新型脂肪细胞类器官揭示:间歇性缺氧加速脂肪衰老,诱发代谢紊乱

新研究通过长期人体脂肪细胞类器官模型发现,阻塞性睡眠呼吸暂停导致的间歇性缺氧(IH),是加速脂肪组织衰老和诱发胰岛素抵抗的关键驱动因素。该模型维持形态和活力超过90天,并首次在体外重现IH引起的脂肪细胞衰老,表现为脂肪生成受抑制、线粒体和内质网损伤,并伴有符合细胞衰老特征的超微结构异常,以及胰岛素信号传导受损。这为我们理解睡眠呼吸暂停(俗称“打呼噜”)如何影响代谢健康和衰老提供了生理相关平台,未来有望开发针对性的抗衰干预策略。

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)以反复间歇性低氧(IH)为特征,其在脂肪组织功能障碍、胰岛素抵抗和加速衰老方面的作用日益受到重视。然而,目前的体外模型不足以充分模拟IH对人脂肪细胞的长期影响。本研究开发了一种稳健的长期人脂肪细胞类器官培养系统,用于体外模拟IH诱导的脂肪细胞衰老。从腹部皮下脂肪组织分离的人基质血管成分(SVF)细胞被包埋于Matrigel基质胶中,并接种于Biofloat U型底96孔板中。使用1:1的Matrigel-细胞混合物和优化的接种体积(5-20​​ µL),脂肪细胞类器官在10-12天内形成,并保持稳定的形态和活力超过90天。Matrigel基质胶对于维持类器官的结构完整性至关重要,而明胶和低熔点琼脂糖则无法支持类器官的形成。添加10%胎牛血清(FBS)的皮下前脂肪细胞培养基比Advanced/F12K培养基更能促进脂肪细胞分化和长期维持。为了模拟阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)相关的缺氧应激,将类器官暴露于可编程间歇性低氧(IH)条件下。IH抑制了脂肪生成,表现为脂质积累减少、脂肪生成标志物(PPARγ、脂联素、FABP4)表达下调以及脂滴减少。透射电镜显示IH诱导的超微结构异常,包括内质网断裂、线粒体破坏、细胞核增大和异染色质积累——这些特征与细胞衰老相符。 IH进一步上调了HIF1α、H2AX、抑制性组蛋白甲基化标记(H3K9me3、H3K79me3、H4K20me3)以及细胞外基质重塑蛋白(纤连蛋白、LOX),同时抑制了胰岛素信号通路,表现为PI3K和AKT磷酸化水平降低。综上所述,这些发现建立了一个生理相关的人类脂肪细胞类器官平台,可用于研究IH诱导的脂肪细胞功能障碍和衰老。

🔗 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41849272/

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