Открытие новых подтипов жировых клеток в организме человека может способствовать персонализированному лечению ожирения
Новое международное исследование под руководством ученых из Университета Бен-Гуриона в Негеве охарактеризовало популяции жировых клеток в различных жировых тканях человеческого тела. Используя инновационные технологии, исследователи впервые смогли идентифицировать уникальные субпопуляции жировых клеток с более сложными предсказанными функциями, чем было известно ранее, и даже выявили различия между жировыми тканями человека в межклеточной коммуникации.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Genetics и служат основой для дальнейших исследований по развитию персонализированной медицины при ожирении.
Исследовательская группа под руководством профессора Эсти Йегер-Лотем и профессора Ассафа Рудича с кафедры клинической биохимии и фармакологии факультета медицинских наук Университета имени Бен-Гуриона в Негеве в сотрудничестве с профессором Наоми Хабиб из Еврейского университета в Иерусалиме, профессорами Маттиасом Блюхером, Антье Корнер и Мартином Герике из Лейпцигского университета (Германия) и профессором Ринки Мерфи из Оклендского университета (Новая Зеландия) изучили разнообразие жировых клеток в подкожной и интраабдоминальной (висцеральной) жировой ткани у людей.
Данное исследование является частью международного проекта «Атлас клеток человека», направленного на создание всеобъемлющей карты («создание атласов») всех типов и подтипов клеток, из которых состоит организм человека, в сотрудничестве со многими другими лабораториями по всему миру.
В исследовании использовалась инновационная технология, которая картирует молекулы РНК, которые являются основой для перевода генома в белки. Технология основана на прикреплении уникального, специфичного для одной клетки «штрихкода» к молекулам РНК, происходящим из каждой клетки. Таким образом, одновременно штрихкодируются тысячи клеток, составляющих ткань, что позволяет исследователям обнаруживать клетки, содержащие похожие подмножества молекул РНК, которые принадлежат к одному и тому же типу клеток, и клетки с различными подмножествами молекул РНК, которые принадлежат к разным типам клеток.
Применение технологии к образцам жировой ткани, полученным от доноров, позволило идентифицировать известные типы клеток, входящих в состав ткани, такие как жировые клетки, клетки кровеносных сосудов, клетки иммунной системы, а также, что удивительно, ранее не охарактеризованные подтипы.
За последние тридцать лет наши взгляды на жировые ткани и жировые клетки претерпели изменения. Раньше жировая ткань воспринималась как «скучный» материал, единственной целью которого было хранить избыток энергии в виде жира (триглицеридов) и расщеплять его как легкодоступный источник энергии для организма.
Сегодня мы знаем, что жировая ткань производит и выделяет в кровоток сотни белков и других веществ, которые регулируют широкий спектр процессов посредством межклеточной коммуникации в жировой ткани, а также с тканями мозга, кровеносных сосудов, печени и поджелудочной железы. Например, гормон лептин, вырабатываемый почти исключительно жировыми клетками, является центральным регулятором аппетита, приема пищи и скорости расхода энергии, который перемещается по кровотоку, достигая контрольных центров в мозге.
Идентификация CD45 (PTPRC) как маркера SA/VA 3 + 4 положительных адипоцитов в жировой ткани человека с использованием различных подходов. Кредит: Nature Genetics (2025). DOI: 10.1038/s41588-024-02048-3
В то же время стало ясно, что жировая ткань — это не единая ткань. Вместо этого жировые ткани в отдельных местах тела — например, под кожей, внутри брюшной полости и вокруг внутренних органов (висцеральный жир) — функционируют по-разному и оказывают разнообразное влияние на здоровье и болезни.
Например, висцеральная жировая ткань развивается при ожирении как более воспалительная ткань, содержащая больше клеток иммунной системы, связь которых с жировыми клетками способствует метаболическим (диабет, жировая дистрофия печени) и сердечно-сосудистым осложнениям ожирения.
«Разнообразие жировых клеток в различных жировых тканях человека более сложное, интересное и удивительное, чем мы думали ранее. Например, в дополнение к «классическим» жировым клеткам (адипоцитам) мы обнаружили субпопуляции адипоцитов, охарактеризованные здесь впервые, которые экспрессируют молекулы РНК, указывающие на уникальные функции, такие как регуляция воспалительных процессов, образование кровеносных сосудов, внеклеточное отложение белка и рубцевание (фиброз)», — пояснил профессор Йегер-Лотем.
«После того, как мы обнаружили их с помощью вычислений, мы также смогли увидеть их под микроскопом. Сначала мы думали, что эти уникальные клетки были созданы из классических клеток путем «принятия» дополнительных, уникальных функций, но мы обнаружили, что путь дифференциации на самом деле противоположный: уникальные жировые клетки, по-видимому, «теряют» свои уникальные функции, чтобы стать классическими жировыми клетками».
В поисках источника различий между подкожным и висцеральным жиром исследователи обнаружили, что большинство субпопуляций жировых клеток были схожи между подкожным и внутрибрюшным жиром. Тем не менее, были выявлены существенные, хотя и более тонкие, различия между жировыми клетками из двух тканей. Например, межклеточная коммуникация в двух тканях отличается: жировые клетки во внутрибрюшной ткани экспрессируют гены, указывающие на более активную коммуникацию с клетками иммунной системы внутри ткани, и участвуют в провоспалительных процессах.
Напротив, в подкожном жире жировые клетки больше общаются друг с другом и участвуют в противовоспалительных процессах. Кроме того, один из уникальных типов жировых клеток, впервые обнаруженный в этом исследовании, появился только во внутрибрюшной ткани.
«Новые знания о клеточном составе и функциях жировых тканей человека создают основу для дальнейших прикладных исследований, направленных на продвижение персонализированной медицины при ожирении», — поясняет профессор Рудих.
«Мы обнаружили, что распространенность уникальных жировых клеток, которые мы идентифицировали, была связана с метаболическими осложнениями ожирения: их относительная доля в ткани тем выше, чем сильнее выражена инсулинорезистентность. Если окажется, что распространенность уникальных жировых клеток также предсказывает степень личного риска будущего развития осложнений ожирения и/или может предсказать индивидуальную реакцию на лечение, то эти результаты могут иметь большое значение для поиска более персонализированного лечения ожирения.
«С этой целью мы уже работаем над созданием инструментов, которые могут использовать наши открытия в клинической медицине, например, разрабатывая микроскопические исследования жировой ткани и выявляя уникальные жировые клетки клиническим патологом».