5-氮胞苷对猪前体脂肪细胞分化的影响及其分子机制

发布时间：2017-12-09 15:27

  本文关键词：5-氮胞苷对猪前体脂肪细胞分化的影响及其分子机制

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【摘要】：脂肪组织是调节和维持体内能量平衡的能量储存站,同时还参与很多关键内分泌功能的调节。脂肪组织功能的维持主要取决于机体内脂肪细胞分化的能力和程度。脂肪细胞来源于多潜能干细胞,其经历脂肪母细胞和前体脂肪细胞,最终分化为成熟的脂肪细胞;前体脂肪细胞向成熟脂肪细胞的分化过程受多种转录因子调控,并伴随一系列成脂基因和脂代谢合成酶基因的时序性表达。越来越多证据表明,DNA甲基化和DNA去甲基化参与脂肪细胞的分化,然而其相关的基因调控网络与分子通路仍不十分清楚。5-氮胞苷(5-Azacytidine)属于胞嘧啶核苷类似物,是一种典型的DNA甲基化抑制剂,可实现全基因组的DNA去甲基化。为深入探讨DNA去甲基化对脂肪细胞的分化的作用与机制,本研究开展了5-氮胞苷对猪前体脂肪细胞分化影响及其分子机制的研究。通过分离并鉴定猪的皮下前体脂肪细胞,我们成功建立了猪的原代前体脂肪细胞体外分化体系。5-氮胞苷处理猪原代前体脂肪细胞后,细胞形态学观察发现细胞由长梭形逐渐变为椭圆形,相比较于对照组更接近于待分化状态的细胞。通过对5-氮胞苷处理的前体脂肪细胞进行诱导分化,结果显示单位面积内分化的脂肪细胞数量增多,且脂滴密度和体积增大,同时PPARγ和C/EBPαm RNA表达水平极显著升高,而KLF2 m RNA表达水平极显著降低。以上结果说明5-氮胞苷可以促进猪前体脂肪细胞的分化。为阐明5-氮胞苷对猪前体脂肪细胞分化调控作用的分子机制,我们利用高通量测序技术构建了5-氮胞苷处理组与对照组猪前体脂肪细胞的m RNA差异表达谱。结果显示5-氮胞苷处理后共有4030个基因m RNA表达量与对照组相比差异显著,其中3332个上调表达基因和698个下调表达基因。从中筛选出5个表达丰度较高、差异倍数较大且与脂肪细胞分化相关基因:TXNIP、TXNRD1、IGFBP2、IGFBP4和IGFBP5。利用亚硫酸氢盐测序分析发现,5-氮胞苷处理的猪前体脂肪细胞中TXNRD1基因启动子区的甲基化水平降低,说明5-氮胞苷可能通过其去甲基化作用直接影响TXNRD1基因的表达。为确定各基因在前体脂肪细胞分化过程中的作用,本实验对TXNIP、TXNRD1、IGFBP2、IGFBP4和IGFBP5基因分别进行了si RNA敲减。其中,敲减TXNRD1后,单位面积内分化的脂肪细胞数量减少,脂滴密度和体积减小,标志基因PPARγ和C/EBPαm RNA表达水平显著降低,而KLF2 m RNA表达水平显著升高,表明敲减TXNRD1抑制猪前体脂肪细胞的分化,即TXNRD1为猪前体脂肪细胞促分化因子。与其相反,当分别敲减TXNIP、IGFBP2、IGFBP4和IGFBP5时,单位面积内分化的脂肪细胞数量增加,脂滴密度和体积增大,标志基因PPARγ和C/EBPαm RNA表达水平显著升高,而KLF2 m RNA表达水平显著降低,表明TXNIP、IGFBP2、IGFBP4和IGFBP5均为猪前体脂肪细胞抑分化因子。综上所述,我们发现5-氮胞苷可以通过DNA去甲基化作用,直接影响猪前体脂肪细胞中促分化因子的表达(例如TXNRD1),并且可以间接影响猪前体脂肪细胞抑分化因子的表达水平(例如TXNIP、IGFBP2、IGFBP4和IGFBP5),进而影响猪前体脂肪细胞分化。研究结果为深入研究脂肪组织生理调控的靶标提供分子依据,同时为寻找人类肥胖疾病的病因提供了一定的理论基础。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828

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本文编号：1270910