人体脂肪组织的分子、细胞和遗传特征及其在代谢中的作用

人们比以往任何时候都更多地从食物中摄入的卡路里多于他们通过锻炼和其他活动消耗的卡路里，这种不平衡导致美国和全世界的肥胖和糖尿病发病率上升。 不同类型的身体脂肪是这个过程中的核心角色。 白色脂肪储存来自食物的多余卡路里，而棕色脂肪 - 也称为棕色脂肪组织或 BAT - 消耗食物中的能量以产生热量。 BAT 中的这一重要过程是通过一种仅在 BAT 中发现的特殊蛋白质的作用实现的，该蛋白质称为解偶联蛋白 1 (UCP1)。 科学家过去认为 BAT 只对小动物和人类婴儿很重要，但我们和其他人最近发现，为了应对轻度寒冷暴露，成人 BAT (hBAT) 消耗的葡萄糖比任何其他组织都多。 此外，人类 BAT 还可以通过在食物消耗增加的情况下变得更加活跃来对抗体重增加。 这种现象已经在小鼠和大鼠身上得到证实，它的存在表明激活人类 BAT 可以作为肥胖和代谢疾病的安全治疗方法。 最后，新出现的证据表明人类 BAT 可能是一种内分泌器官，这意味着它会将激素释放到血液中并调节身体的其他器官，包括骨骼肌、肝脏和释放胰岛素的胰腺 β 细胞。 如果我们要了解 hBAT 如何在身体生理学中发挥作用，并利用其燃烧卡路里的能力来治疗糖尿病等代谢疾病，我们将需要使用几种不同的方法来应对挑战。 一个关键原因是 BAT 不容易在体内找到，构成它的细胞根据它们所在的位置和身体的需要而不同。 棕色脂肪由至少两种已知类型的不同细胞组成，称为“组成型”/棕色和“诱导型”/米色；还有不同比例的白色脂肪细胞。 鉴于目前还没有已知的方法可以通过简单的血液测试来估计体内棕色脂肪的数量，我们的实验室小组已经成功地依靠从已经接受临床适应症手术的患者的手术部位收集少量脂肪. 从这些脂肪组织中获得的信息解决了与 (a) 棕色脂肪细胞如何从未成熟干细胞发育而来的问题； (b) 哪些基因是活跃的； (c) 棕色脂肪可以燃烧多少卡路里。 这些早期研究还提供了建立可在实验室无限期生长的长效人类棕色和白色细胞所必需的初步细胞。 尽管取得了这些进展，但关于棕色脂肪细胞和米色脂肪细胞之间的功能差异，以及这些细胞如何影响不同年龄、性别和遗传背景的人的新陈代谢，以及棕色脂肪细胞在不同疾病中的变化，仍有许多未知之处。 本研究的目的是解决这些问题和相关问题。