《Science》重磅:衰老暴增5倍脂肪细胞,代谢失衡、慢病缠身!

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你是不是感觉,好像自从过了某个年纪(30、40岁?),这肚子上的肉就变得特别顽固,明明吃得没年轻时放纵,动得还更勤快,可腰围就是控制不住地往上涨……

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打住!先别急着怪自己意志力不行!最近,《Science》杂志上的一项研究[1],就给我们揭秘了中年发福、肚子肉难减的真相:我们的内脏脂肪里住着一群特殊的细胞,它们会随着衰老变得活跃,从而驱动脂肪生成

所以……人到中年肚子难瘦,可能真不全是你的锅!

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中年发福新认知~

先来个灵魂拷问!你到底是怎么一步步“月半”起来的?虽然炸鸡烧烤配啤酒确实功不可没(bushi),但深扒一下,其实所谓长胖,主要通过两条内部路径[2]:

1、脂肪细胞数量增加;

2、单个脂肪细胞体积增大。

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而传统观念认为,成年后脂肪细胞数量基本处在稳定状态[3],也就是说要是变胖了,基本就是赖自己把每个脂肪细胞喂的太膨胀了,但这次的小鼠实验,科学家们却发现了脂肪堆积的新线索:更主要是因为“新生”脂肪细胞数量的增加

这就有意思了,到底是谁在说谎?

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为此,科学家们标记了小鼠的成熟脂肪细胞与脂肪祖细胞APCs,发现随着小鼠年龄到达中年时(9、12个月大),内脏脂肪部位,新冒出来的脂肪细胞(以脂肪祖细胞APCs居多),不管是数量还是占总脂肪细胞的比例,相比青年鼠均明显上涨

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图注:白色星号表示新生成的脂肪细胞,黄色星号表示实验开始时就被标记的成熟脂肪细胞

随着衰老脂肪生成活动增强?还是内脏脂肪部位居多?……这显然不是一件好事,要是内脏脂肪一边在积累,而骨骼肌量还在一边减少的话,就会引发肌少性肥胖(Sarcopenic Obesity, SO)[4]。即便体重指数(BMI)保持正常,身体也会进一步加剧与年龄相关的代谢紊乱问题。

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图注:肌少型肥胖引发包括胰岛素抵抗、2型糖尿病、高血压和心血管疾病等问题

看来随着衰老,我们的身体不断增加新的脂肪细胞这件事情还是蛮严峻的……那么,究竟是谁在驱动这场中年的新脂肪制造?

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CP-A:中年特供

利用单细胞测序技术,科学家们发现,随着衰老,小鼠和人类的内脏脂肪组织中,脂肪祖细胞(APCs,能分化成各种脂肪细胞)的群体结构发生了变化:一种特殊的脂肪祖细胞——CP-A(中年特异性脂肪前体细胞,Committed Preadipocyte, Age-enriched),开始崭露头角。

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图注:衰老过程重塑了APCs的亚群结构,同时出现了一条新的、年龄特异性的分化路径:ASC(脂肪干细胞,脂肪祖细胞APCs的一种)→CP-A

CP-A这个亚群在年轻小鼠中几乎不存在,但一到中年时期,它就开始大量涌现,不仅挤压了其他APC亚群的生存空间(占内脏白色脂肪的34.23%),而且非常接近最终分化的程度(分化成脂肪细胞)

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并且,将12个月大鼠的ASC(脂肪干细胞)移植给年轻鼠后,短短3天,就有近80%转化成了CP-A,而年轻鼠的ASC的转化率仅为13.7%。还没完,到了老年时期(18月龄),CP-A的数量又锐减至1.81%。看来CP-A确实是一个特殊的“中年特供”细胞啊。

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来源与特殊之处介绍完毕,也该来看看CP-A那强悍的增殖分化(转变成成熟脂肪细胞)能力了

首先是因为它的源头ASC强势,随着衰老,ASC的增殖相关通路会被激活,增殖能力增强至年轻 ASC 的2.5 倍,因而给CP-A提供强大的上游支持(当然,CP-A 自己也很“争气”!通路分析表明,CP-A富集了大量与脂肪生成相关的通路)

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图注:黑色加粗部分表示显著上调的增殖相关信号通路(左上)以及显著富集的脂肪生成通路(右上)

其次,在体外实验中,科学家们比较了从中年小鼠富集到的CP-A细胞和从年轻小鼠富集到的CP-1细胞(另一种定型前脂肪细胞,在分子上与CP-A最相似),发现CP-A组在增殖能力(超过四倍的增殖率)与分化效率(远超后者的生成脂肪细胞数量)两方面均强过CP-1组

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切换到体内视角呢?科学家给小鼠注射了能标记分裂细胞的 EdU,两小时后检测发现中年鼠(12月龄)的ASCs和CP-As的增殖比例要明显高于2.5月龄小鼠的ASCs和CP-1s

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最后是体内实验,科学家们把从年轻鼠富集的 CP-1 和从中年鼠富集的 CP-A,等量移植到年轻小鼠的皮下。结果更加直观:移植后的CP-A细胞生成的脂肪细胞数量,是移植后CP-1细胞的5倍!即使换了个年轻的环境,中年小鼠的CP-As依然能高效工作

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图注:CP-A细胞的超强成脂能力是细胞内在的

看来,无论在体外还是体内,CP-A 都凭借着超强的增殖能力和极高的成脂效率,碾压了其他 APC 亚群,坐实了它驱动中年内脏脂肪活跃生成的关键身份。那问题来了,既然锁定了这个肆意生长的 CP-A,那我们是否有办法能控制一下?

