棕色脂肪和白色脂肪棕色化的调控研究新进展

棕色脂肪和白色脂肪棕色化的调控研究新进展

张圆硕1, ,苏浩1 ,朱子明1,通讯作者 ,   ,孙爱臣,2 ,朱焱2

1滨州医学院第一临床 学院 

2枣庄市立医院  山东省 滨州市  256600

摘要：本文综述了近年来对棕色脂肪和白色脂肪棕色化调控机制的研究新进展。白色脂肪棕化是一种将白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞的过程，能够帮助治疗肥胖症和相关代谢疾病。研究发现，白色脂肪棕化的调控涉及多种信号通路和分子机制，包括转录因子、神经调节因子和环境因素等。其中，PRDM16、irisin和β3受体等分子在白色脂肪棕化中发挥着重要作用。此外，温度下降、锻炼以及某些食物成分如咖啡因和咖喱等也可能促进白色脂肪棕化。总之，白色脂肪棕化是一种重要的治疗手段，未来需要进一步探索其调控机制，并发展新的治疗策略。

关键词：棕色脂肪；白色脂肪；棕色化；转录因子

引言：肥胖症已成为全球性的健康问题，其发病率逐年上升，给公共卫生和社会经济带来了巨大的负担。长期以来，肥胖症的治疗主要依靠限制饮食和增加运动等方式，但效果并不理想。近年来，对棕色脂肪和白色脂肪棕色化的调控机制的研究引起了广泛的关注。棕色脂肪具有消耗能量、促进热量产生和控制体温等重要作用，而白色脂肪则主要用于脂肪储存。白色脂肪棕化是一种将白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞的过程，能够促进能量消耗和热量产生，从而帮助治疗肥胖症和相关代谢疾病。本文将综述近年来对棕色脂肪和白色脂肪棕色化调控机制的研究新进展，并探讨其在肥胖症治疗中的应用前景。

一、白色脂肪棕色化的核心调控因子

白色脂肪棕色化的核心调控因子包括转录因子、神经调节因子和环境因素。

1.转录因子

白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞的过程中，转录因子的调控作用至关重要。目前已经发现了多种转录因子参与了这一过程的调控，包括PR domain containing 16（PRDM16）、PPARγ共激活因子1α（PGC-1α）、CCAAT/enhancer binding protein β（C/EBPβ）等。

PPARγ：过去认为PPARγ是白色脂肪细胞分化的关键因子，但最近的研究表明，PPARγ也参与了白色脂肪细胞棕化的过程。PPARγ激活后，可以调节线粒体功能和代谢途径，从而促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。

PRDM16：PRDM16是一种关键的转录因子，能够促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。PRDM16可以激活UCP1基因的表达，从而促进线粒体的褐化。

BMP7：BMP7是一种调控褐色脂肪细胞发育的细胞因子，最近的研究表明，BMP7也能够促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。BMP7可以调节多个基因的表达，包括UCP1、PRDM16和PPARα等[1]。

FGF21：FGF21是一种胰岛素样生长因子，能够促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。FGF21可以调节线粒体生物合成和线粒体DNA复制等基因的表达。

β3-受体：β3-受体是一种调控脂肪细胞代谢的G蛋白偶联受体，能够促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。β3-受体激活后，可以调节UCP1基因的表达，从而促进线粒体的褐化。

2.神经调节因子

神经调节因子也是白色脂肪棕化的重要调控因子。交感神经能够通过释放去甲肾上腺素和神经肽Y等物质，促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。此外，去甲肾上腺素还能够通过β3肾上腺素能受体激活PRDM16和PGC-1α等转录因子的表达，从而促进白色脂肪细胞棕色化。

3.环境因素

环境因素也能够影响白色脂肪棕色化的调控。例如，低温环境能够激活交感神经，促进白色脂肪棕色化。此外，一些营养因素如花生四烯酸和辣椒素等也能够促进白色脂肪棕化。花生四烯酸被认为是一种能够激活棕色脂肪细胞的脂肪酸，而辣椒素则能够通过TRPV1通道激活PRDM16等棕色脂肪细胞相关基因的表达，从而促进白色脂肪细胞的棕化[2]。

