脂肪细胞的基础知识脂肪细胞的生长全过程及其形态变化脂肪母细胞,是指能向脂肪细胞分化的在激素、生物活性因子、寒冷等因素刺激下均能逐渐分化成为单能干细胞。
它可保持着干细胞增殖活跃的特性,脂肪母细胞再进一步分化为前脂肪细胞,即通常人们所说的脂肪细胞前体。
前脂肪细胞再经历细胞融合、接触抑制和克隆扩增等步骤启动向成熟脂肪细胞分化,并在胰岛素、地塞米松等诱导剂作用下完成向成熟脂肪细胞的分化。
全过程可以表示为:多能干细胞——脂肪母细胞——前脂肪细胞——不成熟脂肪细胞——成熟脂肪细胞。
生长期前脂肪细胞的形态与成纤维细胞相似,经诱导分化,其细胞骨架和细胞外基质发生变化,开始进入不成熟细胞向成熟细胞转变。
细胞形态由成纤维细胞样逐渐趋于类圆或圆形,胞体逐渐增大,胞质中开始出现小脂滴,脂质开始累积,以后小脂滴增多并融合为较大的脂滴,可经油红“O”染色等方法于显微镜下显色,从而获得成熟脂肪细胞的形态特征。
此时的细胞无分裂增殖能力,为脂肪细胞分化的终末阶段。
张高娜,梁正翠.动物脂肪细胞的研究进展[J].饲料工业,2009,30(2):42-44.脂肪细胞由起源于中胚层的间充质干细胞逐步分化形成,按间充质干细胞→脂肪母细胞→前脂肪细胞→不成熟脂肪细胞→成熟脂肪细胞的过程发展。
前脂肪细胞在多种转录因子调控下,激活脂肪组织相关基因,并在这些基因的顺序性调控下,经一系列复杂的步骤分化为成熟脂肪细胞。
张艳.脂肪细胞分化过程中的分子事件[J].儿科药学杂志,2008,14(1):56-57.间充质干细胞概念:不同文献中,分别命名为抽脂处理细胞(, ),脂肪基质微管碎片细胞(, ),脂肪组织源基质细胞(, ),脂肪源中胚层干细胞(, )等。
这些不一致的名称均指从脂肪组织中分离的、可在体外大量扩增并具有多向分化潜能的细胞。
李惠侠,屈长青. 脂肪组织源性干细胞研究进展[J]. 生理科学进展,2007,38(2)脂肪细胞是由起源于中胚层的间充质干细胞( , )逐步分化、发育而来,主要分布于脂肪组织和骨髓中。
脂肪细胞不同发育阶段的两类细胞系为多能干细胞系和前体脂肪细胞系,前者为不定向的细胞系,能转变为稳定的脂肪细胞、肌细胞和软骨细胞,后者为定向的细胞系,是目前体外研究脂肪细胞分化应用最为广泛的细胞系。
庞卫军,李影. 脂肪细胞分化过程中的分子事件[J]. 细胞生物学杂志,2005,27: 497-500.脂肪来源的间充质干细胞( , )间充质干细胞( , )具有自我更新及多向分化潜能,是一种具有潜力的组织工程种子细胞。
目前研究得比较多的是骨髓来源的,但骨髓中的间充质干细胞数量很少(约占细胞总数的1/105),且存在取材困难等问题。
广泛分布于其他组织中,包括肌肉、血管、肝脏、胰腺和脂肪等。
表面有29、44、71、90、1052、3、1等多种抗原标志。
李冬艳,宇丽. 脂肪来源的间充质干细胞分离方法的改进[J]. 暨南大学学报(医学版),2007,28(6).脂肪源性干细胞(,)等从脂肪组织中分离出了一种成纤维细胞样细胞,它与骨髓间充质干细胞()形态相似,称之为脂肪干细胞(),平均每300 脂肪组织可获得2×108~6×108个这样的细胞。
和具有相同的表现型,对29、44、71、70、1052和3为阳性反应,对31、34和45为阴性反应。
此外,它们还具有各自特征性的表达分化抗原:具有特征性表达分化抗原49d,而具有特征性表达分化抗原106。
张高娜, 梁正翠. 动物脂肪细胞的研究进展[J]. 饲料工业,2009,30(2)间充质干细胞(,)是一类具备干细胞特点的细胞系,具有自我更新能力、长期的活性和多系分化潜能。