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来自LIFR信号与潜在干预

回顾小鼠的单细胞测序数据,科学家们找到了答案:有一个在CP-A细胞簇中高表达量的基因—LIFR(白血病抑制因子受体)。而且……在我们的内脏脂肪中,不仅有类似CP-A的细胞存在,其表面的LIFR水平同样随着衰老升高。

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看来LIFR的存在感确实强,还跟衰老挂钩,那它仅仅是个标记,还是真正在背后操控脂肪生成的那个按钮”?

为了验证 LIFR 信号在 CP-A 脂肪生成中的实际作用,科学家们使用LIFR抑制剂(EC359),分别处理正在分化(尝试变成脂肪细胞)的年轻CP-1细胞和中年CP-A细胞,看看阻断LIFR 信号的后果如何。

结果显示,C359抑制了CP-A 60%的脂肪生成率但对年轻CP-1细胞几乎无效!看来CP-A对LIFR信号有特殊的依赖性。为了进一步确认,科学家们还敲低了细胞中LIFR的表达,结果APC的脂肪生成率和总细胞数量双双下降(脂肪细胞数量减少了约三分之二)

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再来个体内验证:科学家们将经过LIFR抑制剂处理或LIFR基因沉默的中年APCs(包含CP-A)移植到年轻小鼠体内,无论是药物抑制还是基因干扰,均削弱了APCs在体内生成新脂肪细胞的能力

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看来……LIFR信号对CP-As的脂肪生成至关重要,是它赋予了CP-A在中年小鼠体内疯狂造油的能力。更有意思的是,在EC359处理CP-A细胞的实验中,科学家们偶然发现,EC359不仅抑制LIFR,还顺手降低了STAT3蛋白的磷酸化水平

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图注:pSTAT3为磷酸化STAT3蛋白

STAT3 可不是路人甲,它就是之前发现 CP-A 富集了大量脂肪生成相关通路时,里面JAK-STAT3信号通路中的关键蛋白,如果直接使用STAT3抑制剂处理CP-A细胞,效果与抑制LIFR高度相似

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图注:Static和Napabucasin为不同的STAT3抑制剂

说明,LIFR正是通过激活下游的JAK-STAT3信号通路,来让CP-A细胞获得强大的增殖与成脂能力。

最后再来个总结图收尾:

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图注:LIFR抑制剂能阻止小鼠内脏脂肪的过度增长,而且对整体体重、血糖等其他方面影响甚微

所以,中年内脏脂肪增加,其实并非简单代谢问题,而是新生脂肪细胞在作祟。随着年龄富集的CP-A(我们体内也存在)是这一过程的主要驱动者,LIFR激活的JAK-STAT3信号通路则是它增殖分化的关键控制器,而靶向抑制LIFR,或许能成为阻止中年腰围增长的新策略。

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参考文献

[1] Wang, G., Li, G., Song, A., Zhao, Y., Yu, J., Wang, Y., Dai, W., Salas, M., Qin, H., Medrano, L., Dow, J., Li, A., Armstrong, B., Fueger, P. T., Yu, H., Zhu, Y., Shao, M., Wu, X., Jiang, L., Campisi, J., … Wang, Q. A. (2025). Distinct adipose progenitor cells emerging with age drive active adipogenesis. Science (New York, N.Y.), 388(6745), eadj0430. https://doi.org/10.1126/science.adj0430

[2] Choe, S. S., Huh, J. Y., Hwang, I. J., Kim, J. I., & Kim, J. B. (2016). Adipose Tissue Remodeling: Its Role in Energy Metabolism and Metabolic Disorders. Frontiers in endocrinology, 7, 30. https://doi.org/10.3389/fendo.2016.00030

[3] Shadan S. (2008). Obesity: what's your fat-cell allowance?. Nature, 453(7192), 169. https://doi.org/10.1038/453169a

[4] Zamboni, M., Mazzali, G., Brunelli, A., Saatchi, T., Urbani, S., Giani, A., Rossi, A. P., Zoico, E., & Fantin, F. (2022). The Role of Crosstalk between Adipose Cells and Myocytes in the Pathogenesis of Sarcopenic Obesity in the Elderly. Cells, 11(21), 3361. https://doi.org/10.3390/cells11213361

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