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来自皮肤细胞的信号控制脂肪细胞专业化

当细胞变为更特殊的类型时,我们将此过程称为细胞分化。科学家们已经发现皮肤细胞称为角质形成细胞的蛋白质分泌物可以控制皮下脂肪细胞的分化。这一发现可能有助于治疗肥胖症。神户大学生物信号研究中心副教授Takehiko Ueyama和Naoaki Saito教授领导了该研究小组,研究结果于7月24日发表在“调查皮肤病学杂志”网络版上。

有两种主要类型的脂肪细胞:白色脂肪组织或“白色脂肪”储存能量并导致肥胖,棕色脂肪组织或“棕色脂肪”消耗能量并有助于预防肥胖。白色脂肪可以在“褐变”现象中转化为棕色脂肪。

研究人员已经知道从皮下脂肪细胞到促进细胞分化的角质形成细胞的信号传导。然而,没有关于相反方向信号的明确报告(见图1)。

在这项研究中,研究小组发现,从角质形成细胞中去除Rac分子的遗传改变的小鼠皮肤脂肪层非常薄(见图2)。该团队对Rac缺陷小鼠进行了全面的遗传分析,并将其与野生型小鼠进行了比较,发现Rac缺陷型角质形成细胞具有显着低水平的六种生长因子蛋白。当他们将这些生长因子应用于脂肪前体细胞时,他们发现同时处理因子BMP2和FGF21促进分化成白色脂肪细胞,并抑制分化成棕色脂肪细胞(见图2)。他们能够用人源角质形成细胞的培养基代替BMP2和FGF21的作用,证明人角质形成细胞中分泌的生长因子蛋白有助于脂肪细胞的分化。

我们已经知道FGF21促进分化成棕色脂肪细胞,但是这项研究表明BMP2抑制了这一过程。这意味着抑制BMP2可以减少白色脂肪细胞的数量并增加棕色脂肪细胞。研究小组还发现,同时应用BMP2和FGF21会导致成纤维细胞 - 能够产生脂肪前体细胞的皮肤多能细胞 - 分化成脂肪细胞。

该研究证实了与先前报道(从脂肪细胞到角质形成细胞)相反方向的分化信号传导(角质形成细胞/皮肤细胞/表皮细胞中的BMP2和FGF21)到脂肪细胞的存在。它显示基于旁分泌的分化信号传导在表皮(表皮)和皮内(皮下)皮肤层中的细胞之间发生。这也揭示了通过控制从表面皮肤到次表面皮肤和脂肪层的信号来改变地下脂肪细胞的类型和组成的潜力。

肥胖是现代社会中日益严重的问题。解决这种疾病的一种方法是通过改变白色脂肪细胞与棕色脂肪细胞的比例来影响身体的新陈代谢。该研究揭示角质形成细胞分泌的BMP2和FGF21调节皮肤脂肪细胞的比例。通过调节BMP2和FGF21的水平,我们可以控制白色到棕色脂肪细胞的比例。这可能包括基于皮肤的抗肥胖治疗 - 例如,开发一种通过皮肤吸收的乳霜。

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