閆佳慧,韓 亮,陳 廣
(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院 1中西醫(yī)臨床專業(yè)2015級,2中西醫(yī)結(jié)合研究所,3中西醫(yī)結(jié)合科,湖北武漢430030)
人體內(nèi)存在著白色脂肪組織(white adipose tissue,WAT)、棕色脂肪組織(brown adipose tissue,BAT)和米色脂肪組織。WAT具有儲(chǔ)能的作用,過量積聚可導(dǎo)致肥胖;棕色和米色脂肪為產(chǎn)熱脂肪,具有潛在的抗肥胖作用[1]。BAT能夠通過利用葡萄糖和脂類產(chǎn)熱,減少它們在循環(huán)中的過度沉積,起到預(yù)防肥胖性疾病和代謝異常的作用[2]。BAT的產(chǎn)熱過程受交感神經(jīng)支配,且與解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein-1,UCP-1)的表達(dá)有關(guān)。UCP-1位于線粒體內(nèi)膜中,是棕色脂肪細(xì)胞的標(biāo)志性蛋白,它可以使H+從線粒體內(nèi)膜滲漏到線粒體基質(zhì)中,阻止二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)磷酸化形成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP),將能量以熱能的形式散失[3]。除產(chǎn)熱外,BAT還能以多種形式釋放不同的細(xì)胞因子(即棕色脂肪細(xì)胞因子,brown adipocytokines,batokines),調(diào)節(jié)機(jī)體的多種代謝過程。其中,BAT來源的自分泌因子和旁分泌因子主要與BAT的自身分化和產(chǎn)熱激活過程有關(guān),如神經(jīng)生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子2等[4];而BAT來源的內(nèi)分泌因子,可能與BAT的抗肥胖作用有關(guān)。因此,明確BAT來源的內(nèi)分泌因子,對尋找預(yù)防及治療肥胖性疾病的潛在靶點(diǎn)具有重要意義?,F(xiàn)根據(jù)此方面的研究進(jìn)展,對BAT及BAT來源的內(nèi)分泌細(xì)胞因子的分類和作用,作以下綜述。
1.1 BAT具有促進(jìn)代謝穩(wěn)態(tài)、對抗肥胖的作用 將BAT移植到小鼠體內(nèi),可以使小鼠的胰島素敏感性和葡萄糖耐量增加,血糖水平正?;痆5-6],并且能夠減小脂肪體積,降低體重[7-8]。將BAT移植到1型糖尿病小鼠體內(nèi),不僅可以改善糖代謝,還可以減輕組織炎癥,逆轉(zhuǎn)糖尿病的臨床標(biāo)志(如多尿、多飲、多食等)[5]。BAT移植還可以通過促進(jìn)受試小鼠全身的交感神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng),提高內(nèi)臟WAT、肝臟、心臟、肩胛間BAT和腓腸肌的交感神經(jīng)張力[9],進(jìn)而增加能量消耗,起到對抗肥胖的作用。此外,將BAT移植到多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)模型大鼠體內(nèi)后,PCOS大鼠的葡萄糖穩(wěn)態(tài)得到了改善,無排卵、雄激素過多和多囊卵巢現(xiàn)象出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn),其生育力也有所提高[10];由于PCOS患者常伴有肥胖和胰島素抵抗現(xiàn)象,因此BAT提高生育能力的作用可能與其改善胰島素敏感性、降低體重的作用有關(guān)。
