Benmärgsfettvävnad

Benmärgsfettvävnad
Benmärgsfettvävnad
Detaljer
Systemet	Muskuloskeletala (eller rörelseorgan)
Identifierare
latin	Adipose Ossium Medulla
	Anatomisk terminologi [ redigera på Wikidata ]

Benmärgsadipocyter härrör från mesenkymal stamcellsdifferentiering (MSC).

Benmärgsfettvävnad (BMAT), ibland kallad märgfettvävnad (MAT), är en typ av fettavlagring i benmärgen . Det ökar i tillstånd av låg bentäthet - osteoporos , anorexia nervosa / kalorirestriktion , skelettavviktning som den som inträffar vid rymdresor och behandlingar mot diabetes . BMAT minskar i anemi, leukemi och hypertensiv hjärtsvikt; som svar på hormoner såsom östrogen, leptin och tillväxthormon; med träningsinducerad viktminskning eller bariatrisk kirurgi; som svar på kronisk förkylningsexponering; och som svar på farmakologiska medel såsom bisfosfonater, teriparatid och metformin.

Anatomi

Benmärgsadipocyter (BMAds) härstammar från mesenkymala stamceller (MSC) progenitorer som också ger upphov till osteoblaster , bland andra celltyper . Sålunda antas det att BMAT är ett resultat av preferentiell MSC- differentiering till adipocyt- , snarare än osteoblastlinje, vid osteoporos. Eftersom BMAT ökar vid fetma och undertrycks av uthållighetsträning, eller vibrationer , är det troligt att BMAT-fysiologin, vid mekanisk insats/träning, närmar sig den för vit fettvävnad (WAT).

Fysiologi

Träningsreglering

Den första studien för att demonstrera träningsreglering av BMAT hos gnagare publicerades 2014; Nu har träningsreglering av BMAT bekräftats hos en människa, vilket ger klinisk betydelse. Flera studier visade på träningsminskning av BMAT som inträffar tillsammans med en ökning av benmängden. Eftersom träning ökar benmängden, minskar BMAT och ökar uttrycket av markörer för fettsyraoxidation i ben, anses BMAT ge det nödvändiga bränslet för träningsinducerad benbildning eller anabolism . Ett anmärkningsvärt undantag förekommer i inställningen av kalorirestriktion: träningsdämpning av BMAT ger inte en ökning av benbildningen och verkar till och med orsaka benförlust. Faktum är att energi verkar vara en faktor i träningens förmåga att reglera BMAT. Ett annat undantag förekommer i Lipodystrophy , ett tillstånd med minskade totala fettdepåer : träningsinducerad anabolism är möjlig, även med minimala BMAT-förråd.

Relationer till andra typer av fett

BMAT har rapporterats ha egenskaper av både vitt och brunt fett. Emellertid har nyare funktionella och omicsstudier visat att BMAT är en unik fettdepå som är molekylärt och funktionellt skild från WAT eller BAT. Subkutant vitt fett innehåller överskott av energi, vilket indikerar en tydlig evolutionär fördel under tider av knapphet. WAT är också källan till adipokiner och inflammatoriska markörer som har både positiva (t.ex. adiponektin ) och negativa effekter på metabola och kardiovaskulära slutpunkter. Visceralt bukfett (VAT) är en distinkt typ av WAT som är "proportionellt associerad med negativ metabolisk och kardiovaskulär sjuklighet", regenererar kortisol och nyligen har kopplats till minskad benbildning Båda typerna av WAT skiljer sig väsentligt från brun fettvävnad (BAT) som av en grupp proteiner som hjälper BAT:s termogena roll. BMAT, genom sin "specifika märgplacering , och dess adipocyt-ursprung från åtminstone LepR + märg MSC separeras från icke-benfettlagring genom större uttryck av bentranskriptionsfaktorer", och indikerar sannolikt en annan fettfenotyp. Nyligen noterades BMAT för att "producera en större andel av adiponectin - ett adipokin förknippat med förbättrad metabolism - än WAT ", vilket tyder på en endokrin funktion för denna depå, liknande, men annorlunda, från den för WAT .

