文獻解讀| IF=29.0！Pricella®聯(lián)合Elabscience®助力南方醫(yī)科大學發(fā)現(xiàn)皮下白色脂肪組織參與皮膚修復新成果

脂肪細胞被認為是皮膚修復和再生的重要參與者，但過去的研究主要聚焦于真皮白色脂肪組織（dWAT），而非皮下白色脂肪組織（sWAT）。在應對冷應激、燒傷或癌癥等反應中，sWAT中的脂肪細胞會經(jīng)歷一個“褐變過程”，進而展現(xiàn)出類似棕色脂肪組織（BAT）的表型。此前已有大量研究表明，BAT和sWAT的褐變作用不僅有助于改善肥胖患者的代謝健康，還可能加速癌癥患者或經(jīng)歷過生燒傷患者的惡病質(zhì)進程。然而，有關(guān)sWAT褐變是否在皮膚損傷后發(fā)生，并有助于皮膚修復的具體機制，尚不清楚。

2024年6月4日，南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院魯峰團隊和蘇婷課題組在Cell Metabolism雜志上在線發(fā)表了題為“The browning and mobilization of subcutaneous white adipose tissue supports efficient skin repair”的研究論文。該研究首次揭示了皮下白色脂肪組織（sWAT）經(jīng)過褐變和遷移促進皮膚損傷修復。該研究具有重大科學價值，揭示了sWAT在皮膚修復中的功能，為治療與衰老、糖尿病相關(guān)的炎癥性疾病以及有缺陷的傷口愈合提供了新思路。研究使用了Pricella®的小鼠成纖維細胞以及Elabscience®的多款流式抗體，為實驗的順利進行起到了關(guān)鍵作用。

基本信息

英文標題

The browning and mobilization of subcutaneous white adipose tissue supports efficient skin repair（點擊查看原文）

中文標題

褐色和皮下白色脂肪組織的動員支持有效的皮膚修復

發(fā)表期刊

Cell Metabolism（IF=29.0）

作者單位

南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院整形美容科

使用Pricella®的產(chǎn)品

使用Elabscience®的產(chǎn)品

研究摘要

圖1. 機理模式圖

該項研究表明，源自皮下白色脂肪組織（sWAT）的成熟脂肪細胞在皮膚修復中發(fā)揮關(guān)鍵作用。來自sWAT的成熟脂肪細胞的遺傳譜追蹤顯示，它們在皮膚受傷后向傷口床突出，并在部分轉(zhuǎn)分化為成纖維表型。此外，健康小鼠的sWAT會發(fā)生褐變，而糖尿病小鼠的sWAT則沒有發(fā)生褐變。最后，通過遺傳策略選擇性降低sWAT中褐變基因Prdm16的表達，結(jié)果顯示sWAT褐變對于損傷后的巨噬細胞極化和肌成纖維細胞的激活是必要的。因此，來自sWAT的脂肪細胞調(diào)節(jié)修復的多個方面，并可能治療與衰老和糖尿病相關(guān)的炎癥性疾病和有缺陷的傷口愈合。

研究材料與方法

該研究涉及多種實驗動物模型，包括C57BL/6小鼠、BKS-db(db/db)糖尿病小鼠及其正常對照組，以及特定的轉(zhuǎn)基因小鼠。實驗方法包括全層皮膚傷口的創(chuàng)建、脂肪細胞的譜系追蹤、透射電子顯微鏡觀察、DiI標記技術(shù)、BrdU增殖細胞標記、巨噬細胞耗竭、交感神經(jīng)去神經(jīng)化、藥物調(diào)節(jié)脂肪組織褐變、ePTFE膜植入、脂肪墊去除、皮膚移植物交叉移植、皮下脂肪組織移植以及NRG4在sWAT中的調(diào)節(jié)作用。此外，還包括能量消耗分析、微型PET/CT掃描、組織學分析、流式細胞術(shù)、脂肪細胞分化能力測試、細胞遷移和增殖實驗、蛋白質(zhì)和RNA的定量分析。數(shù)據(jù)以均值±標準誤差的形式呈現(xiàn)，并通過GraphPad Prism軟件進行統(tǒng)計分析，確保了實驗結(jié)果的準確性和可靠性。