脂肪来源的间充质干细胞(,),以其取材方便、来源丰富等多种优势逐渐取代骨髓间充质干细胞(,)。
免疫表型:研究发现主要表达13、44、73、90、105、106、166、29、49e和,而不表达34、3、19、45、14、117、31、62L、95L和。
这个结果和其他的几乎一致。
但与也有差别:大部分表达10,而表达10的仅占5%~20%;几乎所有的表达49f和54,而极少表达。
周苏娜,张明鑫. 脂肪来源的间充质干细胞的生物学特征及临床应用[J]. 中国现代普通外科进展,2009,12(1).不同细胞的表面标志是不同的,脂肪干细胞的表面标记为:9、10、13、29、10、44、49e、49d、54、55、59、90、105、107、146、166等阳性,能够向骨、软骨和脂肪的等多方向分化。
表达4种通用多向分化潜能干细胞标记105、21、166及117。
其中117是一种干细胞因子受体,在全能或多能干细胞中表达。
王福科,赵德萍. 不同类型血清对大鼠脂肪干细胞分离培养的影响[J]. 昆明医学院学报,2010,(3):4-10.脂肪细胞的分化过程脂肪组织几乎遍布于全身,在整个生命过程中有极强的可塑性,主要由成熟并充脂的脂肪细胞、无脂的前体脂肪细胞和内皮细胞组成。
现已查明,神经纤维和单核细胞/巨噬细胞也是其组成成分。
大约2/3的这些细胞可以充分发育为脂肪细胞,在显微镜下呈特有的指环形细胞形态。
脂肪细胞的细胞结构依个体年龄、性别、体重以及来源部位有很大变化。
形态学研究发现,皮下和腹部脂肪有明显不同。
网膜脂肪组织比皮下脂肪组织含更多的血管和交感神经神经纤维,说明前者具有更强的代谢活性。
另外,和皮下脂肪组织比较,网膜脂肪组织的单核细胞/巨噬细胞更多。
人类网膜比皮下脂肪组织脂肪细胞要小。
1脂肪细胞分化历程1.1 脂肪组织源性干细胞脂肪细胞的来源及发生时间至今尚不完全清楚。
等分离得到一种成纤维样脂肪组织源性干细胞( ,),发现和骨髓间充质干细胞一样是一种多能间充质干细胞,能够分化为脂肪细胞、造骨细胞、软骨细胞和成肌细胞。
等证实,在培养基中加入异丁基甲基黄嘌呤、地塞米松、胰岛素和吲哚美辛诱导分化,部分可分化为脂肪细胞,但是分化过程中的形态变化如脂滴聚集等比前体脂肪细胞系表现较晚。
等最近也发现,在同样的成脂培养条件下,尽管与3T31等脂肪细胞系在分化后期的差异表达基因相同,主要是一些“脂肪细胞特异基因”,但在分化早期,其差异表达基因和前体脂肪细胞并不相同,主要包括细胞周期相关蛋白1( 1),转录因子锌指蛋白家族( )和( ),信号调节因子42( )、4D(4D,)及细胞分泌物1等。
等利用基因芯片技术研究了间充质干细胞分化过程中基因表达变化,发现上述1蛋白等因子在分化早期细胞表达。
这些研究均表明,是一种能分泌瘦素和脂联素的多能干细胞。
但是与前体脂肪细胞的关系,以及调控分化的关键性转录因子等尚不清楚,同时对已发现的差异表达基因的结构和功能也有待进一步研究和探索。
1.2 脂肪母细胞此阶段实际是多能干细胞在接受成脂相关刺激,如寒冷、激素、生物活性因子、体外实验性诱导剂刺激后,由多能变为单能定向成脂分化的起始阶段,是单潜能干细胞( )。
此阶段细胞仍具有干细胞增殖活跃的特性。
对此阶段是否有特异基因表达,尚未见报道。
1.3 前体脂肪细胞生长期前脂肪细胞的形态与成纤维细胞相似,经适当的分化诱导,其细胞骨架和细胞外基质逐渐发生变化,细胞开始进入由不成熟脂肪细胞向成熟脂肪细胞类型转变的过程。
