華東師大生命科學學院肥胖與代謝性疾病課題組
馬欣然、徐凌燕研究員
華東師范大學科研團隊在肥胖與代謝性疾病領域獲重要突破，該團隊發(fā)現(xiàn)，人類的米色脂肪（beige fat）通過局部熱療激活產(chǎn)熱，可大大減輕肥胖癥狀并改善代謝紊亂。國際頂級期刊《細胞》（cell）雜志3月4日在線刊發(fā)這一成果，并選為封面文章。
▲ 《細胞》：3月4日上線馬欣然、徐凌燕課題組成果
脂肪也分不同類型。包括人類和小鼠在內(nèi)的哺乳動物，就有白、棕、米色三種不同功能的脂肪。
白色脂肪負責儲存多余的熱能，棕色脂肪是可燃燒脂肪能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。而米色脂肪是一類最新發(fā)現(xiàn)的脂肪，其靜息時表現(xiàn)出白色脂肪的特質(zhì)，而在寒冷或β腎上腺素激活等情況下，便具有棕色化潛力，能促進產(chǎn)熱和能量消耗。
成年人的頸部兩側(cè)、背部上側(cè)、鎖骨附近和脊柱周圍分布有米色脂肪，具有感應寒冷并增強糖吸收和代謝的作用。
▲ cell 封面論文設計圖：局部熱療促進白色脂肪棕色化，改善代謝健康。封面創(chuàng)意取自pheonix故事（希臘神話的不死鳥和鳳凰涅槃傳說）。白色脂肪（white fat）經(jīng)歷熱療（hyperthermia）后發(fā)生棕色化轉(zhuǎn)變（browning），迸發(fā)出能量（pheonix），為人類帶來健康。
華東師大生命科學學院肥胖與代謝性疾病課題組馬欣然、徐凌燕研究員聯(lián)合上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院代謝病遺傳學課題組胡承教授，以及華東師大生命科學學院生物質(zhì)納米材料課題組張強研究員的這項聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)：
除寒冷刺激，米色脂肪可通過熱休克轉(zhuǎn)錄因子1(heat shock factor1,hsf1)感應局部溫和熱效應并激活產(chǎn)熱，能安全有效地抵抗和治療肥胖，并改善胰島素抵抗和肝臟脂質(zhì)沉積等代謝紊亂問題。
此外，團隊首次在基因組層面發(fā)現(xiàn)hsf1-a2b1轉(zhuǎn)錄軸，進一步完善了hsf1代謝調(diào)控網(wǎng)絡。在對萬余人的臨床研究后，團隊明確了hsf1與代謝性狀的關聯(lián)性，從而為干預肥胖提供了新靶標和新策略。
“該工作發(fā)現(xiàn)通過局部熱療可以精準激活米色脂肪中hsf1信號通路，促進產(chǎn)熱，且并不影響交感神經(jīng)系統(tǒng)或免疫系統(tǒng)，表明了該方法在減肥上的便捷性、安全性及有效性，可能成為未來肥胖治療新靶標，也可能由此發(fā)展出相關可穿戴設備，建立抵御代謝慢病的新的生活方式?！敝袊こ淘涸菏?，瑞金醫(yī)院寧光評價說。
作為一種治療手段，熱療法古已有之。我國中醫(yī)早已使用藥物熏蒸、艾炙、火罐等方法治療疾病，熱療技術更是具有廣泛的臨床應用。近年來，熱療法包括桑拿、熱瑜伽、熱水浴也已被證明可以在一定程度上改善代謝。但全身的熱療可能會增加神經(jīng)系統(tǒng)與心血管疾病風險，且尚不清楚米色脂肪是否參與熱療代謝。
2009年pet-ct技術的應用首次顯示，成年人的頸部兩側(cè)、背部上側(cè)、鎖骨附近和脊柱周圍分布有米色脂肪，具有感應寒冷并增強糖吸收和代謝的作用。米色脂肪組織不僅能控制機體產(chǎn)熱和能量的消耗，也能改善機體糖脂代謝，并通過響應環(huán)境信號改變組織大小及代謝功能而顯示出巨大的可塑性，是防治肥胖與代謝性疾病的直接和重要的組織靶點。
冷刺激或β腎上腺素受體激動劑是激活米色脂肪的有效方法，但這些方法在人體中作用有限，并且可能具有潛在的副作用，危害身體健康。所以迫切需要發(fā)現(xiàn)新靶點和新策略，以安全有效的方式激活米色脂肪對抗肥胖。
▲ 李雨博士后（左一）、徐凌燕研究員（左二）、馬欣然研究員（右二）和王冬梅副研究員（右一）在實驗室
馬欣然/徐凌燕課題組長期關注的熱休克因子hsf1與脂肪代謝的密切關系。鑒于hsf1在熱激下被激活的特性，他們將目光轉(zhuǎn)向了熱療法。
基于前期研究成果，團隊聚焦米色脂肪，聯(lián)合張強研究員，采用米色脂肪注射基于聚多巴胺納米顆粒構筑的光熱水凝膠，通過紅外光照射，實現(xiàn)米色脂肪在溫和溫度下（41±0.5℃）高效的局部熱療。
通過溫敏熒光染料、紅外熱成像技術，及hsf1脂肪特異性敲除小鼠，測試了米色脂肪局部熱療對脂肪組織及整體代謝的影響，發(fā)現(xiàn)局部熱療不僅促進體外培養(yǎng)的米色脂肪細胞產(chǎn)熱，在小鼠和人類中，局部熱療也足以激活脂肪組織產(chǎn)熱。
并且，研究人員證實了長期局部溫和溫度熱療可在不影響中樞交感神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的情況下，以hsf1依賴的方式抵抗和治療肥胖，改善胰島素敏感性和肝臟脂質(zhì)沉積，并且不產(chǎn)生明顯的副作用，說明局部熱療是一種安全的減肥方式。該療法不僅可以預防和抵抗肥胖，同樣可以對重度肥胖小鼠起到治療作用。
▲cell 工作示意圖（graphic abstract）
“該研究對萬余人的研究人群開展遺傳分析及機制解析，發(fā)現(xiàn)hsf1功能性突變體p.pro365thr與人群中糖脂代謝性狀的改善密切相關，并證實此功能性突變會增加a2b1的表達，說明hsf1在人類代謝中也發(fā)揮著重要作用?！敝袊こ淘涸菏?、上海六院賈偉平評價說，該研究創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)米色脂肪可以通過hsf1感應局部溫和熱效應并激活產(chǎn)熱，安全有效地改善肥胖和胰島素抵抗等多種代謝紊亂，為后續(xù)臨床藥物研發(fā)和精準治療奠定了重要的研究基礎。
馬欣然，研究員。2006年本科畢業(yè)于南京大學，2011年博士畢業(yè)于中科院上海生命科學研究院，并赴美國國立衛(wèi)生研究院nih進行博士后研究。2016年起任華東師范大學生命科學學院研究員，入選國家自然科學基金委“優(yōu)青”、上海市高校特聘教授“東方學者”、上海市“浦江人才計劃”、上海市“青年拔尖人才”、華東師范大學“紫江優(yōu)秀青年學者”。
徐凌燕，研究員。2005年本科畢業(yè)于復旦大學，2010年博士畢業(yè)于中科院上海生命科學研究院，并任健康科學研究所助理研究員，2011年起赴美國國立衛(wèi)生研究院nih進行博士后研究。2017年起任華東師范大學生命科學學院上海市調(diào)控生物學重點實驗室研究員。入選上海市“浦江人才計劃”、華東師范大學“紫江青年學者”。
來源：華東師范大學
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上觀號作者：上海科技
