$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
بعيدا عن أدوارها الحيوية الأساسية، تعمل الميتوكوندريا كمراكز إشارة في عمليات خلاية متعددة، بما في ذلك تمايز الخلايا 1,2,3,4. يمتلك نسيج الدهون البنية (BAT) كتلة ميتوكوندرية عالية بشكل ملحوظ لدعم نشاطه الحراري، مما يبرز دوره في توازن الطاقة في الجسم كله وفي سبب السمنة. بينما تنظم كتلة الميتوكوندريا بالتوازن بين التكوين الحيوي والميتوفاجي، يبقى من غير الواضح ما إذا كان توسع كتلة الميتوكوندريا أثناء تمايز الخلايا الدهنية البنية مطلوبا وظيفيا لتكوين الدهون أم مجرد نتيجة للعملية.
تم توثيق انتقال الميتوكوندريا الفسيولوجي بين الخلايا في المختبر والجسم، حيث يساهم في تكيف الأنسجة تحت ظروف مرضية، بما في ذلك خلل الأنسجة الدهنية المرتبط بالسمنة ومقاومة الأنسولين 6,7. علاوة على ذلك، ثبت أن النقل الصناعي للميتوكوندريا في المختبر يعزز القدرة التنفسية للخلايا المتلقية8. تدعم هذه النتائج معا فكرة أن انتقال الميتوكوندريا يمكن أن يغير وظيفة الأيض الخلوية وقد يساهم في تكيف الأنسجة تحت ظروف الإجهاد الحيوي 9,10,11. مقارنة بالاستراتيجيات الدوائية أو الجينية التي تحفز التكوين الحيوي للميتوكوندريا من خلال تنشيط برامج النسخ النووية والميتوكوندرية، فإن النقل الميتوكوندري يوصل العضيات مباشرة إلى الخلايا المستقبلة، مما يمكن التعديل السريع للكتلة الميتوكوندرية بشكل مستقل عن التلاعبات النسخية12,13. هذا النهج ضروري لتصحيح العيوب في أمراض الميتوكوندريا، كما يسمح بدراسة تأثيرات الميتوكوندريا دون التأثيرات المحتملة غير المستهدفة للطرق الدوائية أو الوراثية14.
في هذه الدراسة، درسنا تأثير زيادة كتلة الميتوكوندريا بشكل صناعي عن طريق النقل الخارجي للميتوكوندريا في الخلايا الدهنية البنية المتمايزة. مكن هذا النهج من تقييم تأثير كتلة الميتوكوندريا على البرنامج الدهني الخلقي. لتحقيق ذلك، تم تكييف بروتوكولات نقل الميتوكوندريا التي تم تطويرها أصلا للخلايا الجذعية الميزنكيميةباستخدام كل من خلايا كبد بشرية وخلايا الفئران المجهولة كمانحين للميتوكوندريا. تم تطوير طريقة لتتبع الميتوكوندريا البشرية في خلايا الفئران المتمايزة باستخدام أدوات جينية مدمجة مع تقنيات التصوير، مما يثبت أن الميتوكوندريا من كلا المصدرين مدمجة في شبكة الميتوكوندريا الداخلية وتستمر طوال التمايز الأدديبوجيني.
لنمذجة تكوين الدهون المعيب المرتبط بانخفاض كتلة الميتوكوندريا، تم استخدام الخلايا الدهنية البنية المتمايزة المستمدة من فئران 1-أسيل جليسرول-3-فوسفات-أو-أسيل ترانسفيراز 2 (AGPAT2) - ناقص (Agpat2-/-). يعبر AGPAT2 بشكل كبير في الأنسجة الدهنية، حيث يحفز تكوين حمض الفوسفاتيديك في مسار تخليق الدهون الجليسروليبيدية. يسبب نقص AGPAT2 استثلالا شحونا شديدا لدى البشر والفئران ويعيق تكوين الدهون في نماذج الخلايا الدهنية البيضاء والبنية بالتزامن مع انخفاض كتلة الميتوكوندريا 16,17,18. دمج الميتوكوندريا الخارجية في الخلايا الدهنية التمايزية غير توزيع حجم قطرات الدهون قليلا لكنه لم يزيد من تعبير علامات الخلايا الدهنية البنية الناضجة أو ينقذ الضعف الناتج عن الدهون المنشأ في خلايا Agpat2/- ما قبل الدهون.