铁代谢调控产热脂肪细胞功能及分化研究取得进展

           广东省微生物研究所研究员谢黎炜团队和浙江大学教授王福俤及闵军霞团队合作，在铁代谢调控产热脂肪细胞功能及分化研究方面取得重大科学发现。相关研究近日以封面亮点故事的形式发表在《先进科学》。 “我们以安徒生童话《卖火柴的小女孩》为背景形象地诠释了铁代谢调控产热脂肪细胞功能及分化的重大科学发现。”论文通讯作者之一谢黎炜向《中国科学报》表示，该研究通过深入了解白色脂肪米色样变及棕色脂肪形成和活化的分子调控机制，对于靶向干预促进棕色/米色脂肪产热具有重要的理论和实践意义。 铁是人体内含量最高的必需微量元素，广泛分布于人体各组织器官。细胞内铁吸收的循环运输通路主要由转铁蛋白Trf和转铁蛋白受体Tfr1系统完成。Tfr1是由两个大小约为90KD的亚基通过二硫键交联而成的II型跨膜糖蛋白，特异性高表达于大量需要铁或快速增殖的细胞中。Tfr1敲除小鼠因严重的缺铁性贫血导致胚胎期死亡，表明Tfr1在红系细胞吸收铁中扮演重要角色。然而，Tfr1在脂肪组织中的作用及调控机制仍不明确。 研究人员首次证实Tfr1不仅参与白色脂肪米色样变过程，而且是棕色脂肪分化和产热的重要控制因素。该研究首次证实冷刺激诱导HIF1α活化，通过转录调控Tfr1表达控制铁吸收从而促进白色脂肪米色化。此外，Tfr1在棕色脂肪细胞命运决定中亦扮演重要角色。然而，这一作用与Tfr1敲除造成的低铁状态无关，因为无论是遗传性低铁（Tmprss6-/-）小鼠模型还是孕期低铁饲喂均不能模拟Tfr1敲除引起的棕色脂肪细胞向肌细胞转分化，表明Tfr1可能通过非铁依赖的作用调控棕色脂肪细胞分化。 “火柴代表着转铁蛋白受体（Tfr1）；红色的火柴头代表着铁离子；而承载了多多火柴盒及食物的篮子则代表缺氧诱导因子1α （HIF1α）。”谢黎炜指出，寒冷的夜晚（科学实验里的冷刺激），主人公小女孩（脂肪细胞）被冻得浑身发抖，只有通过点燃原计划售卖赖以为生的几根火柴才获得片刻丝丝温暖御寒（比喻敲除Tfr1，失去铁离子供给，而不能正常产热的脂肪细胞）。 在摇曳的微微火花中，小女孩幻想着自己穿着漂亮衣裙（裙摆上有众多的线粒体、小油滴及铁离子红点图案，对应是具有健康功能的棕色和米色脂肪细胞）、手提篮里充满火柴及食物（寓示能上调Tfr1并保障充分铁离子供给的关键调控因子HIF1α）、手握熊熊燃烧的温暖火把（展示充足的Tfr1表达）、幸福快乐地翩翩起舞（功能健康的脂肪细胞正常产热）。 “这是科学与艺术的完美结合。”该论文并列第一作者、广东省微生物研究所研究助理潘潇寒表示，该研究发现为脂肪细胞生理和机体铁稳态代谢提供了新认识，为肥胖及相关代谢性疾病机制探索和靶向治疗提供新的策略。 相关论文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202070066

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2020/07/15