使用阳离子纳米材料治疗内脏肥胖

长期以来，研究人员一直致力于研究如何治疗肥胖症，这是一种可导致高血压、糖尿病、慢性炎症和心血管疾病的严重疾病。研究还表明，肥胖与癌症之间存在很强的相关性——最近的数据表明，吸烟、饮酒和肥胖是全球癌症的最大诱因。

由微小的成纤维细胞样祖细胞产生的脂肪细胞的发育不仅激活了脂肪细胞的特定基因，而且还通过储存更多的脂质(脂肪细胞和脂肪组织)使它们生长。事实上，脂质储存是脂肪细胞的决定性功能。但是储存过多的脂质会使脂肪细胞不健康并导致肥胖。

靶向脂肪细胞的挑战

靶向脂肪细胞并安全地将不健康的脂肪形成与健康的脂肪代谢分开的能力将是许多人祈祷的答案。肥胖治疗的一个主要挑战是，脂肪组织在体内不连续，而是在“仓库”中一块一块地被发现，很难以特定于仓库的方式定位在确切位置。

脂肪主要有两种：内脏脂肪，围绕胃、肝和肠的内部组织，以及皮下脂肪，存在于身体任何部位的皮肤下。内脏脂肪产生大腹便便;皮下脂肪会产生下巴、手臂脂肪等。迄今为止，还没有办法专门治疗内脏脂肪组织。目前对皮下脂肪的治疗，如吸脂术，具有侵入性和破坏性。

新研究使用阳离子纳米材料靶向脂肪

哥伦比亚工程学院和哥伦比亚大学欧文医学中心(CUIMC)的研究人员进行的两项新研究可能找到了针对特定和健康地靶向脂肪细胞库的答案。这些论文展示了一种通过使用阳离子纳米材料治疗肥胖症的新方法，该材料可以靶向脂肪的特定区域并抑制增大的脂肪细胞的不健康储存。这些材料重塑脂肪而不是破坏它，例如抽脂术。第一篇论文今天由NatureNanotechnology发表，重点关注内脏肥胖或腹部脂肪。第二篇论文于11月28日由Biomaterials在线发表，重点关注皮下脂肪以及与肥胖相关的慢性炎症。

由CUIMC病理学和细胞生物学副教授LiQiang以及CUIMC生物医学工程和系统生物学教授KamLeong领导的研究团队认识到脂肪组织含有大量带负电荷的细胞外基质(ECM)来容纳脂肪细胞。他们认为这种带负电的ECM网络可能为带正电的分子提供某种高速公路系统。因此，他们采用带正电荷的纳米材料PAMAM第3代(P-G3)，并将其注射到肥胖小鼠体内。P-G3迅速扩散到整个组织，团队很高兴他们专门针对内脏脂肪的方法奏效了。

然后有趣的事情发生了：P-G3关闭了脂肪细胞中的脂质储存程序，小鼠体重减轻了。这是完全出乎意料的，因为P-G3在中和带负电荷的病原体(如DNA/RNA细胞碎片)以减轻炎症方面具有公认的功能。

“我们的方法是独一无二的——它不同于药理学或手术方法，”专门研究肥胖和脂肪细胞生物学的Qiang说。“我们使用阳离子电荷使健康的脂肪细胞恢复活力，这是一种从未有人用于治疗肥胖的技术。我认为这种新颖的策略将为更健康、更安全的减脂打开大门。”

P-G3有助于新脂肪细胞的形成，并抑制增大的脂肪细胞不健康的脂质储存

在这两项研究中，研究人员发现阳离子材料P-G3可以对脂肪细胞产生有趣的影响——在帮助新脂肪细胞形成的同时，它还可以将脂质储存与脂肪细胞的管家功能分开。而且由于它抑制了增大的脂肪细胞不健康的脂质储存，因此小鼠拥有更多新陈代谢健康、年轻、小的脂肪细胞，就像在新生儿和运动员身上发现的那样。研究人员发现，P-G3的这种解偶联功能在人体脂肪活组织检查中也适用，表明其在人体中的转化潜力。

“有了P-G3，脂肪细胞仍然可以是脂肪细胞，但它们不能长大，”Leong说，他是使用聚阳离子清除病原体的先驱。“我们的研究强调了一种意想不到的治疗内脏肥胖的策略，并提出了探索用于治疗代谢性疾病的阳离子纳米材料的新方向。”

药物输送、基因治疗和美学的新应用

现在他们可以选择性地针对内脏脂肪，Leong和Qiang设想了几种应用。生物材料研究展示了一种可用于美学目的的简单方法;与保妥适一样，P-G3可以局部注射到特定的皮下脂肪库中。正在申请专利的研究人员正在将P-G3设计成各种衍生物以提高疗效、安全性和仓库特异性。研究人员特别兴奋的是将P-G3开发成一个平台，该平台可以专门向给定的脂肪仓库提供药物和基因疗法。这可能会因系统安全问题而改变许多药物的用途，例如噻唑烷二酮(TZD)，这是一种有效但不安全的药物，是一种强脂肪调节剂，用于治疗2型糖尿病;但它与心力衰竭有关，并在多个国家被禁止国家。

“我们很高兴地发现阳离子电荷是靶向脂肪组织的秘密，”Qiang说。“现在我们可以在不破坏脂肪细胞的情况下，以一种特定于仓库的方式——在我们想要的任何地方——以一种安全的方式减少脂肪。这是治疗肥胖症的一项重大进展。”