Inverkan på benhälsan

BMAT ökar i tillstånd av benskörhet. BMAT tros vara resultatet av preferentiell MSC-differentiering till en adipocyt, snarare än osteoblastlinje vid osteoporos baserat på det omvända förhållandet mellan ben och BMAT i bensköra osteoporotiska tillstånd. En ökning av BMAT noteras i kliniska studier av osteoporos mätt med MR-spektroskopi . Östrogenbehandling vid postmenopausal osteoporos minskar BMAT. Antiresorptiva terapier som risedronat eller zoledronat minskar också BMAT samtidigt som bentätheten ökar, vilket stöder ett omvänt förhållande mellan benmängd och BMAT. Under åldrandet minskar benmängden och fett omfördelas från subkutana till ektopiska platser som benmärg , muskler och lever. Åldrande är associerat med lägre osteogen och större adipogen biasing av MSC. Denna åldringsrelaterade snedställning av MSC bort från osteoblastlinjen kan representera högre basalt PPARy- uttryck eller minskat Wnt10b. Således tros benskörhet, osteoporos och osteoporotiska frakturer vara kopplade till mekanismer som främjar BMAT-ackumulering. ^{[ citat behövs ]}

Underhåll av hematopoetiska stamceller

BMAds utsöndrar faktorer som främjar HSC-förnyelse i de flesta ben.

Hematopoetiska celler (även kända som blodkroppar) finns i benmärgen tillsammans med BMAds. Dessa hematopoetiska celler härrör från hematopoetiska stamceller (HSC) som ger upphov till olika celler: celler i blodet, immunsystemet, såväl som celler som bryter ner ben ( osteoklaster ). HSC-förnyelse sker i märgstamcellsnisch , en mikromiljö som innehåller celler och utsöndrade faktorer som främjar lämplig förnyelse och differentiering av HSC. Studiet av stamcellsnisch är relevant för området onkologi för att förbättra behandlingen av flera hematologiska cancerformer . Eftersom sådana cancerformer ofta behandlas med benmärgstransplantation finns det ett intresse för att förbättra förnyelsen av HSC. ^{[ citat behövs ]}

Mått

För att förstå BMATs fysiologi har olika analysmetoder använts. BMAds är svåra att isolera och kvantifiera eftersom de är varvas med beniga och hematopoetiska element. Tills nyligen har kvalitativa mätningar av BMAT förlitat sig på benhistologi, som är föremål för platsvalsbias och inte på ett adekvat sätt kan kvantifiera volymen fett i märgen. Icke desto mindre möjliggör histologiska tekniker och fixering visualisering av BMAT, kvantifiering av BMAd-storlek och BMATs koppling till det omgivande endosteum , cellmiljön och utsöndrade faktorer.

De senaste framstegen inom cellyte- och intracellulär marköridentifiering och encellsanalyser ledde till högre upplösning och ex-vivo kvantifiering med hög genomströmning. Flödescytometrisk kvantifiering kan användas för att rena adipocyter från den stromala vaskulära fraktionen av de flesta fettdepåer. Tidig forskning med sådana maskiner citerade adipocyter som för stora och ömtåliga för cytometerbaserad rening, vilket gör dem mottagliga för lys; dock har nyligen gjorts framsteg för att mildra detta; denna metod fortsätter dock att utgöra tekniska utmaningar och är otillgänglig för stora delar av forskarvärlden.

För att förbättra kvantifieringen av BMAT har nya avbildningstekniker utvecklats som ett sätt att visualisera och kvantifiera BMAT. Även om protonmagnetisk resonansspektroskopi (1H-MRS) har använts med framgång för att kvantifiera vertebral BMAT hos människor, är den svår att använda i laboratoriedjur. Magnetisk resonanstomografi (MRT) ger BMAT-bedömning i kotskelettet i samband med μCT -baserade märgdensitetsmätningar. En volumetrisk metod för att identifiera, kvantifiera och lokalisera BMAT i gnagarben har nyligen utvecklats, vilket kräver osmiumfärgning av ben och μCT- avbildning, följt av avancerad bildanalys av osmiumbunden lipidvolym (i mm ³ ) i förhållande till benvolym. Denna teknik ger reproducerbar kvantifiering och visualisering av BMAT, vilket möjliggör förmågan att konsekvent kvantifiera förändringar i BMAT med diet, träning och medel som begränsar tilldelningen av prekursorhärstamning. Även om osmiummetoden är kvantitativt exakt, är osmium giftigt och kan inte jämföras över batchförsök. Nyligen utvecklade og validerade forskare en 9.4T MRI-skannerteknik som möjliggör lokalisering och volymetrisk (3D) kvantifiering som kan jämföras över experiment, som i.

