撰文 | 刘梓棋 郑宇含 张婷 王佳雯 李雨 

编辑 | 孟美瑶

校对 | 张彦康

背景

线粒体在应对压力和能量需求时经常发生形态或位置的变化。有研究发现线粒体可以以游离线粒体或细胞外囊泡的形式释放到血液中，被其他类型细胞吸收以应对细胞代谢压力。例如体外实验发现缺乏线粒体功能的ρ⁰细胞（完全缺乏线粒体功能的细胞）可从上清液中捕获纯化的线粒体，并利用这些外源线粒体挽救自身缺乏的呼吸作用，并促进细胞增殖；在短暂性脑缺血小鼠模型中发现星形胶质细胞可向邻近受损神经元释放功能性线粒体，促进受损神经元的生存活性，从而改善短暂性脑缺血小鼠的神经元功能。一些癌细胞如膀胱癌细胞也可以捕获线粒体从而促进肿瘤的发生和增殖。

本文研究人员在先前的研究中发现，WAT组织中脂肪细胞可将线粒体转移至巨噬细胞中，并通过全基因组CRISPR-Cas9敲除筛选发现这一过程由巨噬细胞HS（硫酸肝素）所介导，特异性敲除髓系细胞Ext1（该基因编码的蛋白参与HS合成过程）显著抑制了WAT中巨噬细胞对线粒体的摄取，增加WAT组织重量并降低能量消耗，加剧了HFD诱导的肥胖。答：这提示细胞间线粒体可能有助于调控小鼠机体代谢稳态。此外，研究人员在之前的研究中还发现在HFD诱导的肥胖中，脂肪细胞以小囊泡的形式将氧化损伤的线粒体释放到血液中，被心脏所吸收，从而提高了心脏抗氧化应激的能力。然而，调控脂肪细胞向巨噬细胞还是血液中转移线粒体的机制还不清楚。

本文中，研究人员利用多种小鼠模型和细胞模型，并结合多维流式细胞分析发现长链脂肪酸可抑制脂肪细胞来源的线粒体向巨噬细胞传递，同时促进脂肪细胞释放线粒体进入血液循环系统，并转运至其他组织。总之，该研究从膳食角度揭示了线粒体胞间传递的调节新机制。

敲黑板啦！

1：脂肪细胞向其他类型细胞转移线粒体具有组织特异性

2：饮食引起的肥胖，而不是衰老，抑制了线粒体向巨噬细胞的转移

3：饮食中的长链脂肪酸抑制巨噬细胞对线粒体的摄取

4：巨噬细胞吸收脂肪来源的线粒体，从而限制脂肪细胞向血液释放线粒体

结果：

为了探究白色、米色和棕色脂肪细胞中线粒体向其他类型细胞转移的可能性，研究人员对脂肪细胞特异性线粒体报告（MitoFat）小鼠的eWAT、iWAT和BAT进行多维光谱流式细胞分析（图1A）。研究人员设计了两组独立实验：第一组实验比较了正常饮食喂养的年轻MitoFat小鼠（4-5月龄）和衰老MitoFat小鼠（22 - 24月龄）；第二组比较了正常饮食、Lard-HFD（富含猪油的高脂饮食，主要是棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸）以及HCO-HFD（富含氢化椰子油（HCO）的高脂饮食，主要是月桂酸和豆蔻酸）的年轻MitoFat小鼠。在纠正批次效应后，研究人员通过UMAP算法聚类降维并将结果可视化（聚类时排除了标记脂肪细胞来源的线粒体marker mtD2）。

结果分析显示了21个表达不同marker的细胞亚群，包括各种先天性和适应性免疫细胞亚群以及5种CD45阴性的非免疫细胞亚群（图1B，图S1A，表1）。为进一步鉴定非免疫细胞亚群，研究人员新增了区分不同非免疫细胞的Marker及CD36、HS等巨噬细胞摄入线粒体的Marker重复进行流式实验（表2），并利用与第一次实验相同的marker将重复实验的降维聚类结果映射第一次实验的UMAP降维图中（图 S1B-D）。通过不同的非免疫细胞marker，研究人员将细胞亚群1、2和18定义为CD31+ CD34+ EpCAM+内皮细胞（ECs），将细胞亚群4和10定义为PDGFR-α （CD140a）+脂肪细胞祖细胞（APCs），其中亚群4为CD9^high纤维脂肪祖细胞（FAPs），亚群10为CD9^low APCs（图1B，S1E）。

