Sorting out adipocyte precursors and their role in physiology and disease

Abstract

The ability to maintain and expand the pool of adipocytes in adults is integral to the regulation of energy balance, tissue/stem cell homeostasis, and disease pathogenesis. For decades, our knowledge of adipocyte precursors has relied on cellular models. The identity of native adipocyte precursors has remained unclear. Recent studies have identified distinct adipocyte precursor populations that are physiologically regulated and contribute to the development, maintenance, and expansion of adipocyte pools in mice. With new tools available, the properties of adipocyte precursors can now be defined, and the regulation and function of adipose plasticity in development and physiology can be explored.Adipocytes ("fat cells") are critical regulators of several aspects of normal physiology, including energy balance, nutrient homeostasis, and tissue homeostasis (Rosen and Spiegelman 2014). White adipocytes represent the principle site for energy storage in mammals. These cells accumulate excess energy in the form of intracellular triglycerides packaged into large single lipid droplets. White adipocytes are also endocrine cells; adipocytes secrete numerous hormones and cytokines that impact several aspects of physiology, including nutrient homeostasis, inflammation, and reproductive biology (Ouchi et al.

Reversible De-differentiation of Mature White Adipocytes into Preadipocyte-like Precursors during Lactation

“…Strikingly, the GFP + de-differentiated adipocytes have very low expression of the common adipocyte markers adiponectin ( Adipoq ), fatty acid binding protein 4 ( Fabp4 ), peroxisome proliferator activated receptor gamma γ ( Pparg ), resistin ( Retn ) and angiotensinogen ( Agt ), similarly to GFP- cells (Figure 4D). Meanwhile, these GFP+ cells have regained expression of common preadipocyte markers, such as Pdgfra , Pdgfrb , lymphocyte antigen 6 complex, locus A ( Ly6a ), Cd34, and fibronectin receptor beta subunit ( Itgb1 ) (Figure 4E) (Hepler et al, 2017; Wang and Seale, 2016). These de-differentiated adipocytes also increased expressions of some common fibroblast markers, such as Vimentin ( Vim ), Collagen Type I Alpha 1 Chain ( Col1a1 ), Smooth Muscle α Actin ( Acta2 ), and fibroblast activation protein ( Fap ), again, similarly to GFP- cells (Figure 4F).…”

Adipose morphology and metabolic disease

“…For simplicity, we have separated the factors that are likely to influence adipose morphology into two categories: (1) factors that regulate adipocyte number and (2) factors that regulate adipocyte size. As the regulation of adipocyte number (adipogenesis) is a well-studied subject with many in-depth reviews (Berry et al, 2016Hepler et al, 2017), we will focus on mechanisms that are hypothesized to regulate adipocyte size. Surprisingly, relatively few studies have identified cellular mechanisms that regulate adipocyte size.…”

Sex differences in regulation of adipose tissue

“…Считается, что эстрогены стимулируют липолиз через активацию гормон-чувствительной липазы и снижают липогенез за счет угнетения активности липопротеинлипазы [22]. Эстрадиол также повышает пролиферацию предшественников адипоцитов [23], и способствует ограничению накопления жира. Закономерно, что повышение концентрации эстрогенов сопряжено со снижением потребления пищи и уменьшением массы тела у женщин [13].…”

“…Следствием этих событий является не только развитие адипонекроза, но и повышение экспрессии HIF-1α [37]. Преадипоциты и макрофаги в ЖТ также реагируют на гипоксию [23]. Как оказалось, усиленное накопление липидов в ВЖТ сопровождается развитием фиброза и воспаления, выраженность которого коррелирует с метаболическим синдромом [29,31].…”

“…Различия механизмов отложения жира в ВЖТ и ПЖТ закономерно связаны с эстрогенами. Как оказалось, эстрогены, рецепторы к которым превалируют в ПЖТ, влияют на процесс гиперплазии адипоцитов, стимулируя формирование молодых адипоцитов из преадипоцитов SVF [16,23,32]. Кроме того, эстрогены являются стимуляторами роста сосудов через прямую активацию экспрессии VEGF и рецепторов к этому фактору роста, а также Са2+-независимыми активаторами eNOS, фермента, обеспечивающего продукцию эндотелиоцитами оксида азота, обеспечивающего поддержание оптимального кровотока [12,21].…”