带正电荷的纳米材料可在任何地方治疗肥胖症

长期以来，研究人员一直在研究如何治疗肥胖症，肥胖症是一种可能导致高血压、糖尿病、慢性炎症和心血管疾病的严重疾病。研究还揭示了肥胖与癌症之间的强烈相关性 - 最近的数据显示，吸烟，饮酒和肥胖是全球癌症的最大因素。

脂肪细胞的发育由微小的成纤维细胞样祖细胞产生，激活脂肪细胞的特定基因并通过储存更多的脂质(脂肪细胞和脂肪组织)来生长它们。事实上，脂质储存是脂肪细胞的决定性功能。但储存过多的脂质会使脂肪细胞不健康，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离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，在体内不是连续的，而是在“仓库”中一块一块地发现的，很难以仓库特定的方式瞄准，精确定位在确切的位置。

脂肪主要有两种：内脏脂肪，围绕胃，肝脏和肠的内部组织，以及皮下脂肪，在身体任何部位的皮肤下发现。内脏脂肪产生大肚子;皮下脂肪会产生下巴下巴、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，是侵入性和破坏性的。

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)研究人员的两项新研究可能具有针对脂肪细胞库的答案。这些论文展示了一种通过使用阳离子纳米材料治疗肥胖的新方法，该材料可以针对脂肪的特定区域并抑制扩大脂肪细胞的不健康储存。这些材料重塑脂肪而不是破坏脂肪，例如吸脂术。

第一篇论文由Nature Nanotechnology发表，重点是内脏肥胖或腹部脂肪。第二篇论文于28月<>日由Biomaterials在线发表，重点关注皮肤下的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Li Qiang和CUIMC生物医学工程和系统生物学教授Kam Leong领导的研究小组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荷的ECM网络可能为带正电荷的分子提供高速公路系统。因此，他们采用了一种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中，研究小组很高兴他们靶向内脏脂肪的方法特别有效。

意外结果

然后发生了一些有趣的事情：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)以缓解炎症方面具有完善的功能。

“我们的方法是独一无二的 - 它偏离了药理学或外科方法，”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来恢复健康的脂肪细胞，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的不健康脂质储存

在这两项研究中，研究人员发现阳离子材料P-G3可以对脂肪细胞做一件有趣的事情 - 虽然它有助于新的脂肪细胞形成，但它也使脂质储存与脂肪细胞的管家功能解耦。而且因为它抑制了扩大的脂肪细胞的不健康脂质储存，小鼠具有更多代谢健康，年轻，小的脂肪细胞，就像在新生儿和运动员中发现的那样。研究人员发现，P-G3的这种解偶联功能也适用于人类脂肪活检，这表明人类翻译的潜力。

“使用P-G3，脂肪细胞仍然可以是脂肪细胞，但它们不能长大，”Leong说，他是使用多阳离子清除病原体的先驱。“我们的研究强调了一种治疗内脏肥胖的意想不到的策略，并提出了探索阳离子纳米材料治疗代谢疾病的新方向。

药物递送、基因治疗和美学的新应用

现在他们可以选择性地靶向内脏脂肪，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;像肉毒杆菌毒素一样，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现在正在将P-G3设计成各种衍生物，以提高功效，安全性和仓库特异性。

研究人员对将P-G3开发成一个可以将药物和基因疗法专门输送到给定脂肪库的平台感到特别兴奋。这可能会使许多药物摆脱全身安全问题，例如噻唑烷二酮类药物(TZD)。这种强效但不安全的药物是脂肪的强调节剂，用于治疗2型糖尿病 - 但它与心力衰竭有关，并在几个国家被禁止。

“我们非常兴奋地发现阳离子电荷是靶向脂肪组织的秘密，”Qiang说。“现在，我们可以以仓库特定的方式 - 任何我们想要的地方 - 并且以安全的方式收缩脂肪，而不会破坏脂肪细胞。这是治疗肥胖症的重大进步。

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