此外研究人员还发现MitoFat小鼠的iWAT，eWAT和BAT组织中免疫细胞的组成具有组织差异性（图1C）。且UMAP分析显示了各细胞亚群mtD2+的富集程度，反映了脂肪细胞线粒体向不同细胞亚群的转移具有组织特异性（图1D）。在MitoFat小鼠eWAT和iWAT组织中，巨噬细胞亚群3和5是脂肪细胞线粒体的主要受体细胞。有研究表明BAT组织中的巨噬细胞也是脂肪细胞的主要受体细胞，但由于BAT中存在着大量的中性粒细胞，因此结果显示中性粒细胞（亚群9）是BAT组织中最主要的线粒体受体细胞（图1C，1D）。且在iWAT和BAT中，EC亚群（亚群2）也可摄取脂肪细胞线粒体，在BAT中还存在少量摄取线粒体的成脂APCs（亚群10）。

接下来，研究人员利用钟面图直观地展示了脂肪细胞线粒体向其他细胞亚群转移的水平，其中每个细胞亚群的面积反映了每种细胞数量占该组织的比例，指向每个细胞亚群的指针代表该亚群中mtD2+细胞的百分比，指针越长，说明该细胞亚群摄取脂肪细胞线粒体的数量越多（图1E）。结果显示在eWAT中，脂肪细胞线粒体主要向巨噬细胞亚群3和5转移，而向单核细胞亚群、树突状细胞亚群、B细胞亚群和EC亚群2 （EC2）转移的线粒体较少；在iWAT中，脂肪细胞线粒体主要向巨噬细胞亚群3和5以及EC2转移；在BAT中，线粒体主要向巨噬细胞亚群3和5，EC2以及中性粒细胞亚群9中转移，较少的线粒体向单核细胞亚群11，DCs和成脂APC亚群10转移。且在iWAT和eWAT中均没检测到线粒体向成脂APC亚群中转移，在3种脂肪组织中均没检测到FAP亚群4（图1F），这表明在WAT中，APC并不是脂肪细胞线粒体的主要受体细胞。总之，这些结果表明在iWAT、eWAT和BAT中都存在着脂肪细胞向其他细胞亚群的线粒体转移，且巨噬细胞是主要的线粒体受体细胞。

多维光谱流式细胞分析

多维光谱流式细胞分析是基于传统流式的基础发展而来的，又具有独特的光学检测和分析能力。传统的流式细胞术是使用单一检测器收集单个荧光团发射的荧光，而多维光谱流式细胞术使用多个检测器，通过系统中多个激光器测量每个荧光团的全光谱发射，记录每个荧光团详细的光谱特征。具体而言，利用多种结合荧光团的抗体混合物处理待测组织样本，每个荧光抗体可与细胞表面特定的靶蛋白结合，在激光刺激下发射不同波长的荧光和散射光，流式细胞仪通过区分不同波长的荧光和散射光来区分每一种细胞。

图1：多维光谱流式细胞术揭示了白色、米色和棕色脂肪中脂肪细胞的组织特异性线粒体转移轴

图S1：细胞亚群鉴定

光谱流式分析表1

光谱流式分析表2

2：衰老和高脂饮食对脂肪细胞线粒体转移网络的影响

为了进一步研究衰老对脂肪细胞线粒体转移的影响，研究人员比较了衰老MitoFat小鼠（22-24月龄）和年轻MitoFat小鼠（4-5月龄）的线粒体转移网络，其中衰老小鼠的体重相较于年轻小鼠更重（图2A），并且衰老小鼠三种脂肪组织的重量也都有所增加（图S2B–2D）。组织学分析表明，衰老小鼠中三种脂肪组织中脂肪细胞面积更大，以及iWAT和BAT白色化程度升高（图S2A）。衰老还与eWAT、iWAT和BAT三种主要脂肪库的血管稀疏有关（图S2B）。而且肥胖脂肪组织中细胞凋亡的标志物活化的caspase-3，在衰老小鼠的三种脂肪组织中也有所增加（图S2C），这些结果说明衰老引起了小鼠肥胖。

