神经科学家发现米色脂肪在保护大脑免受痴呆“不可或缺”

Alexis Stranahan和Babak Baban

Alexis Stranahan博士和合著者免疫学家Babak Baban博士。照片来源:迈克尔·霍拉汉,奥古斯塔大学

米色被认为是一种平静的涂料颜色,科学家们有新的证据表明米色脂肪对大脑产生类似的影响,从而降低与更常见的白脂肪相关的炎症并提供痴呆症的保护。

他们发现米色脂肪细胞通常在“梨形”人的皮下脂肪中的白脂肪细胞中,介于皮下脂肪的脑保护,亚历克斯米斯·斯特拉纳罕博士和她的同事在杂志中介绍了“梨形”的脂肪细胞。自然通信

梨形的人,他们的体重一般分布更均匀,而不是“苹果形”患者脂肪聚集在他们中间,常常在腹腔内脏器官如肝脏,被认为是减少代谢疾病的问题,比如心脏病和糖尿病的风险,以及认知能力下降,奥古斯塔大学乔治亚医学院的神经科学家斯特拉纳汉说。

现在,科学家们已经表明,米色脂肪细胞或脂肪细胞对皮下脂肪的神经保护和抗炎作用是“不可或缺的”,Stranahan表示,Stranahan表示,Stranahan表示,Stranahan表示,Stranahan表示,这是一项研究的相应作者。

事实上,没有米色的脂肪细胞,面对高脂饮食,他们去年报道的Stranahan说,他们看到皮下脂肪开始行动更像危险的内脏脂肪临床研究杂志内脏肥胖对大脑中的居民免疫细胞发送消息以迎接炎症,最终损害认知。“这是一个非常不同的签名,”她说。

器官周围的内脏脂肪主要是白色脂肪细胞,以甘油三酯的形式储存能量,甘油三酯是血液中发现的另一种脂肪类型,在高水平上是心脏病和中风的风险因素。尤其是在年轻人中,皮下脂肪是白色和米色脂肪细胞的混合物,而这些米色细胞更像棕色脂肪细胞,富含被称为线粒体的能量源,能够有效地利用脂肪和糖,在一个称为生热的过程中产生热量。据说,运动和寒冷暴露会使白色脂肪细胞产生所谓的“白变”。

在他们的一些研究中,科学家们使用了一种特定基因被敲除的雄性老鼠,这种基因可以防止皮下脂肪细胞变黄或褐变,从而有效地使皮下脂肪更像是内脏脂肪。

在高脂饮食上,已经表明这些小鼠比米色脂肪量正常的那些迅速发展糖尿病。还众所周知,将皮下脂肪移植到肥胖的小鼠中将在几周内改善它们的代谢概况,她想知道对认知问题的潜在影响。

虽然正常和敲除小鼠在四周内获得大约相同的重量,但没有功能性米色脂肪的小鼠显示出对测试的加速认知功能障碍,并且它们的大脑和血液表明对包括的高脂饮食的强劲快速炎症反应脑中的微胶质细胞的激活,脑中的那些驻留的免疫细胞,这可以进一步提高炎症并有助于痴呆和其他脑问题。

在它们患上糖尿病之前,这些年龄相当于20多岁的老鼠的小胶质细胞已经出现了许多炎症标志物。有趣的是,他们作为对照组研究的正常小鼠也会打开这些标记物,但也会打开抗炎标记物,显然是为了减少任何反应。

正常情况下,吃高脂肪食物的老鼠需要三个月左右的时间,才能表现出他们在一个月的时间内看到的米色脂肪剔除反应。

为了进一步探索灰褐色脂肪的影响,他们还将年轻、瘦弱健康小鼠的皮下脂肪移植到其他正常但现在肥胖的小鼠的内脏腔中,这些小鼠在持续高脂肪饮食10至12周后出现了类似痴呆症的行为。

皮下脂肪的移植改善了记忆,恢复了海马体(大脑深处学习和记忆的中心)中基本正常的突触可塑性——神经元之间连接的适应能力,以便它们可以交流。斯特拉纳汉和她的同事写道,这些积极的变化取决于供体皮下脂肪中的米色脂肪细胞。