此时,细胞形态由椭圆形逐渐趋于类圆或圆形,胞体逐渐增大,胞质中开始出现小脂滴,标志着脂质开始积累。
小脂滴不断增多并融合为较大的脂滴,经油红0染色,在显微镜下呈现红色,获得成熟脂肪细胞的形态特征。
一般认为此阶段细胞已无分裂增殖能力,为脂肪细胞分化的终末阶段。
前脂肪细胞阶段作为脂肪细胞的确定前体细胞,人们对它的研究很多。
包括各种实验动物和人皮下白色脂肪组织及血管间充质等部位棕色脂肪组织中的前脂肪细胞、鼠胚胎前脂肪细胞系3T3,以及骨髓来源的前脂肪细胞。
体外实验证明,单能干细胞向此阶段分化的启动,首先是细胞生长必须停止在细胞周期的G1期,而不是细胞的接触。
该阶段早期特异性表达A260b24,其序列与人类编码型胶原A2链(A26)的基因序列很相似。
但A260b324的表达并不只限于脂肪组织,也可在卵巢、肾上腺、肺、骨骼肌中表达。
A260b324在成脂分化早期表达,以后随晚期特异性分子如、表达的出现而下降,因此它可作为前脂细胞的特异性标志物。
等以A260b324表达量的差异估计前脂细胞在不同解剖部位棕色脂肪组织(表达解偶联蛋白,)的比例,结果表明卵巢周围脂肪组织A260b324的表达量高于肩胛区、腹肌间及腹膜后的脂肪组织,且其表达与寒冷和肾上腺素能受体激动剂刺激呈正效关系。
前脂肪细胞具有一般体细胞的有丝分裂能力。
脂肪组织增生有两条途径,一是脂肪细胞通过获取脂肪而使体积增加,另一条是通过前脂肪细胞数量增加,进而分化成脂肪细胞来实现脂肪组织的增生。
1.4 不成熟脂肪细胞不成熟脂肪细胞( ),此期细胞形态己趋于类圆或圆形,胞体变大,且胞质中开始出现小脂滴,标志着分化已开始接近终末阶段。
细胞己无分裂增殖能力,该阶段细胞除表达早期标志性( )分子(A2601324)外,还开始表达晚期分化标志性分子,如胰岛素敏感性葡萄糖转运蛋白等。
1.5 成熟脂肪细胞细胞达成熟脂肪细胞( )阶段时,成脂分化过程已告结束,胞体更大,更圆,胞内脂滴数量增多,且小脂滴融化成大小不等的脂泡。
细胞亦失去增殖、分裂能力,标志着终末分化( )。
此期细胞除表达前脂、不成熟脂肪细胞的标志性分子(A2601324)外,还表达乙酞辅酶A结合蛋白()、磷酸烯醇型丙酮酸激酶()、脂素()、A2-肾上腺素受体(A2),这些标志性分子又被称为很晚标志( )。
2脂肪细胞分化的标志2.1 脂蛋白脂酶脂蛋白脂酶()是一个60的糖蛋白,在脂肪细胞分化早期(前脂肪细胞)即有表达,并随分化进程表达逐渐增加,至分化晚期表达渐趋稳定。
成熟脂肪细胞分泌的经载脂蛋白激活后,能够水解乳糜微粒和极低密度脂蛋白中的甘油三醋,产生可直接作为能源的游离脂肪酸,并在能量代谢和脂质积聚过程中发挥重要作用。
脂肪细胞分化早期是否具有上述功能意义尚不清楚,但由于在分化为前脂肪细胞阶段缺乏的表达,因此作为促进脂肪细胞分化的重要因子之一,已成为干细胞分化为前脂肪细胞的经典标志。
2.2 前脂肪细胞因子与不同,前脂肪细胞因子(1)则是脂肪细胞分化早期具有分化抑制作用的分子标志。
1标志出现于前脂肪细胞阶段,其在前脂肪细胞阶段具有较高的表达水平,随分化进程其表达则迅速下调。
1的持续高表达可明显抑制脂肪细胞分化,而其表达抑制则明显增强脂肪细胞的分化,提示1在前脂肪细胞向成熟脂肪细胞分化过程中是一个重要的抑制性分子标志。
研究表明1为跨膜蛋白,其胞外区有6个连续的表皮生长因子样结构域,可形成可溶性的活性因子,通过抑制P4244通路,阻断胰岛素样生长因子受体的信号转导,抑制脂肪细胞分化。