   然而，尽管在衰老小鼠中脂肪重量增加，并且脂肪显著白色化，但衰老并没有影响三种脂肪组织中线粒体向巨噬细胞的转移（图2E）。在衰老MitoFat小鼠中，唯一出现明显变化的是线粒体向EC2的转移减少（图2E）。先前的研究表明HS（硫酸乙酰肝素）和CD36介导巨噬细胞对线粒体的摄取。研究人员发现，与年轻MitoFat小鼠相比，衰老MitoFat小鼠eWAT和BAT中EC2 的HS的表达减少（图S2D），而EC2 的CD36的表达也在衰老的eWAT中减少，但在BAT中没有（图S2E）。总之，这些结果表明衰老并不影响三种主要脂肪组织中线粒体向免疫细胞如巨噬细胞的转移。

   上文研究表明，HFD会损伤小鼠脂肪细胞间的线粒体转移，但衰老小鼠的线粒体转移轴未发生改变，因此研究人员假设HFD饮食中可能存在着某种膳食因子会损害脂肪细胞线粒体的转移。为了验证这一点，研究人员比较了正常饮食、Lard-HFD以及HCO-HFD小鼠三种脂肪组织中的线粒体转移轴（图S3A）。与之前的研究一致，喂食Lard-HFD以及HCO-HFD小鼠体重比正常饮食小鼠更重（图3A），并且三种脂肪组织也更重 （图3B-3D），但HCO-HFD小鼠体重和脂肪重量要显著低于Lard-HFD小鼠。对Lard-HFD和HCO-HFD小鼠的三种脂肪组织进行组织学分析显示，与正常饮食小鼠相比，Lard-HFD和HCO-HFD小鼠的三种脂肪组织细胞面积明显增加，iWAT和BAT明显白色化（图S3B）。且与正常饮食相比，Lard-HFD和HCO-HFD饮食都会使脂肪血管变得稀疏，但Lard-HFD和HCO-HFD饮食之间小鼠脂肪组织的血管稀疏程度没有明显差异。在Lard-HFD小鼠eWAT和iWAT中，活化的caspase-3蛋白水平明显高于HCO-HFD和正常饮食组小鼠（图S3D），表明细胞凋亡水平可能在Lard-HFD喂养的小鼠的eWAT和iWAT中升高，而在HCO-HFD喂养的小鼠中不发生明显改变。

此外，研究人员发现在eWAT组织中，Lard-HFD饮食显著抑制了线粒体的转移，特别是线粒体向巨噬细胞亚群3和5的转移；而HCO-HFD饮食并不影响线粒体的转移。而在iWAT中，Lard-HFD和HCO-HFD饮食都稍微促进了线粒体到巨噬细胞亚群3、单核细胞亚群21和树突细胞的转移，同时略微抑制了线粒体向EC亚群2的转移，但总体而言Lard-HFD和HCO-HFD小鼠的线粒体转移轴网络与在eWAT中类似。而在BAT中，Lard-HFD饮食促进了线粒体到EC细胞亚群2和18、巨噬细胞细胞亚群3和5、单核细胞细胞亚群11和21的转移。此外，Lard-HFD减少了小鼠BAT中的脂肪细胞线粒体向中性粒细胞的转移。以上变化在HCO-HFD小鼠BAT中并不明显。综上所述，这些数据表明，膳食脂类可能对细胞间线粒体转移轴的调控具有组织特异性，其中Lard-HFD饮食抑制了eWAT中线粒体向巨噬细胞的转移，但促进了BAT中线粒体向巨噬细胞的转移。

