脂肪细胞与代谢型肥胖症概述

胡佩青 李卫国

(河南师范大学生命科学学院 新乡 453007)

脂肪组织是结缔组织的一种，由大量的脂肪细胞和少部分的血管基质细胞组成，通常被较薄的疏松结缔组织间隔而呈小叶状。以往脂肪组织被认为是能量储存器官，能量以甘油三酯的形式储存在脂肪细胞的脂滴中。近年的研究发现，脂肪组织还可以分泌多种脂肪因子，是重要的内分泌器官和免疫器官。但是，如果体内脂肪分布异常和(或)脂肪因子调控失衡，就会引发多种疾病，如肥胖症、Ⅱ型糖尿病、高血压、动脉粥样硬化和肿瘤等。本文概述脂肪细胞和肥胖症的研究进展。

1 脂肪细胞的类型

从来源和性质上看，脂肪细胞可分为白色、棕色和米色脂肪细胞三种类型。

1.1 白色脂肪细胞 白色脂肪细胞是白色脂肪组织的主要组成细胞，单脂滴几乎占满整个脂肪细胞，以甘油三酯的形式储存能量，是机体内储存脂肪的主要形式。白色脂肪组织广泛分布于皮下、骨骼肌间、腹腔、骨髓腔和盆腔内的内脏和性腺周围，可以起到贮存能量、分泌脂肪因子、防震、对皮肤进行支持与保护等作用[1]。白色脂肪细胞合成和分泌的脂肪因子有瘦素、血管紧张素、抵抗素、性激素、脂联素以及前列腺素等，因而白色脂肪组织也是一种内分泌器官，在机体的免疫和代谢平衡中起着重要的作用。

1.2 棕色脂肪细胞 棕色脂肪细胞是棕色脂肪组织的主要组成细胞，细胞内脂滴数量多但体积小，具有丰富的线粒体，并且高表达解耦联蛋白-1(UCP-1)，可通过“燃烧”脂肪来发挥产热和减肥的作用[2]。当机体受到外界寒冷刺激时，棕色脂肪细胞进行非颤栗型产热，将化学能快速转化为热能，从而维持机体体温的恒定。

1.3 米色脂肪细胞 米色脂肪细胞是2012年发现的一种与棕色脂肪细胞功能相似的新型脂肪细胞[3]，因其外观呈米黄色，故称之为米色脂肪细胞。啮齿类动物的米色脂肪细胞主要分布于皮下的白色脂肪组织内，在机体未受外界刺激时，米色脂肪细胞为单脂滴细胞，UCP-1表达水平较低，起储能作用；而在机体受到外界刺激后，交感神经的兴奋可引起米色脂肪细胞形态和功能上发生变化，细胞质中出现散在的小脂滴，UCP-1水平和氧化磷酸化效率升高。

对人类而言，新生儿对外界环境温度的抵抗力较差，较多的棕色脂肪可以为其提供足够的热量来维持体温的恒定。随着年龄的增加，个体具有的温度保持能力增强，棕色脂肪含量会逐渐减少，白色脂肪变为机体主要的脂肪形式。不过机体受到外界特殊刺激以后，米色脂肪的颜色就会由白色变为米黄色，细胞质中线粒体的数量会急剧增加，氧化代谢速率变快，产热增强。成人体内同时存在棕色脂肪和米色脂肪两种产热型脂肪，但对两种脂肪具体区域的划分还有一定困难。

2 脂肪细胞的来源

以往的研究指出，哺乳动物的脂肪组织均起源于中胚层的间充质干细胞(mesenchymal stem cells)[4]。骨髓间充质干细胞和骨髓组织的造血干细胞是脂肪细胞的重要来源： 骨髓间充质干细胞逐渐转变为脂肪细胞并储存在骨髓腔中；血液循环将骨髓的造血干细胞运送到其他组织器官，并成为对应的脂肪前体细胞。研究表明，小鼠胚胎发育早期时头部的脂肪垫源于由外胚层发育而来的神经嵴，躯干部位的脂肪垫早期来源于神经嵴，晚期来源于中胚层[5]。

2.1 胚胎时期脂肪细胞的来源 在胚胎早期，原始中胚层可分化为轴旁中胚层、间介中胚层和侧中胚层，中胚层可以发育为各种组织和器官及其周围的脂肪组织。白色脂肪细胞来源于轴旁中胚层发育的生肌因子-5(-)前体细胞，棕色脂肪细胞来源于轴旁中胚层发育而来的生肌因子-5(+)前体细胞，而米色脂肪细胞和白色脂肪细胞同源，均来自于生肌因子-5(-)前体细胞。胚胎时期的脂肪细胞均来自于“成脂分化”，即部分间充质干细胞先定向分化为前体脂肪细胞[6]，再经过有丝分裂克隆增殖、终末分化，最终发育为有功能的、成熟的脂肪细胞。

