Жировая ткань костного мозга - Marrow adipose tissue

Жировая ткань костного мозга
Иллюстрация дифференцировки МСК в адипоциты и остеобласты
Анатомическая терминология [ редактировать в Викиданных ]

Жировая ткань костного мозга (МАТ), также известная как жировая ткань костного мозга (BMAT), представляет собой тип жира депозита в костном мозге . Он увеличивается при состояниях с низкой плотностью костей - остеопорозе , нервной анорексии / ограничении калорийности , разгрузке скелета, например, при космических путешествиях , а также при лечении диабета .

Источник

Адипоциты костного мозга происходят из предшественников мезенхимальных стволовых клеток (МСК), которые , помимо других типов клеток , также дают начало остеобластам . Таким образом, считается, что MAT является результатом преимущественной дифференцировки МСК в адипоциты , а не в остеобласты, в условиях остеопороза. Поскольку МАТ увеличивается в условиях ожирения и подавляется упражнениями на выносливость или вибрацией , вполне вероятно, что физиология МАТ в условиях механического воздействия / упражнений приближается к физиологии белой жировой ткани (WAT).

Регулировка жировой ткани костного мозга с помощью физических упражнений

Первое исследование, демонстрирующее регуляцию МАТ у грызунов при физической нагрузке, было опубликовано в 2014 году; Теперь регулирование МАТ с помощью физических упражнений было подтверждено на людях, что добавило клинической значимости. Несколько исследований продемонстрировали снижение МАТ при физической нагрузке, которое происходит вместе с увеличением количества костей. Поскольку упражнения увеличивают количество костей, снижают МАТ и увеличивают экспрессию маркеров окисления жирных кислот в костях, считается, что МАТ обеспечивает необходимое топливо для образования костной ткани или анаболизма, вызванного физическими упражнениями . Одно примечательное исключение возникает в условиях ограничения калорийности: подавление МАТ физическими упражнениями не приводит к увеличению образования костной ткани и даже, по-видимому, вызывает потерю костной массы. Действительно, наличие энергии, по-видимому, является фактором способности упражнений регулировать МАТ.

Связь с другими видами жира

MAT имеет свойства как белого, так и коричневого жира. Подкожный белый жир содержит избыток энергии, что указывает на явное эволюционное преимущество в периоды дефицита. WAT также является источником адипокинов и воспалительных маркеров, которые имеют как положительные (например, адипонектин ), так и отрицательные эффекты на метаболические и сердечно-сосудистые конечные точки. Висцеральный абдоминальный жир (VAT) представляет собой отдельный тип WAT, который «пропорционально связан с отрицательной метаболической и сердечно-сосудистой заболеваемостью», регенерирует кортизол, а недавно был связан с уменьшением костеобразования. Оба типа WAT существенно отличаются от коричневой жировой ткани (BAT). как группа белков, которые помогают термогенной роли BAT . MAT, своим «специфическим расположением в костном мозге и его адипоцитарным происхождением, по крайней мере, LepR + MSC костного мозга, отделен от накопления некостного жира за счет большей экспрессии факторов транскрипции кости» и, вероятно, указывает на другой жировой фенотип. Недавно было отмечено, что MAT «производит большую долю адипонектина - адипокина, связанного с улучшенным метаболизмом - чем WAT », что свидетельствует о эндокринной функции этого депо, сходной, но отличной от функции WAT .

Влияние на здоровье костей

МАТ увеличивается при состояниях хрупкости костей. Считается, что МАТ является результатом преимущественной дифференцировки МСК в адипоциты, а не клонов остеобластов при остеопорозе, на основании обратной связи между костью и МАТ в состояниях хрупкого остеопороза костей. Увеличение MAT отмечено в клинических исследованиях остеопороза, измеренных с помощью МР-спектроскопии . Терапия эстрогенами при постменопаузальном остеопорозе снижает МАТ. Антирезорбтивная терапия, такая как ризедронат или золедронат, также снижает МАТ, одновременно увеличивая плотность кости, поддерживая обратную зависимость между количеством костной ткани и МАТ. Во время старения количество костей уменьшается, а жир перераспределяется из подкожных участков в эктопические, такие как костный мозг , мышцы и печень. Старение связано с более низким остеогенным и большим адипогенным смещением МСК. Старение связанного с смещающим МСК от остеобластов линии может представлять собой более высокое базальный PPAR & gamma выражение или снижение Wnt10b. Таким образом, считается, что хрупкость костей, остеопороз и остеопоротические переломы связаны с механизмами, которые способствуют накоплению МАТ.

• Гистологические срезы, демонстрирующие адипоциты костного мозга
• 

  Типичный гистологический срез дистального отдела бедренной кости 16-недельной здоровой мыши C57BL / 6, демонстрирующий типичное количество адипоцитов костного мозга.

