神经科学家发现米色脂肪在保护大脑免患痴呆中起着重要的作用

来源:cnBeta

米色被认为是一种平淡无奇的的油漆颜色,科学家们有新的证据表明,米色脂肪对大脑有类似的影响,可以降低与更常见的白色脂肪相关的炎症,并提供保护以防止痴呆症。亚历克西斯·M·斯特拉纳汉博士和她的同事在《自然通讯》杂志上报告说,他们发现米色脂肪细胞通常与"梨形"人皮下脂肪中的白色脂肪细胞混合在一起,介导皮下脂肪的大脑保护。

神经科学家发现米色脂肪在保护大脑免于痴呆方面"不可或缺"

奥古斯塔大学乔治亚医学院的神经科学家Stranahan说,梨形体态的人的体重一般分布得比较均匀,而不是"苹果形"的人们的脂肪集中在中间,而且往往在腹腔内的肝脏等内部器官周围,他们被认为患心脏病和糖尿病等心脏代谢问题以及认知能力下降的风险较低。

该研究的通讯作者斯特拉纳汉说,现在科学家们已经证明,米色脂肪细胞或脂肪细胞对于皮下脂肪的神经保护和抗炎作用是"不可或缺的"。

事实上,如果没有米黄色的脂肪细胞,面对高脂肪饮食,他们看到皮下脂肪开始更像危险的内脏脂肪,斯特拉纳汉说,他去年在《临床研究》杂志上报告说,内脏脂肪向大脑中的常驻免疫细胞发出信息,让它们启动炎症,最终损害认知能力。这是一个非常不同的特征。

内脏周围的脂肪主要是白色脂肪细胞,它们以甘油三酯的形式储存能量,而甘油三酯是在血液中发现的另一种脂肪类型,是心脏病和中风的高水平风险因素。特别是在年轻人中,皮下脂肪是白色和米色脂肪细胞的混合体,这些米色细胞更像是棕色脂肪细胞,它们挤满了称为线粒体的动力室,在一个称为产热的过程中有效地利用脂肪和糖类来产生热量。

在他们的一些研究中,科学家们使用了敲除了特定基因的雄性小鼠,该基因阻止了皮下脂肪的脂肪细胞变黑或褐变,有效地导致皮下脂肪更像内脏脂肪。

在高脂肪饮食中,已经证明这些小鼠比拥有正常数量的米色脂肪的小鼠更快地发展成糖尿病。人们还知道,将皮下脂肪移植到肥胖小鼠体内将在几周内改善它们的代谢状况,她想知道对认知问题的潜在影响。

虽然正常小鼠和基因敲除小鼠在四周内增加了大约相同的体重,但没有功能性米色脂肪的小鼠在测试中显示出加速的认知功能障碍,它们的大脑和身体显示出对高脂肪饮食的强烈、快速的炎症反应,包括激活小胶质细胞,那些大脑中的常驻免疫细胞,这可以进一步加剧炎症,导致痴呆和其他大脑问题。

在他们患上糖尿病之前,小鼠的小胶质细胞(其年龄相当于20多岁)已经开启了许多炎症标志物。有趣的是,他们作为对照组研究的正常小鼠也开启了这些标志物,但也开启了抗炎标志物,显然是为了尽量减少反应。

通常情况下,小鼠在高脂肪饮食下需要三个月左右的时间才能显示出他们在米色脂肪敲除者身上看到的那种反应。

为了进一步探索米色脂肪的影响,他们还将年轻、瘦小的健康小鼠的皮下脂肪移植到其他正常但现在肥胖的小鼠的内脏区,这些小鼠在高脂肪饮食10至12周后出现了痴呆样行为。

移植皮下脂肪的结果是改善了记忆,恢复了海马体中基本正常的突触可塑性--神经元之间的连接适应能力,以便它们能够沟通--海马体是大脑深处学习和记忆的中心。斯特拉纳汉和她的同事写道,这些积极的变化取决于捐赠者皮下脂肪中的米色脂肪细胞。

另一方面,来自米色脂肪敲除者的移植并没有改善肥胖小鼠的认知能力,包括通过严格的客观措施,如神经元之间任何增加的电活动。

斯特拉纳汉说:"如果我们能够弄清楚米色脂肪限制炎症的原因,以及米色脂肪改善大脑可塑性的原因,那么我们也许可以通过药物或冷刺激米色脂肪来模仿,甚至在你年轻时取出一些皮下脂肪,将其冷冻,并在你年老时将其还给你。"

所有的脂肪往往都充满了免疫细胞,它们既能促进也能平息炎症。他们发现米色脂肪与这些免疫细胞持续互动,在皮下脂肪中诱发抗炎细胞因子IL-4。她指出,IL-4又是寒冷刺激脂肪"米色化"的必要条件。

同样反过来,脂肪在小胶质细胞和T细胞中诱导IL-4,这是免疫反应的关键驱动因素,在脑膜中,这是一种适合于大脑的多层组织,帮助保护大脑。他们还发现脉络丛中的T细胞,即脑脊液产生的地方,有平静的IL-4诱导现象发生。

科学家们写道,他们的研究结果表明IL-4直接参与了海马体中米色脂肪细胞和神经元之间的交流。

当斯特拉纳汉和她的团队进一步研究时,他们发现是接受者自己在脑膜中的T细胞被移植的米色脂肪细胞召唤出积极的保护行动,而不是来自移植脂肪本身的免疫细胞。

有证据表明,在慢性肥胖症中,自身的免疫细胞可以到达大脑,而在这种情况下,没有证据表明是捐赠者的免疫细胞在完成这个旅程,斯特拉纳汉表示:"这很令人兴奋,因为我们有一种方法让外周免疫细胞以促进认知的方式与大脑相互作用,"她指出,免疫细胞在大脑中也可能做很多坏事,比如导致中风和阿尔茨海默病。

她的下一个研究目标包括进一步了解把移植的脂肪放在哪里有多重要,比如把皮下脂肪移植到皮下区域是否会对保护认知能力下降起到更好的作用;把内脏脂肪移植到皮下区域是否会减少其破坏作用;以及更好地了解皮下脂肪如何发送似乎是一种积极的抗炎信息。她还想在雌性小鼠身上探索这些问题,因为目前的研究仅限于雄性。

她说,但他们和其他人已经发现的情况强调了固有脂肪分布的重要性,这可能是那些认知能力下降风险最大的生物标志。

肥胖的阶段可能是另一个因素,因为也有早期证据表明,高脂肪饮食维持的时间越长,皮下脂肪越多,其保护能力就会下降,而内脏脂肪就会增加。即使在一个健康的、非肥胖的年轻人身上,内脏脂肪也会产生更高水平的基础炎症。

斯特拉纳汉强调,她不希望她的发现引起超重者的过度关注或产生更多对他们的偏见,相反,这项工作是为了更好地确定风险因素和不同的干预点和方法,以适应个人的需要。

斯特拉纳汉和她的同事在2015年的《大脑、行为和免疫》杂志上报告说,高脂肪饮食促使小胶质细胞变得不正常地静止,并开始吞噬神经元之间的连接。

在成年人中,棕色脂肪主要位于肩胛骨之间和上胸部。有证据表明,我们可以通过每天将自己暴露在凉爽至寒冷的温度下几个小时,以及通过激烈的运动来增加棕色和米色脂肪细胞。这些方法也可以促使白色脂肪的颜色变深。她说,我们大多数人可能都有一些脂肪细胞类型的组合:大部分是白色,较少是米色,甚至更少是棕色

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