科学家破解脂肪与器官“对话”机制：提供治疗肥胖新思路

最近，研究人员通过实验证实，脂肪细胞可以通过传递分子信息，管理远距离器官（如肝脏）中的基因，从而与器官进行“对话”。此项发现对治疗二类糖尿病和肥胖将有重大意义。

这一发现刊登在2月15日的英国《自然》杂志上。来自哈佛大学医学院和乔斯林糖尿病中心（Joslin Diabetes Center）的研究者托马斯·汤莫（Thomas Thomou）带领其团队实验证实，脂肪组织可释放微小分子与身体器官进行沟通。

具体而言，脂肪会“寄”出miRNA这位携带信息的“信差”，通过外泌体这一“通信船”，抵达远距离的器官并调控。脂肪在调控新陈代谢方面的作用高于科学家之前所想，这为细胞之间的通讯打开了研究新思路。同时，由于可以利用脂肪细胞研发基因治疗方法，这项新发现也为一些疾病的治疗，例如二类糖尿病和肥胖，提供了新的方案。

来自华盛顿特区儿童健康体系的罗伯特·弗莱斯塔特（Robert Freishtat）是一名小儿科医师，同时也是新陈代谢类疾病（如糖尿病、肥胖）的研究人员，但他没有参与这项最新研究。据弗莱斯塔特介绍，长久以来科学家们都知道脂肪和各类疾病的发展有关，但并不完全了解脂肪组织是如何影响远距离的器官及其运作的。

此前，科学家们只知道脂肪会释放荷尔蒙，提醒大脑管理食欲，但是最近的这项研究认为，脂肪组织可能还存在另一位“信差”：一种叫做miRNA（microRNA）的物质，它是基因物质中的小片段。

miRNA和外泌体是什么？

解释miRNA，要从生命体的运转流程说起。DNA是负责引导生物发育与生命机能运作的“司令”，但具体的生物功能都由蛋白质来执行。所以，DNA需要先转录成为RNA，再通过RNA翻译成蛋白质。这个过程称为基因表达，其中，RNA充当了中介的角色。


DNA与RNA之间的关系。  微信公众号 赛先生 图

而miRNA是一种非编码单链RNA分子，参与DNA转录为RNA后的基因表达调控。除了这一“任务”之外，一些miRNA片段会通过外泌体（exosome）释放到血液中，进入循环系统。

外泌体是直径为50-200纳米的脂质包裹体结构，几乎所有类型的细胞，都可以产生并释放外泌体。

囊包状的外泌体像一艘“通信船”，经细胞分泌释放后，装载着一些物质，在血液等体液内流通，进入另一个细胞，把这些进行物质卸载。完成通讯“使命”后，外泌体又可被其他细胞吞噬。miRNA就是其中一种能被装入到外泌体中的物质，目的是防止miRNA被降解，使其稳定存在。

外泌体中的miRNA部分来自脂肪

为了更好地理解miRNA是怎么为脂肪组织“效劳”的，在第一个实验中，研究人员去除了实验鼠脂肪细胞中的关键miRNA加工酶，这意味着这批小鼠无法再生成miRNA。结果发现，比起正常的小鼠，去除了关键miRNA加工酶的小鼠无法有效地生产葡萄糖，更重要的是，外泌体中的miRNA总数也下降。

在这基础上，研究者将正常小鼠的脂肪转移到去除了关键miRNA加工酶的小鼠体内，结果显示改造过的小鼠的循环系统中，外泌体中的miRNA数量得到了修复。这一结果说明循环系统中的众多miRNA来自脂肪。

脂肪中的miRNA“搭乘”外泌体，“抵达”远距离器官

为了探究脂肪是不是会利用miRNA与其他身体组织进行通讯，研究人员设计了第二个实验。在一组正常的小鼠中，研究人员改造了棕色脂肪细胞，使其生成人源miRNA，而这些人源miRNA会被装载于外泌体之中。另一组正常的小鼠则被改造了肝脏细胞，使其能生成荧光分子靶标，用来“侦查”人源miRNA。

之后，研究人员将来自第一组小鼠（被改造棕色脂肪细胞）的外泌体注入第二组小鼠（被改造肝脏细胞）。结果显示，由于第一组小鼠外泌体中的人源miRNA对荧光靶起了作用，抑制了靶细胞的生成，第二组小鼠的肝脏细胞荧光性显著下降。这证实了脂肪组织可以通过外泌体中的miRNA与肝脏进行通讯，同时管理基因表达。

研究人员表示，此项发现不仅提供了一种新的视野，解释了人体组织通讯的路径是什么样的，同时也为改变疾病状态提供了一种新的方法。

汤莫和他的团队计划继续在其他不同组织中探究各自miRNA的特征，以此来确认除了miRNA之外，还有什么其它物质一起被包裹在外泌体内。

对弗莱斯塔特而言，这项新的研究工作令人感到振奋，弥补了小鼠模型和人体研究之间的距离。他说，这是一项巨大的工程，我们才刚刚掀开外泌体的面纱，刚刚开始研究他们是如何管理体内进程的。