二、棕色脂肪和白色脂肪棕色化的诱导因素

1.寒冷：寒冷是最常见的诱导棕色化的因素之一。当人体暴露在寒冷环境中时，交感神经系统被激活，释放去甲肾上腺素和神经肽Y等神经递质，进而促进脂肪细胞棕色化。此外，寒冷也可以通过激活PPARγ和PGC-1α等转录因子的表达来促进棕色化。

2.运动：运动对促进脂肪细胞棕色化具有重要的作用。研究发现，运动可以通过多种途径诱导脂肪细胞棕色化。首先，运动可以增加脂肪细胞内的AMPK活性，进而激活PGC-1α信号通路，促进脂肪细胞棕色化。其次，运动可以通过增加血管内皮生长因子（VEGF）的水平，增加脂肪组织的血管密度，提高脂肪细胞的氧化代谢能力，进而促进脂肪细胞棕色化。此外，运动还可以通过增加乳酸的水平，激活AMPK通路，促进脂肪细胞棕色化。

3.食物：多种食物成分也被证实可以诱导脂肪细胞棕色化。例如，咖啡因和茶叶中的儿茶素是常见的可口饮品中的成分，被证实可以诱导脂肪细胞棕色化。咖啡因的作用机制是通过激活AMPK和PGC-1α等通路来促进脂肪细胞棕色化

[3]。此外，茶叶中的儿茶素也具有类似的作用机制，可以促进脂肪细胞棕色化。这些研究结果表明，咖啡因和茶叶中的儿茶素可能是促进脂肪细胞棕色化的潜在食物来源。

4.药物：一些药物也被证实可以诱导脂肪细胞棕色化， β3-受体激动剂是一类药物，可以刺激脂肪细胞内的β3-受体，从而促进脂肪细胞棕色化。β3-受体激动剂的作用机制是通过激活AMPK和PKA等信号通路，进而促进UCP1的表达和棕色脂肪细胞的形成。临床研究表明，β3-受体激动剂对于肥胖症和代谢综合征的治疗有一定的效果[4]。

5.基因修饰是一种通过改变基因表达来调控生物功能的方法。在调控脂肪细胞棕色化方面，基因修饰也被证实可以起到重要的作用。以下是一些常见的基因修饰方法及其在调控脂肪细胞棕色化中的应用：

基因沉默：基因沉默是通过RNA干扰技术（RNAi）或基因敲除技术来抑制目标基因的表达。对于PPARγ和PRDM16等核心调控因子的基因沉默已被证实可以促进白色脂肪的棕色化。例如，研究发现，在PPARγ基因被敲除的小鼠体内，白色脂肪转化为棕色脂肪的程度显著增加[5]。

结束语

总之，脂肪细胞棕色化是一种重要的代谢途径，可以调节能量代谢、体温调节和炎症等生理过程。尽管我们已经取得了一些有意义的进展，但是仍然需要更深入地研究棕色脂肪和白色脂肪棕色化的调控机制和诱导因素。未来的研究可能会注重开发更有效的药物和技术手段，以实现对肥胖和代谢疾病的治疗和预防。

参考文献：

[1]马良. 棕色脂肪细胞及其调控研究进展[J]. 国际内分泌代谢杂志, 2021, 41(1): 49-53.

[2]刘小芳, 孙翠琴. 热量限制和运动对白色脂肪转化为棕色脂肪的作用[J]. 中国疗养医学, 2021, 30(4): 45-47.

[3]王博. 食物因子对棕色脂肪分化及脂肪代谢的影响[J]. 生物技术通报, 2020, 36(4): 220-227.

[4]郭宏伟, 陈慧, 刘宝平. 基因修饰对棕色脂肪分化的影响[J]. 中国生物工程杂志, 2020, 40(8): 63-70.

[5]黄欣, 陈文军, 刘江,等. 维生素D在脂肪组织棕色化中的作用及机制研究进展[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2020, 24(4): 647-653.