1.2 BAT可通過產(chǎn)熱和分泌細(xì)胞因子發(fā)揮作用在目前已有的研究中,所移植的BAT并沒有直接誘發(fā)高水平的代謝和產(chǎn)熱活動(dòng),據(jù)此推測BAT可能具有產(chǎn)熱以外的作用。研究發(fā)現(xiàn),靶向破壞小鼠的UCP-1基因使其失活,可以特異性阻斷BAT的產(chǎn)熱活動(dòng),但未使小鼠的體重增加[11];而BAT的基因消融可以引起肥胖、糖尿病和高脂血癥[12]。這一發(fā)現(xiàn)首次證明BAT能夠通過產(chǎn)熱之外的途徑調(diào)節(jié)人體全身代謝過程。早在1985年,研究者們首次發(fā)現(xiàn)了棕色脂肪細(xì)胞能夠通過分泌釋放三碘甲腺原氨酸(3,5,3′-triiodothyronine,T3)激素,進(jìn)而激活BAT產(chǎn)熱的途徑[13]。且在目前的移植研究中,BAT在發(fā)揮有益效應(yīng)的同時(shí),常伴隨著某些調(diào)節(jié)因子如胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)、瘦素和脂聯(lián)素[5]水平的升高。根據(jù)上述研究,BAT除了產(chǎn)熱作用,還可能作為內(nèi)分泌器官釋放某些調(diào)節(jié)因子,來改善全身的能量和代謝穩(wěn)態(tài)。
2.1 神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白4(neuregulin 4,Nrg4) Nrg4主要在BAT和米色脂肪組織中表達(dá)。通過基因芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn),BAT在分化的過程中誘導(dǎo)產(chǎn)生了大量Nrg4,且Nrg4在BAT中分布最多;當(dāng)棕色脂肪細(xì)胞表面的去甲腎上腺素能受體被激活時(shí),Nrg4的表達(dá)進(jìn)一步增加[14-15]。驟然冷刺激和慢性冷適應(yīng)分別使BAT中Nrg4蛋白與其mRNA水平增加[15]。轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),相比普通的WAT,來源于嗜鉻細(xì)胞瘤病人體內(nèi)的富有米色脂肪細(xì)胞的脂肪組織高度表達(dá)Nrg4[4]。
冷刺激雖可使BAT中表達(dá)的Nrg4增多,但Nrg4并不參與BAT的產(chǎn)熱過程。研究發(fā)現(xiàn),同一窩小鼠中的Nrg4缺失小鼠與野生型小鼠在寒冷暴露下均出現(xiàn)了體溫過低現(xiàn)象,且此現(xiàn)象在兩種小鼠間無明顯差異,說明Nrg4雖然在BAT中表達(dá)豐富,但并不參與BAT的產(chǎn)熱過程[2]。
Nrg4具有改善血糖穩(wěn)態(tài)、增加胰島素敏感性、減少肝臟脂肪合成和對抗肥胖的作用。一項(xiàng)關(guān)于Nrg4與妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GMD)相關(guān)性的研究證明:與非GMD孕婦相比,GDM孕婦血清中Nrg4的水平較低;孕婦妊娠期間的血清Nrg4水平與血糖曲線下面積(area under blood sugar curve,GAUC)呈獨(dú)立的負(fù)相關(guān)[16]。這說明Nrg4具有改善血糖穩(wěn)態(tài)的作用。Wang等[15]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):Nrg4只與肝臟特異性結(jié)合;且在高脂飲食條件下,Nrg4缺失小鼠的血脂水平增高,體重明顯增加,胰島素抵抗和肝臟脂肪變性程度加重,其肝臟內(nèi)涉及脂肪從頭生成的基因表達(dá)顯著增多,而過度表達(dá)Nrg4的小鼠的情況則與之相反。肥胖小鼠的脂肪組織Nrg4表達(dá)水平降低,且人類WAT樣本分析顯示Nrg4的mRNA水平與體脂質(zhì)量和肝脂含量呈負(fù)相關(guān)[15],這提示Nrg4不足可能是肥胖的一個(gè)共同特征。