为了探究Lard-HFD和HCO-HFD小鼠脂肪组织线粒体转移的差异是否是由体重差异所引起的，研究人员选择体重相似的Lard-HFD和HCO-HFD小鼠进行研究，发现在eWAT中，Lard-HFD饮食显著抑制了脂肪细胞线粒体向巨噬细胞的转移 （图S3F）；在iWAT中，正常饮食、Lard-HFD饮食和HCO-HFD饮食之间没有观察到显著差异；而在BAT中，Lard-HFD显著促进了脂肪细胞线粒体向巨噬细胞的转移，但在体重相似的HCO-HFD小鼠中没有这种变化。这些数据表明，在Lard-HFD和HCO-HFD小鼠之间观察到的脂肪细胞向巨噬细胞的线粒体转移差异不是由于体重差异引起的。

随后，研究人员检测了3种脂肪组织中每个细胞亚群中HS和CD36的表达水平，发现在eWAT中，Lard-HFD 小鼠巨噬细胞亚群3和5的HS表达水平和CD36表达水平低于正常饮食小鼠（图S3G-H）；而喂食HCO-HFD小鼠的巨噬细胞 HS水平和CD36水平与正常饮食小鼠无显著差异。在iWAT中，脂肪细胞到巨噬细胞的线粒体转移水平以及HS或CD36的表达水平在三种饮食中都几乎没有变化。相比之下，在BAT中，Lard-HFD小鼠巨噬细胞的CD36水平有所上调，表明巨噬细胞摄取线粒体水平升高。这些数据表明，饮食可能通过调控巨噬细胞HS和CD36的表达，进而调控巨噬细胞摄取线粒体。

图2：衰老相关肥胖与脂肪组织中脂肪细胞到其他细胞类型的线粒体转移无关

图S2：衰老小鼠脂肪组织的生理变化

图3：膳食脂类抑制eWAT中脂肪细胞向巨噬细胞的线粒体转移

图S3：对照组、Lard-HFD和HCO-HFD小鼠脂肪组织的生理变化及体重匹配的Lard-HFD与HCO-HFD喂养小鼠比较

3：LCFAs抑制巨噬细胞对线粒体的摄取

先前研究表明，LCFAs（如棕榈酸）可促进WAT组织巨噬细胞发挥促炎功能。因此，研究人员首先探究了棕榈酸是否损害BV2细胞（一种小胶质细胞，具有巨噬细胞的表型）对线粒体的摄取。研究人员从MitoFat小鼠脂肪组织中分离纯化mtD2+线粒体，添加到BV2细胞的培养液中，并利用BSA（125mM，作为对照）或共轭结合棕榈酸的BSA处理BV2细胞（小编注：500mM 棕榈酸与125mM BSA共轭结合，这个浓度相当于11nM的游离棕榈酸，先前研究所发现在HFD小鼠血液中脂肪酸通过与BSA共轭结合来运输脂肪酸，且棕榈酸与BSA的比例为4:1的比例，这里利用共轭结合BSA的棕榈酸体外处理BV2细胞来模拟脂肪酸在体内的运输状态。参考文献：Mayumi Yamato. FEBS J. 2007 Aug;274(15):3855-63），流式分析发现棕榈酸降低了BV2细胞吸收线粒体的数量（图4A，4B）。而棕榈酸处理后BV2细胞的SSC-A增加可能是由于脂质体的散射光增加所引起的。此外，棕榈酸处理也显著降低了巨噬细胞中线粒体的水平（图4C），这表明棕榈酸可抑制巨噬细胞对线粒体的摄取。接下来，研究人员检测了Lard-HFD和HCO-HFD饮食所富含的脂肪酸是否会影响BV2细胞对线粒体的摄取，发现Lard-HFD饮食中富含的棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸会损害BV2细胞对线粒体的吸收（图4D）。相比之下，HCO-HFD饮食中富含的月桂酸可促进巨噬细胞摄取线粒体（小编注：基于先前研究，研究人员选择了两种HFD饮食来探究高脂饮食对脂肪细胞线粒体转移的影响，即Lard-HFD饮食和HCO-HFD饮食，其中Lard-HFD饮食富含长链脂肪酸，主要为棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸，而HCO-HFD饮食富含中链脂肪酸，主要为月桂酸。随后研究人员用这些脂肪酸体外处理BV2细胞，来检测这些脂肪酸对巨噬细胞摄取线粒体的影响。参考文献：Nicole L Stott. Nutrients. 2020 Nov 27;12(12):3650；Mu-En Wang. Sci Rep. 2017 Oct 25;7(1):13999.）。