研究路線

1、動物模型：選擇并準備適合的實驗小鼠模型。

2、傷口制作：在小鼠腹股溝區(qū)域創(chuàng)建規(guī)定大小的全層皮膚傷口。

3、脂肪組織操作：對sWAT進行標記、移除或隔離，觀察其對傷口愈合過程的影響。

4、細胞增殖追蹤：使用BrdU技術(shù)，標記并追蹤細胞增殖。

5、細胞功能研究：通過耗竭巨噬細胞和去神經(jīng)化處理，研究這些因素對sWAT功能的影響。

6、藥物干預：使用藥物干預，調(diào)節(jié)sWAT的褐變過程。

7、組織與分子分析：進行組織學染色和分子生物學檢測，分析傷口愈合過程中的變化。

8、細胞遷移與增殖測試：評估sWAT分泌因子對成纖維細胞遷移和增殖的影響。

9、能量代謝測定：通過量熱法測量小鼠的能量消耗情況。

10、成像技術(shù)應用：使用微型PET/CT掃描技術(shù)，觀察脂肪組織的代謝活動。

11、RNA測序分析：對sWAT樣本進行RNA測序，分析基因表達差異。

12、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計學分析，確定數(shù)據(jù)的顯著性。

研究成果

1、sWAT的成熟脂肪細胞有助于大傷口的愈合

圖2. 早期皮下白色脂肪填充大傷口

為了探究sWAT在傷口愈合過程中所起的作用，研究首先在小鼠腹股溝區(qū)域創(chuàng)建了不同直徑（2/4/6 mm）的全層傷口。實驗結(jié)果顯示，6 mm直徑傷口中，sWAT從第3天開始填充傷口區(qū)域，到第14天傷口已閉合。而在2 mm和4 mm直徑的傷口中，sWAT并沒有表現(xiàn)出類似的填充和愈合趨勢。使用DiI染色技術(shù)來標記并追蹤傷口中的細胞。結(jié)果顯示，在6 mm直徑傷口中檢測到了大量的DiI陽性細胞，而在2 mm和4 mm直徑傷口中未檢測到DiI陽性細胞。此外，通過使用AdipoqCreER;mT/mG小鼠進行脂肪細胞的遺傳譜系追蹤發(fā)現(xiàn)，第3天在6 mm直徑的傷口床就可觀察到GFP陽性細胞，直到第14天，此時傷口已經(jīng)閉合。表明來自sWAT的成熟脂肪細胞有助于大傷口的愈合。

2、sWAT是早期傷口修復的細胞來源

圖3. 脂肪細胞來源于真皮和皮下脂肪

據(jù)報道，真皮脂肪細胞在傷口愈合過程中能夠遷移到傷口床中，并轉(zhuǎn)化為成纖維細胞以促進傷口愈合。為了探究大傷口中參與此過程的脂肪細胞來源于dWAT還是sWAT，研究使用AdipoqCreER;mT/mG和C57 BL/6小鼠進行交叉移植實驗，通過特定的標記技術(shù)對sWAT進行標記。研究發(fā)現(xiàn)，C57 BL/6小鼠的皮膚移植到AdipoqCreER;mT/mG小鼠模型中，第7天便在傷口床中觀察到了大量來自sWAT的GFP+和tdTomato+細胞，表明sWAT已經(jīng)遷移到傷口區(qū)域。在第14天，即傷口愈合時，仍然可以檢測到這些細胞。這些結(jié)果表明，sWAT和dWAT細胞都能進入傷口參與修復過程，并且皮下組織（包括sWAT和筋膜）是傷口修復細胞的重要來源。