• 

  Типичный гистологический срез дистального отдела бедренной кости мышей C57BL / 6 в возрасте 16 недель после 6 недель ограничения калорий, демонстрирующий повышенное количество адипоцитов костного мозга.

Поддержание гемопоэтических стволовых клеток

Адипоциты костного мозга секретируют факторы, которые способствуют обновлению HSC в большинстве костей.

Гемопоэтические клетки (также известные как клетки крови) находятся в костном мозге вместе с адипоцитами костного мозга. Эти гемопоэтические клетки происходят из гемопоэтических стволовых клеток (HSC), которые дают начало различным клеткам: клеткам крови, иммунной системы, а также клеткам, разрушающим кости ( остеокласты ). Обновление HSC происходит в нише стволовых клеток костного мозга , микроокружении, которое содержит клетки и секретируемые факторы, которые способствуют соответствующему обновлению и дифференцировке HSC. Изучение ниши стволовых клеток актуально в области онкологии с целью улучшения терапии множественных гематологических видов рака . Поскольку такие виды рака часто лечат трансплантацией костного мозга , существует интерес к улучшению обновления HSC.

Измерение

Чтобы понять физиологию МАТ, были применены различные аналитические методы. Адипоциты костного мозга трудно выделить и количественно оценить, потому что они перемежаются костными и кроветворными элементами. До недавнего времени качественные измерения МАТ основывались на гистологии кости , которая подвержена систематической ошибке при выборе участка и не может адекватно количественно оценить объем жира в костном мозге. Тем не менее, гистологические методы и фиксация делают возможной визуализацию MAT, количественную оценку размера адипоцитов и ассоциации MAT с окружающим эндостом , средой клеток и секретируемыми факторами.

Недавние достижения в идентификации клеточной поверхности и внутриклеточных маркеров, а также в анализе отдельных клеток привели к большему разрешению и высокопроизводительной количественной оценке ex vivo . Количественный анализ проточной цитометрии можно использовать для очистки адипоцитов от стромальной сосудистой фракции большинства жировых отложений. Ранние исследования с использованием такого оборудования указали, что адипоциты слишком большие и хрупкие для очистки с помощью цитометра, что делает их восприимчивыми к лизису; однако в последнее время были достигнуты успехи, чтобы смягчить это; тем не менее, эта методология продолжает создавать технические проблемы и недоступна для большей части исследовательского сообщества.

Чтобы улучшить количественную оценку MAT, были разработаны новые методы визуализации как средство визуализации и количественной оценки MAT. Хотя протонная магнитно-резонансная спектроскопия (1H-MRS) успешно использовалась для количественной оценки МАТ позвонков у людей, ее трудно применять на лабораторных животных. Магнитно-резонансная томография (МРТ) обеспечивает оценку MAT в скелете позвоночника в сочетании с измерениями плотности костного мозга на основе μCT . Объемный метод идентификация, количественная оценка, и локализовать МАТ в грызуне кости был недавно разработан, требующим осмий окрашивания костей и μCT изображений, с последующим расширенным анализом изображений осмия-связанный объемом липидов (в мм ³ ) относительно объема кости. Этот метод обеспечивает воспроизводимую количественную оценку и визуализацию МАТ, позволяя последовательно количественно определять изменения МАТ с помощью диеты, физических упражнений и агентов, которые ограничивают выделение предшественников клонов. Хотя осмиевый метод является количественно точным, осмий токсичен, и его нельзя сравнивать в серийных экспериментах. Недавно исследователи разработали и проверили метод сканера МРТ 9,4T, который позволяет локализацию и объемную (3D) количественную оценку, которые можно сравнивать в разных экспериментах, как в.

• Методы количественной оценки жировой ткани костного мозга (ЖТК)
• 

  Фигура. На этом рисунке показано использование метода осмия-μCT с расширенной обработкой изображений для количественной оценки MAT. На этом рисунке показано, что беговые упражнения подавляют MAT, несмотря на агонист PPARγ. Осмий, связывающий жир, визуализируется с помощью μCT (A) в n = 5 наложенных изображениях на группу. Показано количественное определение осмия как МАТ / объем кости во всей бедренной кости. a, значительный из-за Рози. б, значительный из-за физических упражнений. Rosi = розиглизаон, CTL = контроль, E = упражнения.

• 

  Фигура. Это демонстрирует использование МРТ (сканер 9,4T) вместе с расширенной обработкой изображений для количественной оценки МАТ. Изображения и график демонстрируют, что MAT выше у тучных мышей по сравнению с худыми мышами. Мышей B6 кормили HFD в возрасте от 4 до 16 недель. МАТ был количественно оценен с помощью МРТ. A) показаны n = 10 наложенных средних изображений по группе. B) MAT, нормализованный к объему кости в каждой группе.

использованная литература

 Эта статья включает текст Габриэля М. Пагнотти и Майи Стайнер, доступный по лицензии CC BY 4.0 .

дальнейшее чтение