Nrg4抑制肝臟脂肪生成的分子作用機(jī)制為:Nrg4結(jié)合并激活受體酪氨酸激酶ErbB3和ErbB4,導(dǎo)致肝細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子5(signal transducer and activator of transcription 5,STAT5)磷酸化;后者通過激活肝X受體(liver X receptors,LXR)/固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(sterol regulatory element-binding protein 1c,SREBP1c)通路,以細(xì)胞自主的方式減弱誘導(dǎo)脂肪新生的過程[15]?;谝陨涎芯?,推測Nrg4表達(dá)降低可能與非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。BAT可能以2種方式對抗NAFLD:一是BAT分泌Nrg4以抑制肝臟從頭合成脂質(zhì);二是活化的BAT憑借其清除營養(yǎng)性脂質(zhì)的巨大能力,將脂質(zhì)從肝臟轉(zhuǎn)移出去。
Nrg4還可促進(jìn)神經(jīng)突的生長。由于Nrg4的受體ErbB3和ErbB4在人體內(nèi)分布廣泛,推測Nrg4可能會(huì)作用于除肝臟之外的其他組織,例如Nrg4可以刺激PC12細(xì)胞的神經(jīng)突生長。這提示BAT來源的Nrg4可能也參與了支配BAT的交感神經(jīng)的生長[14]。
2.2 成纖維細(xì)胞生長因子21(fibroblast growth factor 21,F(xiàn)GF21) FGF21主要由肝臟產(chǎn)生并釋放入血;除肝臟以外,BAT、WAT和骨骼肌也可以表達(dá)FGF21[17]。在長期冷暴露條件下,大鼠肝臟內(nèi)的FGF21表達(dá)水平明顯下調(diào)。當(dāng)產(chǎn)熱活動(dòng)被激活后,BAT可以產(chǎn)生FGF21并將其釋放入血,使血漿中FGF21水平升高。如冷暴露可以顯著誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)BAT中FGF21的表達(dá),使BAT釋放FGF21顯著增加,并且可以使血漿中FGF21水平升高,此時(shí)BAT成為FGF21的主要來源之一[17]。與之類似,將人體內(nèi)的幼稚BAT進(jìn)行體外培養(yǎng),得到的棕色脂肪細(xì)胞可以分泌FGF21;向人體內(nèi)移植BAT可以提高機(jī)體內(nèi)FGF21的水平,且對人體代謝產(chǎn)生了有益的效應(yīng)(如促進(jìn)代謝穩(wěn)態(tài)、對抗肥胖等作用)[2]。上述研究說明血漿中FGF21的水平可以反映人BAT的活動(dòng),也證實(shí)了BAT能夠調(diào)節(jié)血漿中FGF21的水平,并向其他組織和器官傳遞信號(hào)。
BAT來源的FGF21可能具有自分泌功能而作用于BAT自身。研究表明,BAT分泌FGF21的過程受去甲腎上腺素能的環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)途徑介導(dǎo)的機(jī)制調(diào)控,這與誘導(dǎo)產(chǎn)熱基因表達(dá)的細(xì)胞內(nèi)途徑相同[17],提示BAT來源的FGF21可能具有促進(jìn)BAT自身產(chǎn)熱和氧化代謝的作用。
FGF21具有降糖及預(yù)防肥胖和糖尿病的作用。FGF21及其類似物具有迅速起效的降糖作用,其機(jī)制包括:(1)通過促進(jìn)胰島素生物合成、抑制β細(xì)胞凋亡和增加β細(xì)胞數(shù)量,從而改善胰島β細(xì)胞功能和胰島素敏感性;(2)通過改善胰島素敏感性,促進(jìn)脂肪細(xì)胞和骨骼肌攝取葡萄糖,從而改善糖代謝;(3)通過調(diào)控肝臟糖代謝相關(guān)的酶及信號(hào)通路,改善肝臟的胰島素敏感性,抑制肝臟葡萄糖輸出,從而改善糖代謝[18]。BAT分泌的FGF21可促進(jìn)多種組織(胰腺、WAT、骨骼肌、肝臟及中樞神經(jīng)系統(tǒng))對葡萄糖的利用,進(jìn)而預(yù)防肥胖和2型糖尿病[19-20]。如全身應(yīng)用FGF21可糾正小鼠肥胖,改善人體代謝平衡[21-22]。在飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠模型中,F(xiàn)GF21可能作用于大腦來增加肝臟的胰島素敏感性和代謝效率[20]。這證實(shí)了BAT來源的內(nèi)分泌因子可能通過跨越血腦屏障到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng),刺激交感神經(jīng)作用于脂肪組織,間接調(diào)控褐色脂肪的生成以及影響全身的能量代謝[23]。
