能促進(jìn)炎癥,又能緩解炎癥。他們發(fā)現(xiàn)米色脂肪與這些免疫細(xì)胞持續(xù)相互作用,誘導(dǎo)皮下脂肪中的抗炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-4(IL-4)。她指出,寒冷反過來又需要IL-4來刺激脂肪的“米色變”。

反過來,脂肪也誘導(dǎo)了小膠質(zhì)細(xì)胞和T細(xì)胞中的IL-4,這是免疫反應(yīng)的關(guān)鍵驅(qū)動因素,也誘導(dǎo)了腦膜中的IL-4,腦膜是覆蓋在大腦上的多層膜,有助于保護(hù)大腦。他們還發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生腦脊液的脈絡(luò)叢中的T細(xì)胞具有IL-4誘導(dǎo)的鎮(zhèn)靜作用。

科學(xué)家們寫道,他們的發(fā)現(xiàn)表明,IL-4直接參與了米色脂肪細(xì)胞和海馬體神經(jīng)元之間的交流。

當(dāng)Stranahan 和她的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究時(shí),他們發(fā)現(xiàn)是被移植的米色脂肪細(xì)胞,而不是來自移植脂肪本身的免疫細(xì)胞,在腦膜中調(diào)用了受體自身的T細(xì)胞,從而起到了積極的保護(hù)作用。

有證據(jù)表明,在慢性肥胖中,你自己的免疫細(xì)胞可以到達(dá)大腦,而在這個(gè)例子中,沒有證據(jù)表明是捐獻(xiàn)者的免疫細(xì)胞在進(jìn)行旅程。

Stranahan說:“這很令人興奮,因?yàn)槲覀冇幸环N方法讓外圍免疫細(xì)胞與大腦相互作用,以促進(jìn)認(rèn)知能力。”她指出,免疫細(xì)胞在大腦中也可以做很多不好的事情,比如導(dǎo)致卒中和阿爾茨海默病。

她的下一個(gè)目標(biāo)包括更多地了解把移植脂肪放在哪里有多重要,比如把皮下脂肪轉(zhuǎn)移到皮下區(qū)域是否能更好地防止認(rèn)知能力下降,將內(nèi)臟脂肪移植到皮下是否能減少其損傷作用,更好地理解皮下脂肪是如何傳遞一種似乎是積極的抗炎信息的。她還想在雌性小鼠身上探索這些問題,因?yàn)槟壳暗难芯績H限于雄性小鼠。

但她說,他們和其他人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了內(nèi)在脂肪分布的重要性,這可能是那些認(rèn)知能力下降風(fēng)險(xiǎn)最大的人的生物標(biāo)志物。

肥胖階段可能是另一個(gè)因素,因?yàn)樗灿性缙谧C據(jù)表明,高脂肪飲食維持的時(shí)間越長,皮下脂肪增加越多,其保護(hù)能力就會下降,內(nèi)臟脂肪就會增加。

Stranahan指出,即使是健康的、非肥胖的年輕人,內(nèi)臟脂肪也會產(chǎn)生更高水平的基礎(chǔ)炎癥。

Stranahan強(qiáng)調(diào),她不希望她的研究結(jié)果引起對超重個(gè)體的過度關(guān)注或?qū)λ麄儺a(chǎn)生更多偏見,而是要更好地識別風(fēng)險(xiǎn)因素,以及不同的干預(yù)點(diǎn)和方法,以適應(yīng)個(gè)體的需求。

Stranahan和她的同事在2015年發(fā)表在《大腦、行為和免疫》(Brain, Behavior, and Immunity)雜志上的研究[3]報(bào)告稱,高脂肪飲食促使小膠質(zhì)細(xì)胞變得異常地“懶惰”,并開始吞噬神經(jīng)元之間的連接。

研究于2015年8月31日發(fā)表在《Brain, Behavior, and Immunity》(最新影響因子:7.217)雜志上

在成年人中,棕色脂肪主要位于肩胛骨之間和胸部上部。有證據(jù)表明,我們可以通過每天將自己暴露在較冷的溫度下幾個(gè)小時(shí),并通過高強(qiáng)度的鍛煉,來增加棕色和米色脂肪細(xì)胞。這些方法也會促使白色脂肪米色變。她說,我們中的大多數(shù)人可能都有一些脂肪細(xì)胞類型的組合:大部分是白色的,較少的米色,甚至更少的棕色。

這項(xiàng)研究由美國國立衛(wèi)生研究院資助。

參考文獻(xiàn)

Source:Medical College of Georgia

Beige Fat “Indispensable” in Protecting the Brain From Dementia

References:

[1].Guo, DH., Yamamoto, M., Hernandez, C.M. et al. Beige adipocytes mediate the neuroprotective and anti-inflammatory effects of subcutaneous fat in obese mice. Nat Commun 12, 4623 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24540-8

[2]. Guo DH, Yamamoto M, Hernandez CM, Khodadadi H, Baban B, Stranahan AM.  Visceral adipose NLRP3 impairs cognition in obesity via IL-1R1 on CX3CR1+ cells. .J Clin Invest. 2020 Apr 1;130(4):1961-1976. doi: 10.1172/JCI126078.

[3]. Hao S, Dey A, Yu X, Stranahan AM. Dietary obesity reversibly induces synaptic stripping by microglia and impairs hippocampal plasticity. Brain Behav Immun. 2016 Jan;51:230-239. doi: 10.1016/j.bbi.2015.08.023. Epub 2015 Aug 31. PMID: 26336035; PMCID: PMC4679537.

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報(bào)。

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