单细胞图谱揭示绵羊脂肪组织的细胞异质性及BMP5介导的脂肪生成调控

为什么绵羊脂肪能教会我们有关健康的知识

脂肪不仅仅是缓冲垫；它是一个活跃的器官，帮助动物抵御寒冷、饥饿和疾病。绵羊尤其有趣，因为某些品种会在尾部储存大量脂肪，像一个天然的“能量背包”，以备困难时期使用。本研究利用先进的单细胞基因组学工具，精细绘制了构成绵羊脂肪的不同细胞类型，并发现一种关键信号分子BMP5如何影响尾部脂肪细胞的生长与储能。理解这些过程，既可指导生产更瘦的家畜育种，也能为人类肥胖和代谢疾病提供启示。

不同种类的脂肪，不同的功能

体内脂肪并不全然相同。研究者聚焦于胡羊的四个主要脂肪库：背部皮下脂肪、尾部脂肪以及两类环绕内脏的深层“内脏”脂肪。通过分析超过64,000个单个细胞核，他们构建了这些脂肪库的细胞图谱。研究发现九大细胞谱系，包括成熟脂肪细胞、可分化为脂肪的干/祖细胞、免疫细胞和血管内皮细胞等。每个脂肪库的细胞组成各有侧重。背部和尾部脂肪富含以储能为主的成熟脂肪细胞，而内脏脂肪则含有更多免疫细胞，可能在管理炎症和全身代谢方面发挥作用。

尾脂所拥有的灵活细胞储备

研究团队进一步聚焦富脂的尾部，采样了出生时及2、4、6个月龄的尾脂。他们发现尾脂中含有大量一种称为纤维脂肪生成谱系（fibroadipogenic progenitor） 的干样细胞。这类细胞既能分化为储脂细胞，也能成为形成纤维支撑的细胞，使尾部既具结构强度，又能在需要时扩展能量储备。其中一个亚群在出生后丰度很高，表现出强烈的细胞分裂和早期发育基因活性，暗示生命最初几周是决定尾部未来脂肪容量的重要窗口。

单一信号如何引导脂肪形成

借助计算分析，研究者考察了尾脂内细胞类型之间通过化学信号的“对话”。在数十条信号通路中，新生尾脂中有一条尤为突出：BMP信号通路。在该通路中，干细胞和早期脂肪细胞分泌一种名为BMP5的蛋白，这种蛋白与邻近前脂肪细胞表面的受体结合，似乎促使它们向成熟脂肪细胞分化。随着动物年龄增长，BMP5信号强度下降，与新脂肪细胞形成总体放缓相吻合。将新生尾脂与一处内脏脂肪库比较时，BMP5及相关基因在尾脂中明显更活跃，进一步强化了其在尾部特异性脂肪堆积中的作用。

关闭BMP5会减少脂肪储存

为检验BMP5是否真正控制脂肪形成，科学家在体外培养尾脂细胞并用小RNA分子敲低BMP5基因。结果显著：BMP5减少的细胞储存的三酸甘油酯（主要脂肪形式）更少，关键的脂肪相关基因表达下调。这一实验表明BMP5像是尾脂发育的音量旋钮：调高有助于形成大而富含能量的尾巴，调低则导致组织更精瘦。鉴于BMP5的活性似乎集中在尾部和其他皮下脂肪，作者提出未来或可在不影响肌内有益脂肪的情况下，减少家畜外部不需要的脂肪。

对动物和人类意味着什么

简言之，这项工作表明绵羊体内不同脂肪库由不同的细胞群体构成并遵循各自的生长规则。尾部脂肪配备有灵活的干样细胞和强烈的BMP5信号，两者共同建立了可靠的能量储备。通过逐一绘制这些细胞，研究将BMP5指明为控制新脂肪细胞何时何地形成的关键因子。对于养殖业，这些发现可用于指导育种或基因编辑策略，生产更能有效利用饲料的精瘦动物。对于人类健康，绵羊图谱作为大型哺乳动物模型，有助于探索为何某些脂肪库比其他部位更有害，以及早期生命信号如何塑造终生的肥胖和代谢疾病风险。

引用: Cheng, J., Han, K., Xu, D. et al. Single-cell atlas reveals cellular heterogeneity and BMP5-mediated regulation of adipogenic differentiation in sheep adipose tissue. Commun Biol 9, 292 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09581-3

关键词: 脂肪组织, 单细胞图谱, 绵羊尾部脂肪, BMP5 信号, 脂肪代谢