此外,在UCP-1缺失小鼠中,BAT表達(dá)大量FGF21的同時(shí),伴有血清FGF21水平的顯著升高,但肝臟中FGF21基因表達(dá)未發(fā)生改變。已知當(dāng)線粒體DNA突變或?qū)嶒?yàn)誘導(dǎo)線粒體功能改變時(shí),骨骼肌細(xì)胞也可以表達(dá)和釋放 FGF21[24,26]。因此推測,小鼠BAT中UCP-1基因缺失可能導(dǎo)致類似的線粒體功能障礙,繼而引發(fā)FGF21表達(dá)和釋放增強(qiáng)。這可能是誘導(dǎo)體內(nèi)FGF21水平增高以治療肥胖和代謝疾病的一個(gè)潛在的靶點(diǎn)。
2.3 血管生成素樣蛋白8(angiopoietin-like protein 8,ANGPTL8) ANGPTL8是ANGPTL家族的一個(gè)新成員,也被稱為利巴辛(lipasin)、肝及脂肪細(xì)胞再喂誘導(dǎo)因子(refeeding induced fat and liver,RIFL)或促代謝因子(betatrophin)。研究表明,小鼠的WAT、BAT和肝臟組織高度富集ANGPTL8的轉(zhuǎn)錄物[27],且ANGPTL8在 BAT 中的表達(dá)高于 WAT[28]。人組織中ANGPTL8 mRNA的分布與脂質(zhì)代謝的作用區(qū)域相一致,主要在肝臟和脂肪組織中[29]。此外,BAT中的ANGPTL8受溫度調(diào)節(jié),如在4℃條件下持續(xù)4 h,小鼠BAT中的ANGPTL8增加超過3倍。BAT中的ANGPTL8也受營養(yǎng)狀況的調(diào)節(jié),如高脂飲食飼喂3個(gè)月后,小鼠BAT中的ANGPTL8增加超過2倍,而禁食條件則可以顯著抑制ANGPTL8的表達(dá)[27]。
ANGPTL8是進(jìn)食后甘油三酯(triglyceride,TG)轉(zhuǎn)運(yùn)到脂肪組織的主要調(diào)節(jié)蛋白,其失活可使循環(huán)TG代謝紊亂,導(dǎo)致隨著年齡增加,脂肪組織選擇性減少[28]。ANGPTLs家族中的另外2個(gè)關(guān)系密切的成員ANGPTL3和ANGPTL4,在脂類、脂蛋白的運(yùn)輸和代謝中起關(guān)鍵作用;其中,ANGPTL3能夠通過抑制脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)活性,提高血漿TG水平,通過抑制內(nèi)皮脂肪酶提高高密度脂蛋白水平。而ANGPTL8與上述兩者在脂類代謝方面有著密切的聯(lián)系。
ANGPTL8與ANGPTL3具有協(xié)同作用。首先,ANGPTL8對ANGPTL3和ANGPTL4的某些結(jié)構(gòu)具有保護(hù)作用。研究表明,ANGPTL3和ANGPTL4的N端結(jié)構(gòu)域的半不變量間距和沒有負(fù)荷的殘基能夠在ANGPTL8中得到保護(hù);ANGPTL4的第40個(gè)氨基酸殘基為谷氨酸,是脂肪酶抑制所必需的,該殘基在ANGPTL8中得到保護(hù)[28]。由此推測ANGPTL8可能與ANGPTL3和ANGPTL4具有相同的作用。其次,ANGPTL8能夠促進(jìn)ANGPTL3的裂解并調(diào)控其活性。研究表明,ANGPTL8通過結(jié)合到標(biāo)準(zhǔn)長度ANGPTL3的N端結(jié)構(gòu)域激活A(yù)NGPTL3,并促進(jìn)它的裂解;裂解之后,ANGPTL8仍然結(jié)合到ANGPTL3的N端結(jié)構(gòu)域,可能形成一個(gè)活性結(jié)合體,通過與ANGPTL3的相互作用在脂蛋白代謝中起重要作用[28]。最后,ANGPTL8與ANGPTL3的協(xié)同表達(dá),能夠顯著增加血漿中TG的濃度。如野生型小鼠生理濃度表達(dá)的ANGPTL3沒有改變TG水平,而ANGPTL8與ANGPTL3協(xié)同表達(dá),血漿TG水平升高約10倍[30],說明ANGPTL8與ANGPTL3共同作用于應(yīng)答食物攝入,運(yùn)送TG到組織中;但是ANGPTL8表達(dá)的ANGPTL3缺失小鼠的TG水平不增加,表明ANGPTL8不能獨(dú)立于ANGPTL3而使TG水平升高,說明ANGPTL8不能直接作用于LPL,只能與ANGPTL3或其他家族成員協(xié)同作用,調(diào)節(jié)TG代謝。
