Wykrywanie nowych typów komórek odpornościowych i ich interakcji w tkance tłuszczowej

Naukowcy próbują odkryć podstawy budowy tkanki tłuszczowej, w szczególności stan zapalny związany z otyłością, w nadziei na odkrycie związku między gromadzeniem się tłuszczu a złymi wynikami zdrowotnymi. Teraz nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Michigan ujawniło wcześniej nierozpoznane typy komórek odpornościowych i interakcje w tkance tłuszczowej za pomocą jednokomórkowej analizy ekspresji genów w połączeniu z transkryptomią przestrzenną.

Wyniki publikowane są w Wgląd JCI W artykule zatytułowanym „Prekursory makrofagów związane z tkanką tłuszczową uzupełniają krajobraz przestrzenny tkanki tłuszczowej we wczesnej otyłości„.

„Naciek makrofagów tkanki tłuszczowej (ATM) jest powiązany z dysfunkcją tkanki tłuszczowej i insulinoopornością u myszy i ludzi” – napisali naukowcy. „Najnowsze dane dotyczące pojedynczych komórek podkreślają zwiększoną heterogeniczność ATM w otyłości, ale nie zapewniają kontekstu przestrzennego dla dynamiki fenotypu ATM. Połączyliśmy jednokomórkowe RNA-Seq, transkryptomię przestrzenną i obrazowanie mysiej tkanki tłuszczowej w czasowym badaniu ATM Otyłość wywołana dietą Ogólnie rzecz biorąc, we wczesnej otyłości dominowały prozapalne komórki odpornościowe, podczas gdy w otyłości przewlekłej dominowały nierezydentne przeciwzapalne ATM.

Badanie tłuszczów jest łatwiejsze do powiedzenia niż do zrobienia. W tkankach zorganizowanych w określone warstwy, na przykład rdzeń kręgowy lub mózg, „łatwiej jest sprawdzić integralność danych i zidentyfikować tę lub inną warstwę jako konkretny typ komórek i wiedzieć, że powinna ona wyrażać geny X, Y, ” Lindsay Moyer powiedziała, doktor nauk medycznych, adiunkt na Wydziale Medycyny Obliczeniowej i Bioinformatyki.

„W przypadku tłuszczu jest to trudniejsze, ponieważ typy komórek są równomiernie rozmieszczone w całej tkance, bez określonych warstw komórek”. W przypadku otyłości komórki tłuszczowe, czyli adipocyty, rozszerzają się i mogą osiągnąć taki stopień, że ostatecznie prowadzą do śmierci komórek i stanu zapalnego.

Zespół badawczy karmił myszy dietą wysokotłuszczową przez okres 14 tygodni, zebrał tkankę tłuszczową, a następnie przeprowadził analizy pojedynczych komórek i analizy przestrzenne, aby uzyskać odczyty wszystkich mRNA obecnych w próbce. Korzystając z grupowania danych pojedynczych komórek, udało im się pogrupować komórki, których skład genetyczny był bardziej podobny do siebie niż do innych grup lub całej próbki.

„Wiedzieliśmy, że te wkraczające makrofagi prawdopodobnie będą miały wiele podtypów… Zaskoczyła nas liczba, które bardzo się od siebie różniły, pojawiały się w różnym czasie i z biegiem czasu stawały się coraz bardziej dominujące”.

Zidentyfikowali pięć typów, które nazwali Mac1, 2, 3, 4 i 5. Mac1 był obecny w tkankach zarówno szczupłych myszy na normalnej diecie, jak i myszy otyłych. Maksymalny poziom Mac2 i Mac3, które identyfikuje się na podstawie genów prozapalnych, osiągnął szczyt po ośmiu tygodniach stosowania diety wysokotłuszczowej.

Jednakże, gdy dieta wysokotłuszczowa trwała do 14 tygodni, dominowały komórki Mac4 i Mac5, które mają niską ekspresję genów prozapalnych, podczas gdy prozapalne komórki Mac2 i Mac3 zmniejszyły się.

„W tej dziedzinie uważa się, że rodzaj makrofagów, które gromadzą się w otyłości, sprzyja stanowi zapalnemu. Na podstawie tych danych można wiele powiedzieć na ten temat” – powiedział Muir.

Jej hipoteza głosi, że Mac4 i Mac5 to makrofagi związane z lipidami (LAM) opisane w jej poprzedniej pracy oraz przez innych badaczy i mogą być oznaką prób organizmu stłumienia szkodliwego poziomu stanu zapalnego generowanego przez prozapalne makrofagi i obumierające adipocyty .

Następnie badacze wykorzystali transkryptomię przestrzenną do analizy tkanki tłuszczowej. W badaniu zbadano te obrazy pod kątem wyraźnych oznak zwanych strukturami przypominającymi koronę, które są strukturami związanymi z insulinoopornością.

„Kiedy pojawią się struktury przypominające koronę, ich zniknięcie zajmuje dużo czasu, a ich wygląd wskazuje na nieprawidłowość tkanki” – zauważył Muir. „Korzystając z przetwarzania obrazu, na podstawie gęstości tych obszarów zidentyfikowaliśmy strukturę prawdopodobnie przypominającą koronę, a następnie sprawdziliśmy, czy możemy je zobaczyć wizualnie” – powiedział Muir. Struktury te wykazywały ekspresję genów wskazującą na obecność LAM Mac4 i Mac5.

Mając większy wgląd w skład komórkowy i organizację przestrzenną tkanki tłuszczowej w kontekście otyłości, kolejnym krokiem – powiedział Muir – będzie zbadanie procesów sygnalizacyjnych i białek związanych z rozwojem LAM i zaburzeniami metabolicznymi.