另一方面从米色脂肪敲除移植并未改善肥胖小鼠的认知,包括严格的客观措施,如神经元之间的任何增加的电活动。

“如果我们可以找出它是米色脂肪限制炎症也许是米色脂肪,改善大脑可塑性,那么也许我们可以模仿,与药物或cold-stimulated米色,甚至把你的一些年轻时皮下脂肪,把它冷冻起来,等你老了再还给你,”斯特拉纳汉说。

所有脂肪都倾向于填充免疫细胞,可促进和平静炎症。他们发现米色脂肪与那些免疫细胞连续相互作用,诱导皮下脂肪中的抗炎细胞因子IL-4。她注意到,IL-4又需要刺激脂肪的“露齿”。

同样,脂肪诱导的小胶质细胞和T细胞中的IL-4(免疫反应的关键驱动因素)也存在于脑膜中,脑膜是一种覆盖在大脑上的多层帽,有助于保护大脑。他们还发现,产生脑脊液的脉络膜丛中的T细胞具有IL-4诱导的镇静作用。

科学家们写道,他们的研究结果表明IL-4直接涉及海马在海马的米色脂肪细胞和神经元之间的沟通。

“如果你曾在营地演奏过那种,那就有点像”悄悄话“,”Stranahan说,似乎是一个镇定的沟通链。

当斯特拉纳汉和她的团队进一步研究时,他们发现是被移植的米色脂肪细胞,而不是来自移植脂肪本身的免疫细胞,在脑膜中调用了受体自身的T细胞,从而起到了积极的保护作用。

有证据表明,在慢性肥胖中,你自己的免疫细胞可以到达大脑,而在这个例子中,没有证据表明是捐献者的免疫细胞在进行旅程。

“这是令人兴奋的,因为我们有一种方法对外围免疫细胞以促进认知的方式与大脑相互作用,”Stranahan说,并指出还有许多坏事,免疫细胞可以在大脑中做的,就像有助于中风阿尔茨海默尔

她的下一个目标包括更多地了解把移植脂肪放在哪里有多重要,比如把皮下脂肪转移到皮下区域是否能更好地防止认知能力下降;将内脏脂肪移植到皮下是否能减少其损伤作用;更好地理解皮下脂肪是如何传递一种似乎是积极的抗炎信息的。她还想在雌性老鼠身上探索这些问题,因为目前的研究仅限于雄性老鼠。

但她说,他们和其他人已经发现了内在脂肪分布的重要性,这可能是那些认知能力下降风险最大的人的生物标志物。

肥胖阶段可能是另一个因素,因为她也有早期证据表明,高脂肪饮食维持的时间越长,皮下脂肪增加越多,其保护能力就会下降,内脏脂肪增加。

斯特拉纳汉指出,即使是健康的、非肥胖的年轻人,内脏脂肪也会产生更高水平的基础炎症。

Stranahan强调,她不希望她的研究结果引起对超重个体的过度关注或对他们产生更多偏见,而是要更好地识别风险因素,以及不同的干预点和方法,以适应个体的需求。

Stranahan和她的同事于2015年在该杂志上发表了研究报告大脑,行为和免疫力高脂饮食促使小胶质细胞变得不协调,并且开始在神经元之间的连接。

在成年人中,棕色脂肪主要位于肩胛骨之间和胸部上部。有证据表明,我们可以通过每天将自己暴露在较冷的温度下几个小时,并通过高强度的锻炼,来增加棕色和米色脂肪细胞。这些方法也会促使白色脂肪变白。她说,我们大多数人可能有一些脂肪细胞类型的组合:主要是白色,较少的米色,甚至更少的棕色。

参考文献:“米黄色脂肪细胞介导肥胖小鼠皮下脂肪的神经保护和抗炎作用”,作者:De-Huang Guo, Masaki Yamamoto, Caterina M. Hernandez, Hesam Khodadadi, Babak Baban和Alexis M. Stranahan, 2021年7月30日,自然通信
DOI: 10.1038 / s41467 - 021 - 24540 - 8

这项研究由美国国立卫生研究院资助。

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