先前有研究表明CD36可与LCFAs（如棕榈酸）结合；也有研究发现CD36可促进BAT巨噬细胞对线粒体的摄取。研究人员发现，在正常培养的情况下，CD36缺失的骨髓源性巨噬细胞（CD36 ^-/- BMDMs）对线粒体的摄取能力显著降低，且棕榈酸处理后均显著抑制了CD36^+/+和CD36^-/- BMDMs对线粒体的摄取（图4E），这表明CD36参与调控巨噬细胞对线粒体的摄取，但CD36并不是棕榈酸抑制巨噬细胞摄取线粒体过程所必需的。接下来研究人员进一步探究HS在棕榈酸抑制巨噬细胞摄取线粒体过程的所发挥的作用。值得注意的是，研究人员发现棕榈酸显著降低了Ext1^+/+BV2细胞（Ext1基因负责编码一个内质网驻留的ii型跨膜糖基转移酶，这种酶参与HS的合成）（小编注：Ext1基因编码的酶负责HS生物合成中链延伸步骤，但并不是关键酶。作者选择Ext1基因，可能是因为在先前研究中，研究人员利用CRISPR-Cas敲除筛选发现了23个差异表达基因与巨噬细胞摄取线粒体过程相关，其中有13个与HS合成有关，经STARS评分分析，Ext1基因排在第一位[1] ，随后研究人员构建髓系细胞特异性敲除Ext1基因小鼠进一步探究，通过降低巨噬细胞HS水平来抑制巨噬细胞摄取线粒体，对小鼠整体表型的影响。因此，基于先前的研究，在这里研究人员通过敲除Ext1基因来抑制HS的合成，进一步探究HS对棕榈酸介导的巨噬细胞摄取线粒体的影响。 参考文献：Jonathan R Brestoff. Cell Metab. 2021 Feb 2;33(2):270-282.e8.）对线粒体的摄取，但对Ext1 ^-/- BV2细胞没有影响，（图4F）。这一结果表明，HS介导了棕榈酸所调控的巨噬细胞摄取线粒体的过程。

为了进一步探究其他饮食（如高糖饮食）对巨噬细胞摄取线粒体的影响，研究人员用低浓度或高浓度的葡萄糖或蔗糖处理BV2细胞，发现葡萄糖或蔗糖处理并不影响BV2细胞摄取线粒体，且低浓度葡萄糖或低浓度蔗糖也不影响BV2细胞摄取线粒体（图4G）。研究人员还给MitoFat小鼠饲喂高糖饮食，其中碳水化合物主要来源于玉米淀粉或蔗糖，发现与高蔗糖饮食相比，高玉米淀粉饮食显著增加了小鼠的体重和组织重量（图4H-4I）；然而，高蔗糖饮食和高玉米淀粉饮食均不影响线粒体向巨噬细胞的转移（图4J）。这些数据表明，饮食中的碳水化合物如蔗糖和玉米淀粉不影响线粒体从脂肪细胞到巨噬细胞的转移。 

图4：体外实验中，长链脂肪酸以HS依赖的方式损害巨噬细胞线粒体摄取

4：线粒体转移有助于提高巨噬细胞的代谢能力

先前研究表明，ρ⁰细胞（完全缺乏线粒体功能的细胞）可以通过捕获外源线粒体来恢复自身线粒体呼吸作用。为了探究WAT组织中巨噬细胞摄取线粒体是否与巨噬细胞的线粒体代谢功能有关，研究人员对Ext1^F/F和Ext1^ΔLyz2（利用Lyz2-Cre系统条件性敲除了髓系细胞中的HS合成基因Ext1，可抑制线粒体的摄取）小鼠卵巢WAT（oWAT）的F4/80+巨噬细胞进行seahorse分析，发现Ext1^ΔLyz2 和Ext1^F/F的oWAT巨噬细胞在整个实验过程中具有相似的耗氧率（OCR）（图5A）。并且其基础OCR，最大OCR，ATP相关的OCR等也没有明显差异（图5B）。总之，体内实验结果表明WAT组织中HS介导的巨噬细胞摄取线粒体并不是为了维持巨噬细胞线粒体代谢功能。