3、sWAT和傷口床之間的連通有助于后續(xù)愈合過程的改善

圖4. 預防皮下脂肪組織突出損害傷口愈合

為了深入探究傷口下方的sWAT是否影響皮膚修復，研究建立了抑制sWAT浸潤的三種不同傷口模型來驗證。結(jié)果表明，sWAT的存在對于早期大傷口閉合至關(guān)重要，而sWAT和傷口床之間的連通有助于后續(xù)愈合過程的改善。

4、皮膚受損后sWAT發(fā)生褐變

圖5. 皮膚損傷后sWAT的細胞和分子變化

研究團隊進一步收集了人體傷口樣本，以觀察皮膚損傷后傷口周圍脂肪的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人體急性傷口的周圍，脂肪細胞的尺寸顯著減小，并表達UCP-1。通過監(jiān)測小鼠損傷后皮下白色脂肪組織（sWAT）的組織學變化，發(fā)現(xiàn)傷口附近的脂肪細胞較大，但靠近傷口底部的脂肪細胞較小，同時這些細胞也表達UCP-1，表明其經(jīng)歷了褐變過程。這種褐變現(xiàn)象在損傷后第7天達到峰值，隨后逐漸減弱。這些發(fā)現(xiàn)揭示了皮膚損傷后sWAT中發(fā)生的生理和分子變化，為深入理解傷口修復過程提供重要線索。

5、抑制sWAT褐變延遲傷口愈合

圖6. 抑制sWAT褐變延遲傷口愈合

為探究sWAT褐變在皮膚損傷后傷口愈合過程中的潛在作用，研究團隊使用脂肪細胞特異性缺失Prdm 16基因的小鼠作為研究對象。結(jié)果表明，sWAT褐變在促進傷口愈合中發(fā)揮著重要作用。這一作用主要體現(xiàn)在它能夠通過驅(qū)動M2巨噬細胞極化以及刺激成纖維細胞的再增殖和再血管化來加快傷口愈合過程。

6、鑒定NRG 4作為調(diào)節(jié)成纖維細胞功能的sWAT衍生分泌因子

圖7. 鑒定NRG 4作為調(diào)節(jié)成纖維細胞功能的sWAT衍生分泌因子

研究發(fā)現(xiàn)，在sWAT褐變的過程中，參與褐變的蛋白和分泌蛋白的表達顯著上調(diào)。其中，神經(jīng)因子NRG 4是表達上調(diào)最為顯著的因子。NRG 4在促進傷口愈合過程中發(fā)揮著重要作用，通過調(diào)節(jié)巨噬細胞極化、增加肌成纖維細胞數(shù)量，以促進再上皮形成和肉芽組織的生成。

7、糖尿病小鼠的褐變和傷口愈合受損

圖8. 糖尿病小鼠的褐變和傷口愈合受損

研究觀察到皮膚損傷后2型糖尿病模型小鼠（db/db小鼠）的sWAT組織學上存在差異。

研究中確認了db/db小鼠傷口下方的sWAT中沒有褐變的現(xiàn)象，表現(xiàn)為褐變相關(guān)基因的mRNA表達較低以及UCP-1的表達也較低。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，db/db小鼠的sWAT對CL 316243的褐變激活沒有反應，而NRG 4對傷口愈合的積極作用并不依賴于褐變。

文章小結(jié)

這項研究揭示了皮下白色脂肪組織（sWAT）在傷口愈合過程中的動態(tài)變化。研究表明，sWAT在傷口修復過程中會發(fā)生褐變并遷移到傷口部位，支持愈合過程。肥大的sWAT分泌神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白4（NRG4）影響巨噬細胞極化和肌成纖維細胞功能。然而，在糖尿病性傷口中，sWAT的褐變明顯受到抑制。因此，來自sWAT的脂肪細胞調(diào)節(jié)傷口愈合的多個方面發(fā)揮著重要作用，并可能對與衰老和糖尿病相關(guān)的炎癥性疾病以及缺陷傷口愈合具有潛在的治療作用。