2.2 出生后脂肪细胞的来源 成人体内脂肪细胞的数量基本不变，但每年大约有10%的脂肪细胞会被更新替换。研究发现出生后脂肪细胞的来源可能有以下三种： 血管基质细胞中存在的具有分化能力的前脂肪细胞；具有向中胚层多向分化的能力、可分化为多种组织的周细胞(壁细胞)；骨髓造血干细胞中的单核-巨噬祖细胞。

3 脂肪细胞内脂滴的形成

所有的脂肪细胞都含有脂滴，脂滴是细胞内储存能量的细胞器，也是感受上游刺激、营养刺激和调控脂类代谢的细胞器。它的核心是中性脂(主要为甘油三酯或胆固醇脂)，表面是单层磷脂分子和脂滴相关蛋白。脂肪的形成表现为脂滴与其他细胞器之间的相互影响，从而调节脂滴的形成、生长和融合。

一般认为脂肪细胞的内质网膜上具有脂质合成酶，中性脂先在内质网膜小叶中出现，再不断累积和生成相关蛋白，最后形成脂滴。目前，脂滴的形成有内质网出芽模式和微泡模式两种经典假说： 内质网出芽模式认为脂滴由内质网膜小叶的一侧溢裂出芽，其表面的磷脂源于出芽部位的内质网膜；而微泡模式则认为内质网膜小叶中形成的脂滴在与内质网分离之前已经具备完整的结构，然后再以整体的形式从内质网中分离形成[7]。此外，还有一种关于脂滴生长和脂肪储存的机制——脂滴融合[8]，认为脂滴融合是通过细胞死亡诱导DNA片段化因子A样效应分子(cell death-inducing DNA fragmentation factor A-like effector)及其家族中的脂肪特异性蛋白27(fat special protein 27)在脂滴-脂滴接触点富集，诱导脂滴融合长大[9]；而Rab GTPase家族成员Rab18及其相互作用蛋白NRZ/SNARE能够引起脂滴-内质网接触位点形成，控制中性脂从内质网进入脂滴，进而调节脂滴的生长与成熟[10]。

4 肥胖及其种类

4.1 肥胖 肥胖是一种长期能量摄入超过消耗而导致脂肪稳态失调，从而使机体脂肪总含量过多和(或)局部含量增多的一种慢性代谢性疾病。判断肥胖的指标有身体质量指数(body mass index, BMI)、体脂率、腰围和腰臀比等。《中华人民共和国卫生行业标准——成人体重判定》(标准号WS/T 428-2013)指出，对成人而言BMI为24.0≤BMI<28.0 kg(体重)/m(身高)2时可视为超重，BMI≥28.0 kg/m2时则视为肥胖。有多种原因可能导致肥胖，比如轻度慢性炎症、内分泌失调、中枢调控异常、肠道菌群失调、体液酸碱失衡以及免疫失衡等。

4.2 肥胖的类型 临床上一般是根据机体代谢等因素，将其分为代谢正常型肥胖(metabolically normal obese, MNO)和代谢异常型肥胖(metabolically abnormal obese, MAO)。

4.2.1 代谢正常性肥胖 MNO诊断标准一般有两点： 达到肥胖和不存在代谢异常。该类肥胖症患者皮肤发白，活动自如，肥胖的程度不高，基本代谢和脂肪分布正常，引起并发症、一系列病理改变的时间较晚。不过当肥胖程度增高到机体无法耐受时，也会发生病理的改变，如引起心血管、关节方面的疾病。

4.2.2 代谢异常性肥胖 MAO可分为三种：①炎性代谢型肥胖。患者机体的肌肉和脂肪含量都较高，但代谢紊乱，常伴黑棘皮病、高胰岛素血症、高炎症、高尿酸、高瘦素等疾病。②高代谢型肥胖。患者好动，容易被激怒，基础代谢率和交感神经兴奋性都比较高，还伴有高血压、高血脂、高尿酸和高激素水平，容易发生多毛症、脂溢性皮炎、脂纹和皮肤血管增生等疾病。③低代谢型肥胖。患者表现为皮肤发黄，精神萎靡，基础代谢和性激素水平较低，容易发生水肿，常伴有甲状腺功能减退、高脂血症、脂肪肝等疾病。

5 结语

机体摄入的能量长期超过消耗就会导致肥胖，肥胖会大大降低生活质量、给健康带来极大的危险。肥胖症的发病与基因、环境、内分泌等多种因素都有联系，应视为一种疾病，不是仅仅通过少吃多动就能好转的，而是需要治疗，不同类型的肥胖需采取不同的治疗方法。当然，在日常生活中改善饮食结构、加强体育锻炼、养成良好的健康习惯可以大大减少肥胖的发生。棕色脂肪和米色脂肪具有消耗能量和产热的功能，目前对于活化棕色脂肪、激活米色脂肪和促进白色脂肪米色化的研究正在积极开展，这也许是对肥胖、糖尿病等代谢性疾病进行治疗的新突破口。