为了探究巨噬细胞摄取线粒体是否会增强线粒体功能受损的巨噬细胞的有氧呼吸作用，研究人员 从MitoFat小鼠的巨噬细胞中纯化了mtD2+线粒体，并腹腔注射给WT（Ndufs4^+/+）或NDUFS4缺陷小鼠（Ndufs4^-/-，该小鼠复合物Ⅰ活性严重受损，并发展成了一种类似Leigh综合征的遗传性线粒体疾病）（图5D）。通过流式细胞分析，研究人员发现Ndufs4^+/+和Ndufs4^-/-巨噬细胞在处理第1天后摄取外源mtD2+线粒体的数量相当（图5E），而处理2天后，Ndufs4^+/+小鼠巨噬细胞内mtD2+线粒体数量显著低于Ndufs4^-/-小鼠的巨噬细胞，这表明线粒体功能受损的巨噬细胞保存外源线粒体的时间可能更长。接下来，研究人员检测了处理1天的巨噬细胞线粒体功能，发现外源线粒体并不影响Ndufs4^+/+小鼠的巨噬细胞线粒体呼吸功能，但显著促进了Ndufs4^-/-小鼠巨噬细胞的线粒体呼吸作用。（图5F）。这些数据表明，外源线粒体可以恢复线粒体功能受损的Ndufs4^-/-小鼠巨噬细胞的线粒体呼吸。

为进一步验证该结论，研究人员利用鱼藤酮和抗霉素A （R+A）联合处理BV2细胞30分钟，并将其培养在富含来自Ndufs4^+/+或Ndufs4^-/-小鼠的线粒体的培养基中1个小时，然后进行sea horse分析 （图5G）。结果发现用R+A联合处理30分钟的BV2细胞，其基础呼吸作用、最大呼吸作用和ATP相关的呼吸作用均降低，随后将该细胞再用外源Ndufs4^+/+线粒体处理1小时，发现BV2细胞的线粒体呼吸作用完全恢复（图5H-5J），说明R+A预处理30分钟的BV2细胞可以通过摄取正常的线粒体来维持其线粒体呼吸功能。重要的是，来自Ndufs4^-/-小鼠的线粒体未能恢复R+A预处理的BV2细胞的呼吸作用，且Ndufs4^+/+和Ndufs4^-/-线粒体对未用R+A处理的BV2细胞的线粒体呼吸并无明显影响。总之，这些结果表明，线粒体功能正常的巨噬细胞摄取外源线粒体，并不会影响巨噬细胞的线粒体呼吸作用，而线粒体功能受损的巨噬细胞摄取外源线粒体，可维持巨噬细胞发挥正常的线粒体呼吸作用。

图5：线粒体转移对WAT中巨噬细胞的线粒体代谢不是必要的，但可以在代谢受损的巨噬细胞中恢复其有氧呼吸

5：LCFAs介导的巨噬细胞摄取线粒体作用可抑制线粒体向血液的释放

接下来为了探究血液中是否含有脂肪来源的线粒体，并鉴定线粒体来源于白色还是棕色脂肪组织，研究人员构建了MitoBAT小鼠（BAT特异性线粒体报告小鼠），其中mtD2报告基因由UCP1-Cre所驱动。结果显示在MitoFAT小鼠eWAT和iWAT组织中存在大量mtD2+巨噬细胞，而mitoBAT小鼠eWAT和iWAT组织中并没有检测到mtD2+巨噬细胞存在（图6A），这与之前文献报道室温条件下UCP1-Cre只在棕色脂肪中表达一致。并且，在MitoFAT和MitoBAT小鼠BAT中均能检测到约50-60% mtD2+巨噬细胞，证明了MitoBAT小鼠体内mtD2标记的BAT特异性。