在ANGPTL3缺失的小鼠中ANGPTL8的表達(dá)降低了血漿TG水平,說明ANGPTL8有獨(dú)立于ANGPTL3的作用。首先,ANGPTL8缺失小鼠TG水平與野生型小鼠在禁食階段的血漿TG水平相當(dāng),但是在進(jìn)食過程中,TG水平降幅大于50%。野生型小鼠餐后脂肪組織的攝入極低密度脂蛋白(very-lowdensity lipoprotein,VLDL)-脂肪酸明顯增加,而敲除小鼠這種增加受到破壞,說明ANGPTL8在禁食后補(bǔ)充脂肪組織TG貯存中起重要作用。其次,ANGPTL8可以抑制LPL的活性[31]。研究表明,ANGPTL8缺失的小鼠餐后血漿中VLDL合成受損和LPL活性增強(qiáng),說明ANGPTL8通過增加肝臟VLDL的分泌和抑制氧化組織中LPL的活性,促進(jìn)TG向脂肪組織轉(zhuǎn)運(yùn);該小鼠循環(huán)中TG水平降低50%,但VLDL-TG攝入進(jìn)心臟后受到保護(hù),與心臟中高的LPL活性相一致[28]。ANGPTL8對LPL活性的抑制作用可能會(huì)與冷刺激誘導(dǎo)BAT產(chǎn)熱時(shí)增加的LPL活性相互抵消[32]。最后,ANGPTL8在肝臟中高表達(dá),促進(jìn)了胰島β細(xì)胞的增殖[33],增加了胰島素分泌,可能引起高甘油三酯血癥,也可能在葡萄糖動(dòng)態(tài)平衡中起作用[28]。鑒于高水平的BAT活動(dòng)與改善體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性的關(guān)系,推測BAT可通過ANGPTL8分子與胰島β細(xì)胞之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞。
2.4 胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2(insulin-like growth factor binding protein 2,IGFBP2) IGF包括IGF1和IGF2,是一類與胰島素前體有40%同源性的細(xì)胞增殖調(diào)控因子;而IGFBP是一個(gè)與IGF有高親和力的蛋白家族,具有調(diào)節(jié)IGF的生物利用度、調(diào)控細(xì)胞增殖分化的作用[34]。IGFBP2可由外周的肝臟和脂肪組織以內(nèi)分泌的方式釋放入血,也可由骨髓部位的米色脂肪細(xì)胞以旁分泌的方式釋放并作用于局部[35]。
IGFBP2可以刺激骨骼形成和更新,使骨骼增長,以調(diào)節(jié)骨組織穩(wěn)態(tài)。研究表明,IGFBP2可以通過增強(qiáng)成骨細(xì)胞分化和破骨細(xì)胞形成,刺激骨骼重塑[33]。根據(jù)已知的IGFBP2的作用方式,推測外周BAT是通過IGFBP2分子,對骨組織進(jìn)行內(nèi)分泌合成代謝作用的;而骨髓部位的米色脂肪細(xì)胞,則是通過局部產(chǎn)生的IGFBP2,對骨骼的更新起促進(jìn)作用。除了對骨細(xì)胞有直接的合成代謝作用外,米色脂肪分泌的細(xì)胞因子還可能使成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞對胰島素敏感,增強(qiáng)它們對IGFBP2合成代謝作用的反應(yīng)[33]。
IGFBP2可以獨(dú)立于IGF1調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化和胰島素敏感性。在轉(zhuǎn)基因小鼠中,過度表達(dá)IGFBP2可防止飲食誘導(dǎo)的肥胖和胰島素抵抗現(xiàn)象的發(fā)生,并逆轉(zhuǎn)糖尿病[33]。隨著人體的衰老、肥胖和2型糖尿病的發(fā)生,血清中IGFBP2水平會(huì)有所降低[33]。