Flera studier har också analyserat BMAT-funktionen in vivo med hjälp av positronemissionstomografi - datortomografi (PET-CT) kombinerat med spårämnet 18F-Fluorodeoxiglukos (FDG). Detta gör att glukosupptag, ett mått på metabolisk aktivitet, kan kvantifieras i levande organismer, inklusive människor. Två nya studier fann att, till skillnad från brun fettvävnad, ökar BMAT inte glukosupptaget som svar på kylexponering, vilket visar att BMAT är funktionellt distinkt från BAT. Den fulla omfattningen av BMAT:s inverkan på systemisk metabol homeostas återstår att fastställa.

Metoder för kvantifiering av benmärgsfettvävnad (BMAT)
Denna figur visar användningen av osmium-μCT-metoden med avancerad bildbehandling för att kvantifiera BMAT. I denna figur visas löpträning undertrycka BMAT trots PPARγ-agonist. Fettbindemedelsosmium avbildas via μCT (A ) i n =5 per grupp överlagrade bilder. Kvantifiering av osmium som BMAT/benvolym i hela lårbenet visas. a, betydande på grund av Rosi. b, betydande på grund av träning. Rosi=rosiglizaone, CTL=kontroll, E=träning.
Denna figur visar användningen av MRI-avbildning (9.4T-skanner) tillsammans med avancerad bildbehandling för att kvantifiera BMAT. Bilderna och grafen visar att BMAT är högre hos feta jämfört med magra möss. B6-möss matades med HFD från 4 veckors ålder till 16 veckors ålder. BMAT kvantifierades med MRT. A) n=10 överlagrade gruppgenomsnittsbilder visas. B) BMAT normaliserad till benvolym i varje grupp.
Representativ distal lårbenshistologisk sektion av en 16 veckor gammal frisk C57BL/6-mus som visar en typisk mängd märgadipocyter.
Representativ distal lårbenshistologisk sektion av en 16 veckor gammal C57BL/6-mus efter 6 veckors kalorirestriktion som visar en ökad mängd märgadipocyter.

Vetenskapliga föreningar

International Bone Marrow Adiposity Society (BMAS)

På grund av det ökande intresset för BMAT från både forskare och kliniker, grundades 2018 The International Bone Marrow Adiposity Society (BMAS). Arbetet med att bygga upp samhället började i Lille, Frankrike 2015, när det första internationella mötet om benmärgsfett (BMA2015) hölls. Mötet var en stor framgång och ledde till ett andra internationellt möte (BMA2016) i augusti 2016 i Rotterdam, Nederländerna. Båda mötena var en framgång genom att de för första gången samlade forskare och läkare från olika bakgrunder (benmetabolism, cancer, fetma och diabetes) för att dela idéer och främja forskning om, och vår förståelse för, den patologiska/fysiologiska rollen av BMAds. .

Logotyp för The International Bone Marrow Adiposity Society

Denna framgång ledde till att ett nätverk av forskare diskuterade bildandet av ett nytt samhälle, med fokus på benmärgsfett (BMA). Detta nätverk arbetade tillsammans 2016–2017 för att lägga grunden för detta samhälle, vilket sedan diskuterades vidare under det tredje internationella mötet som hölls i Lausanne, Schweiz 2017 (BMA2017). Statyerna undertecknades sedan vid det fjärde internationella mötet, som hölls 2018 igen i Lille (BMA2018). Som diskuteras i följande avsnitt har det sedan dess hållits ytterligare tre internationella möten, hållna i Odense, Danmark 2019 (BMA2019), praktiskt taget 2020 (BMA2020) och i Aten, Grekland 2022 (BMA2022). Den första BMAS Summer School hölls praktiskt taget sommaren 2021.

Sedan starten har BMAS-arbetsgrupper publicerat tre positionspapper som rör nomenklatur, metoder och biobanking för BMA-forskning. Dessa arbetsgrupper förblir aktiva, med andra arbetsgrupper som också fokuserar på kliniska och translationella frågor, allmänhetens engagemang och unga forskare (Next Generation BMAS)