随后研究人员对MitoFat和MitoBAT小鼠无细胞血浆进行小颗粒流式细胞分析检测，发现在CD41-TER-119-CD45-颗粒（排除来源于血小板、红细胞和免疫细胞片段的污染）中存在mtD2+颗粒（图6B），研究人员认为该颗粒是脂肪细胞来源的游离线粒体，且MitoFAT小鼠血液中mtD2+线粒体水平显著高于MitoBAT小鼠（图6D-E）。并且该小颗粒流式细胞分析技术的分辨率约为0.4微米，发现的颗粒约在1微米左右，因而可以检测到游离线粒体，而不是之前报道的脂肪细胞分泌的包裹受损线粒体碎片的外泌体，它们的粒径要更小。此外，有研究表明来自白色或棕色脂肪组织的包裹受损线粒体碎片的外泌体高表达CD63、CD9或CD81等marker，而本研究中游离线粒体CD63、CD9和CD81呈阴性，但高表达线粒体外膜蛋白TOM22（图6F-H），因此，血液中富含的脂肪来源线粒体主要为游离线粒体。

然而研究人员发现与正常饮食相比，Lard-HFD饮食显著促进了小鼠血液中来源于脂肪细胞的线粒体含量，HCO-HFD饮食并不影响小鼠血液中脂肪细胞线粒体水平（图7A）。利用共聚焦显微镜观察小鼠心脏，发现与正常饮食小鼠相比，Lard-HFD小鼠心脏切片上含有约1μm大小的mtD2+斑点，而HCP-HFD小鼠心脏切片上并没有这一现象，表明Lard-HFD小鼠血液中升高的脂肪细胞线粒体含量可能被心脏所摄取，这与之前研究结果一致，即脂肪细胞释放的线粒体被心脏所摄取，以促进心脏中代偿性抗氧化信号，从而保护心脏细胞免受氧化应激的伤害。此外在富含玉米淀粉饮食小鼠和衰老小鼠中并没有发现血液中脂肪细胞线粒体的增加（图7C-D）。这些结果表明抑制脂肪细胞向线粒体转移可能会促进脂肪细胞线粒体向血液中释放。为了验证这一假设，研究人员用氯膦酸盐脂质体（可清除组织中的巨噬细胞）清除oWAT中的巨噬细胞，发现同时氯膦酸盐脂质体也抑制了oWAT细胞线粒体向剩余巨噬细胞的转移（图7E-F）。值得注意的是，与对照组相比，氯膦酸脂质体组对巨噬细胞的消耗可显著增加血液中脂肪来源的线粒体数量（图7G）。这些数据表明，通过膳食LCFAs或氯膦酸盐脂质体抑制线粒体向巨噬细胞转移，可导致脂肪细胞来源的线粒体释放到血液中。

图6：脂肪细胞释放游离线粒体进入血液

图7：巨噬细胞限制脂肪细胞来源的线粒体向血液的释放

总结：

先前研究表明在小鼠白色和棕色脂肪组织中，脂肪细胞线粒体可向巨噬细胞转移以维持代谢稳态。而肥胖状态会抑制脂肪细胞向巨噬细胞的线粒体转移过程，使线粒体释放到血液中，被心脏吸收以诱导心脏代偿性抗氧化应激反应。在本篇文章中，研究人员发现Lard-HFD可显著抑制白色脂肪组织中线粒体向巨噬细胞的转移，而HCO-HFD、衰老或富含玉米淀粉的高糖饮食并不会影响脂肪细胞线粒体向巨噬细胞的转移。进一步研究发现，Lard-HFD饮食中富含的长链脂肪酸抑制了巨噬细胞捕获线粒体的过程，使线粒体释放到血液中，被其他器官如心脏所摄取。总之，这篇文章发现膳食脂肪可调控白色脂肪组织中巨噬细胞对线粒体的摄取，以调控血液中脂肪细胞线粒体的含量，从而影响远端组织对营养胁迫的代谢性反应。

原文链接：Dietary lipids inhibit mitochondria transfer to macrophages to divert adipocyte-derived mitochondria into the blood - ScienceDirectt