上述研究揭示了能量代謝過程和骨骼代謝過程具有相似的調(diào)節(jié)機(jī)制,尤其是胰島素信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制;因此,IGFBP2有望用于治療能量代謝和骨骼代謝性疾病。
2.5 視黃醇結(jié)合蛋白4(retinol binding protein 4,RBP4) RBP4是血液中維生素的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白之一,主要由肝臟合成,其配體主要是全反式視黃醇,即維生素A。WAT可以釋放RBP4并作用于肝臟等組織,促進(jìn)胰島素抵抗[36]。在去甲腎上腺素能刺激BAT產(chǎn)熱的過程中,棕色脂肪細(xì)胞也釋放了大量的RBP4[37]。
脂肪細(xì)胞中表達(dá)的RBP4能夠刺激肝臟脂肪變性,但此功能并非RBP4在肝臟中的直接作用導(dǎo)致的,而與RBP4在脂肪細(xì)胞中的炎癥效應(yīng)有關(guān)。在一項(xiàng)研究中,與對照組小鼠相比,脂肪細(xì)胞特異性表達(dá)人RBP4(human RBP4 specifically in adipocytes,adihRBP4)轉(zhuǎn)基因小鼠在標(biāo)準(zhǔn)飲食飼喂3至4個(gè)月后,其肝臟TG水平明顯升高;當(dāng)給予adi-hRBP4小鼠高脂飲食時(shí),肝臟脂肪變性加重,肥胖和葡萄糖耐受不良現(xiàn)象也隨之加重。研究結(jié)果表明,高循環(huán)水平的人RBP4能夠激活脂肪組織內(nèi)的抗原遞呈細(xì)胞,導(dǎo)致脂肪組織發(fā)生炎癥,進(jìn)一步刺激脂肪細(xì)胞內(nèi)脂解作用加強(qiáng);而肝臟TG水平的升高,是肝臟吸收脂肪來源的循環(huán)游離脂肪酸(free fatty acid,F(xiàn)FA)增加所致[38]。在高脂飲食壓力下,人類脂肪細(xì)胞特異性RBP4的表達(dá)更加廣泛,如循環(huán)中視黃醇、紅細(xì)胞生成素4及促炎脂肪因子瘦素的水平都得到了提高;這些變化促進(jìn)了肝臟脂肪變性和其他代謝狀況的惡化(如肥胖和葡萄糖耐受不良)[36]。尚無證據(jù)表明,肝臟TG水平升高是由肝內(nèi)脂肪從頭生成作用增強(qiáng),或肝FFA氧化降低,或VLDL分泌減少導(dǎo)致的[36]。
2.6 白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6) IL-6又被稱為B細(xì)胞刺激因子、肝細(xì)胞刺激因子或干擾素β2。IL-6是一種可溶性介質(zhì),主要由單核巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞株等產(chǎn)生。IL-6也可作為一種肌肉因子,由骨骼肌收縮分泌后進(jìn)入血液內(nèi)循環(huán),發(fā)揮其對脂肪代謝的調(diào)節(jié)作用[39]。高水平的兒茶酚胺能夠通過β3-腎上腺素能受體刺激BAT,使其合成并分泌IL-6,且此過程中BAT產(chǎn)生的IL-6可顯著促進(jìn)全身的IL-6水平[40]。由于棕色脂肪細(xì)胞對細(xì)胞外的IL-6敏感,推測BAT產(chǎn)生的IL-6可能起旁分泌的作用[37]。
IL-6作為常見的促炎細(xì)胞因子,在炎癥和免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要功能。如IL-6對B淋巴細(xì)胞的終末分化和肝臟中急性期蛋白的合成至關(guān)重要。除此之外,IL-6還可以參與機(jī)體的代謝調(diào)節(jié)。
機(jī)體正常水平的代謝需要IL-6的參與。在室溫條件下可觀察到,IL-6基因敲除小鼠的氧耗降低,呼吸交換比率增加,表明IL-6基因敲除小鼠全身氧耗和脂肪酸氧化能力降低,這支持了小鼠缺乏IL-6會(huì)出現(xiàn)代謝調(diào)節(jié)紊亂的說法[39]。
