脂肪細胞有三種顏色：白色、棕色和米色。白色脂肪細胞在我們體內儲存脂肪作為能量?jì)?。我們需要這些細胞，但過(guò)多的白色脂肪會(huì )引發(fā)健康問(wèn)題。棕色脂肪細胞在嬰兒體內尤為活躍，它們能夠產(chǎn)生熱量，從而幫助維持嬰兒的體溫。然而，棕色脂肪組織會(huì )隨著(zhù)年齡增長(cháng)逐漸減少，成人體內幾乎沒(méi)有這種脂肪。最后是米色脂肪細胞，它們也能產(chǎn)生熱量，盡管效果不如棕色脂肪細胞。米色脂肪細胞在成年人中也存在，尤其是分布在白色脂肪組織中，主要集中在頸部和肩部區域，幫助消耗多余的能量。

圖片信息：不同類(lèi)型的脂肪細胞在脂滴的大小和線(xiàn)粒體的數量上有所不同。

目前，一個(gè)國際研究團隊發(fā)現并描述了一種新型米色脂肪細胞，這種細胞與已知的米色脂肪細胞有所不同。“這種新型米色脂肪細胞在人體能量代謝中發(fā)揮著(zhù)重要作用，”蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授Christian Wolfrum的研究組博士后、該研究的共同作者Anand Sharma說(shuō)道。“因此，詳細了解這些細胞的工作機制至關(guān)重要。”該研究由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、巴塞爾大學(xué)、萊比錫大學(xué)醫學(xué)中心和波士頓Dana-Farber Cancer研究所共同領(lǐng)導，世界各地的許多其他醫院和研究機構也參與了該項目。

獨立于已知蛋白質(zhì)的機制

研究人員已經(jīng)熟悉的米色脂肪細胞與棕色脂肪細胞通過(guò)相同的機制產(chǎn)生熱量：一種名為UCP1的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)位于包裹線(xiàn)粒體的兩層膜的內膜中，而線(xiàn)粒體常被稱(chēng)為細胞的“能量工廠(chǎng)”。在線(xiàn)粒體的正常功能中，它們將質(zhì)子泵入兩層膜之間的空間。質(zhì)子是帶電的基本粒子，在細胞的能量轉換過(guò)程中起著(zhù)重要作用。棕色脂肪細胞和已知的經(jīng)典米色脂肪細胞中都含有UCP1蛋白質(zhì)。它在內膜中形成一個(gè)非常狹窄的通道，質(zhì)子通過(guò)這個(gè)通道回到線(xiàn)粒體，從而通過(guò)摩擦產(chǎn)生熱量。

圖片鏈接：https://www.eurekalert.org/multimedia/1037976

圖片信息：具有白色和米色脂肪細胞的小鼠脂肪組織。內部有幾個(gè)液滴的較小細胞是米色脂肪細胞（顯微圖像）。

近年來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現還有一些不含UCP1蛋白質(zhì)的米色脂肪細胞，這些細胞同樣消耗能量并產(chǎn)生熱量。來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院及其合作機構的研究團隊現已精確描述了這種新型的米色脂肪細胞，并揭示了它們的工作機制：通過(guò)一種“西西弗斯機制”。

具體來(lái)說(shuō)，這種機制的工作原理是：細胞內發(fā)生的所有生化過(guò)程總是會(huì )產(chǎn)生一些熱量。這種新型米色脂肪細胞利用了這一點(diǎn)，使得某些過(guò)程反復無(wú)意義地來(lái)回進(jìn)行。主要涉及兩種轉換過(guò)程。第一種是細胞以全速分解脂肪成分（脂肪酸），然后以同樣的速度將它們重新合成為新的脂肪。第二種是通過(guò)一種酶將肌酸分子轉換為肌酸磷酸鹽（一種相關(guān)分子），隨后立即將其再轉化回肌酸?？茖W(xué)家稱(chēng)這些反復無(wú)效的過(guò)程為“無(wú)效循環(huán)”。這些循環(huán)不會(huì )對整體的生化預算產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)性的貢獻，但它們會(huì )消耗能量并產(chǎn)生熱量。

米色脂肪細胞可能有助于提高代謝

研究團隊首先描述了小鼠體內的新型米色脂肪細胞。隨后，他們檢查了人類(lèi)脂肪組織，并發(fā)現這些脂肪細胞也存在于人體內。雖然不到一半的人擁有已知的經(jīng)典米色脂肪細胞，但幾乎所有人都擁有這種新型的無(wú)效循環(huán)米色脂肪細胞，只是數量多少不同而已。

研究人員發(fā)現，擁有大量米色脂肪細胞的人——無(wú)論是已知的類(lèi)型還是這種新類(lèi)型——通常身材更苗條，代謝健康狀況也更好。“由于米色脂肪細胞將能量轉化為熱量，它們有助于分解多余的脂肪，”蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Wolfrum教授研究組的博士生、該研究的主要作者Tongtong Wang解釋道。

研究人員還提出了未來(lái)在生命科學(xué)領(lǐng)域應用這些新發(fā)現的可能性。例如，可以將米色脂肪細胞移植到那些米色脂肪細胞較少且代謝效果不好的人體內。此外，還可以開(kāi)發(fā)能夠激活通常處于非活性狀態(tài)的米色脂肪細胞的物質(zhì)。“激活他們的米色脂肪細胞可能有助于他們長(cháng)期維持較低的體重，”Sharma說(shuō)道。

雜志：Cell Metabolism

DOI：10.1016/j.cmet.2024.07.005