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

脂肪細(xì)胞被認(rèn)為是皮膚修復(fù)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(yīng)對冷應(yīng)激、燒傷或癌癥等反應(yīng)中，sWAT中的脂肪細(xì)胞會經(jīng)歷一個“褐變過程”，進(jìn)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(jìn)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(fù)的具體機(jī)制，尚不清楚。

2024年6月4日，南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院魯峰團(tuán)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(jìn)皮膚損傷修復(fù)。該研究具有重大科學(xué)價值，揭示了sWAT在皮膚修復(fù)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(xì)胞以及Elabscience®的多款流式抗體，為實驗的順利進(jìn)行起到了關(guān)鍵作用。

基本信息

英文標(biāo)題

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

中文標(biāo)題

褐色和皮下白色脂肪組織的動員支持有效的皮膚修復(fù)

發(fā)表期刊

Cell Metabolism（IF=29.0）

作者單位

南方醫(yī)科大學(xué)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(jī)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(xì)胞在皮膚修復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。來自sWAT的成熟脂肪細(xì)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(dá)，結(jié)果顯示sWAT褐變對于損傷后的巨噬細(xì)胞極化和肌成纖維細(xì)胞的激活是必要的。因此，來自sWAT的脂肪細(xì)胞調(diào)節(jié)修復(fù)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(xì)胞的譜系追蹤、透射電子顯微鏡觀察、DiI標(biāo)記技術(shù)、BrdU增殖細(xì)胞標(biāo)記、巨噬細(xì)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(xué)分析、流式細(xì)胞術(shù)、脂肪細(xì)胞分化能力測試、細(xì)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(biāo)準(zhǔn)誤差的形式呈現(xiàn)，并通過GraphPad Prism軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，確保了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

研究路線

1、動物模型：選擇并準(zhǔn)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(jìn)行標(biāo)記、移除或隔離，觀察其對傷口愈合過程的影響。

4、細(xì)胞增殖追蹤：使用BrdU技術(shù)，標(biāo)記并追蹤細(xì)胞增殖。

5、細(xì)胞功能研究：通過耗竭巨噬細(xì)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(yù)：使用藥物干預(yù)，調(diào)節(jié)sWAT的褐變過程。

7、組織與分子分析：進(jìn)行組織學(xué)染色和分子生物學(xué)檢測，分析傷口愈合過程中的變化。

8、細(xì)胞遷移與增殖測試：評估sWAT分泌因子對成纖維細(xì)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(yīng)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(jìn)行RNA測序，分析基因表達(dá)差異。

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

研究成果

1、sWAT的成熟脂肪細(xì)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(biāo)記并追蹤傷口中的細(xì)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(xì)胞，而在2 mm和4 mm直徑傷口中未檢測到DiI陽性細(xì)胞。此外，通過使用AdipoqCreER;mT/mG小鼠進(jìn)行脂肪細(xì)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(xì)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(xì)胞有助于大傷口的愈合。

2、sWAT是早期傷口修復(fù)的細(xì)胞來源

圖3. 脂肪細(xì)胞來源于真皮和皮下脂肪

據(jù)報道，真皮脂肪細(xì)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(xì)胞以促進(jìn)傷口愈合。為了探究大傷口中參與此過程的脂肪細(xì)胞來源于dWAT還是sWAT，研究使用AdipoqCreER;mT/mG和C57 BL/6小鼠進(jìn)行交叉移植實驗，通過特定的標(biāo)記技術(shù)對sWAT進(jìn)行標(biāo)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(xì)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(xì)胞。這些結(jié)果表明，sWAT和dWAT細(xì)胞都能進(jìn)入傷口參與修復(fù)過程，并且皮下組織（包括sWAT和筋膜）是傷口修復(fù)細(xì)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(yù)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(fù)，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(xì)胞和分子變化

研究團(tuán)隊進(jìn)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(xì)胞的尺寸顯著減小，并表達(dá)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(xué)變化，發(fā)現(xiàn)傷口附近的脂肪細(xì)胞較大，但靠近傷口底部的脂肪細(xì)胞較小，同時這些細(xì)胞也表達(dá)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(dá)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(fù)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(tuán)隊使用脂肪細(xì)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(jìn)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(xì)胞極化以及刺激成纖維細(xì)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(xì)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(xì)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(dá)顯著上調(diào)。其中，神經(jīng)因子NRG 4是表達(dá)上調(diào)最為顯著的因子。NRG 4在促進(jìn)傷口愈合過程中發(fā)揮著重要作用，通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化、增加肌成纖維細(xì)胞數(shù)量，以促進(jìn)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(xué)上存在差異。

研究中確認(rèn)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(dá)較低以及UCP-1的表達(dá)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(yīng)，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(fù)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(xì)胞極化和肌成纖維細(xì)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(xì)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。