IL-6對寒冷條件誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)熱這一過程可能具有協(xié)助作用。在4℃條件下,與野生型小鼠相比,IL-6基因敲除小鼠的體溫更低,且BAT內(nèi)的UCP-1沒有減少,說明在IL-6基因敲除小鼠中,寒冷刺激對WAT內(nèi)UCP-1表達(dá)及產(chǎn)熱作用具有較低的誘導(dǎo)效果[39]。
BAT來源的IL-6對BAT移植后的生物學(xué)效應(yīng)(如改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性)起著關(guān)鍵的作用。如將正常的BAT移植到能夠表達(dá)IL-6的受體內(nèi),機(jī)體的FGF21水平有一定程度的升高,機(jī)體的代謝情況得到改善;但將正常的BAT組織移植到IL-6缺失小鼠體內(nèi)后,上述的有益效應(yīng)有所削弱[41]。而將來源于IL-6缺失小鼠的BAT移植后,既不提高受試小鼠的代謝狀況,也未提高FGF21水平[2]。這說明對于BAT的移植后有益效應(yīng)來說,IL-6是必需的。但是,IL-6是通過其自身的直接作用還是通過誘導(dǎo)FGF21來調(diào)節(jié)全身效應(yīng)的,目前尚不清楚。
抗炎免疫調(diào)節(jié)劑氨來占諾可以在皮下脂肪組織中誘導(dǎo)IL-6基因表達(dá),并顯著增加血漿IL-6濃度。此時(shí),IL-6激活下游STAT3信號(hào)通路,以急性抑制肝葡萄糖異生基因表達(dá)和葡萄糖輸出[42-43]。在癌癥相關(guān)惡病質(zhì)的背景下,IL-6信號(hào)的慢性激活可以促進(jìn)WAT褐變并增加能量消耗[44]。據(jù)此推測,利用藥物或其他條件誘導(dǎo)脂肪組織產(chǎn)生并分泌IL-6,進(jìn)而有目的地調(diào)節(jié)人體能量代謝,有望成為治療與肥胖相關(guān)的代謝性疾病的新方法。但因IL-6作為促炎因子參與炎癥反應(yīng)和其調(diào)節(jié)能量代謝的有益作用似乎矛盾,所以如何針對性地綜合調(diào)控人機(jī)體內(nèi)IL-6的水平使其發(fā)揮最大的有益作用,仍是一個(gè)待研究的問題。
2.7 其他因子 在對BAT中YY1轉(zhuǎn)錄因子的研究中發(fā)現(xiàn),棕色脂肪細(xì)胞在體外還分泌了許多其他因子。例如,米色脂肪細(xì)胞分泌的Slit2分子,其循環(huán)水平的增加與空腹血糖、餐后血糖和糖基化血紅蛋白呈負(fù)相關(guān),而與胰島β細(xì)胞功能指數(shù)(homeostasis model assessment-β,HOMA-β)呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,說明循環(huán)中的Slit2可能在調(diào)節(jié)糖穩(wěn)態(tài)平衡和維護(hù)β細(xì)胞功能方面有特殊的作用[45]。此外,BAT來源的還包括生長/分化因子15、血管生成素樣蛋白6、神經(jīng)髓苷B、內(nèi)脂素等,這些因子的作用與激素類似,和能量消耗有關(guān)。然而,還需更多的研究來確證這些來源于棕色脂肪細(xì)胞的內(nèi)分泌因子的具體作用和機(jī)制。
綜上所述,BAT抑制肥胖、高血糖和高脂血癥的作用,不是僅通過BAT攝取葡萄糖和脂質(zhì)這一途徑,它通過旁分泌傳遞的棕色脂肪細(xì)胞因子也發(fā)揮了重要作用。目前,盡管現(xiàn)有的相關(guān)證據(jù)表明棕色脂肪細(xì)胞因子對代謝性疾病有多方面益處,但仍需更多的研究來準(zhǔn)確識(shí)別BAT及米色脂肪細(xì)胞分泌的新型脂肪因子,并明確它們在代謝調(diào)節(jié)中的具體作用機(jī)制。鑒于現(xiàn)有的研究證據(jù),棕色脂肪細(xì)胞因子有望成為臨床治療肥胖性疾病的新靶點(diǎn)。在預(yù)防和診斷肥胖性疾病方面,棕色脂肪細(xì)胞因子也有可能作為肥胖性疾病的監(jiān)測和治療效果的指標(biāo)。