新型磷酸酶MTMR14的缺失对小鼠代谢和动脉粥样硬化的影响

发布时间：2017-04-03 21:13

  本文关键词：新型磷酸酶MTMR14的缺失对小鼠代谢和动脉粥样硬化的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：MTMR14是一种新型磷酸酶,与大多数蛋白质磷酸酶不同,其特异性底物是磷酸肌醇而不是蛋白质。已有报道显示:MTMR14在很多组织如心脏、骨骼肌和睾丸中高表达,且该基因的突变或缺失通过调节钙离子失衡导致许多肌肉疾病,如中央核肌病、骨骼肌细胞衰老、肌肉疲劳和肌无力等。进一步研究表明:MTMR14可能与细胞自噬及增殖,机体肥胖及衰老相关。然而,该基因在机体代谢、炎症反应、衰老和动脉粥样硬化(atherosclerosis,简称AS)中扮演的角色尚不清楚。因此,本文利用野生型(wildtype,WT)和MTMR14基因敲除(knockout,KO)小鼠为模型,从以下两个方面研究了MTMR14的缺失对小鼠代谢、肥胖、衰老和AS的影响及其分子机理。首先,我们研究了MTMR14的缺失对不同年龄阶段小鼠代谢和衰老的影响。结果显示:与WT小鼠相比,MTMR14的缺失导致老年小鼠体重、血糖、血清TG和TC含量显著升高,小鼠表现为明显的肥胖。油红O染色显示:在老年MTMR14KO小鼠骨骼肌和肝脏中脂质沉积增加,脂肪细胞体积增大。Real-time PCR实验结果显示:MTMR14的缺失下调骨骼肌和脂肪中一系列代谢因子如Glut4、Leptin、Adiponectin mRNA水平。与之相反的是,主要功能为解毒和代谢的肝脏中Glut4、Leptin、Adiponectin mRNA上调;骨骼肌、脂肪和肝脏中一系列炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β和MCP-1的表达失调。进一步Western blotting结果显示,除肌肉中ERK磷酸化水平下调外,MTMR14的缺失导致骨骼肌、脂肪和肝脏中AKT和ERK磷酸化水平上调。值得注意的是,MTMR14的缺失对幼年小鼠上述影响并不显著,在成年小鼠中,以上结果部分具有差异。这一部分实验结果显示:MTMR14的缺失会导致小鼠的成年后肥胖,且PI3K/AKT及ERK信号通路可能参与了MTMR14缺失所导致的成年后肥胖及一系列后续的代谢失衡及慢性炎症的发生过程。其次,我们研究了MTMR14缺失在高脂饮食(high fat diet,HFD)和正常饮食(normal chow diet,NCD)下对小鼠AS的影响。我们设计了四组小鼠模型,即WT-NCD、KO-NCD、WT-HFD、KO-HFD。与其他三组比较,随着模型时间的延长,KO-HFD组小鼠体重、血糖、血清TG和TC、组织TG和TC水平显著升高。模型90天时,KO-HFD组小鼠肝脏和骨骼肌中脂质沉积增加,动脉中具有明显的脂质条纹,小鼠表现出AS症状。随后的研究表明:KO-HFD组小鼠骨骼肌和脂肪组织中Glut4和Adiponectin mRNA水平显著下调,与之前的研究相似,肝脏组织中Leptin、Glut4和Adiponectin mRNA水平有所上调;KO-HFD组小鼠骨骼肌、肝脏和脂肪组织中炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β和MCP-1的转录水平显著升高。进一步研究显示:KO-HFD骨骼肌、肝脏和脂肪中AKT和ERK磷酸化水平显著增加。这一部分实验结果表明,MTMR14的缺失会导致高脂饲养小鼠发生AS,且PI3K/AKT及ERK信号通路可能参与了这一过程。以上结果提示:MTMR14的缺失促进小鼠产生年龄依赖性的代谢障碍和肥胖,并推进高脂饮食小鼠AS的发生进程。
【关键词】：磷酸酶 MTMR14 代谢 衰老 肥胖 动脉粥样硬化
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R363
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 激酶概述13-14
• 1.2 磷酸酶14-15
• 1.2.1 磷酸酶概述14
• 1.2.2 磷酸酶的分类14-15
• 1.3 磷酸肌醇磷酸酶15-17
• 1.3.1 PTEN16
• 1.3.2 MTM家族16-17
• 1.4 MTMR14的研究进展17-21
• 1.4.1 MTMR14基因和蛋白17-18
• 1.4.2 MTMR14的功能与疾病18-21
• 1.4.2.1 MTMR14的催化活性18-19
• 1.4.2.2 MTMR14与CNM19
• 1.4.2.3 MTMR14调节钙离子平衡和骨骼肌衰老19-20
• 1.4.2.4 MTMR14对自噬的调节20
• 1.4.2.5 MTMR14与心脏功能20-21
• 1.5 动脉粥样硬化的研究进展21-26
• 1.5.1 AS概述21
• 1.5.2 影响AS的因素及AS发生的分子机制21-22
• 1.5.3 炎症与AS22-23
• 1.5.4 高血压和高血糖与AS23-24
• 1.5.5 细胞行为与AS24
• 1.5.6 脂质代谢与AS24-25
• 1.5.7 Leptin、Adiponectin与AS25
• 1.5.8 AKT/ERK信号通路与AS25-26
• 1.6 本文构思26-28
• 1.6.1 选题缘由26
• 1.6.2 研究内容26-27
• 1.6.3 研究目的及意义27-28
• 第二章 实验材料、仪器和试剂28-36
• 2.1 实验材料28-29
• 2.1.1 实验动物28
• 2.1.2 小鼠饲料和垫料28-29
• 2.2 实验仪器和耗材29-30
• 2.2.1 实验仪器29-30
• 2.2.2 实验耗材30
• 2.3 实验试剂30-32
• 2.3.1 常用试剂30-32
• 2.3.2 抗体32
• 2.4 溶液配制32-36
• 2.4.1 基因型鉴定所需溶液32-33
• 2.4.2 病理染色所需溶液33
• 2.4.3 Real-time PCR所需溶液33-34
• 2.4.4 Western blotting所需试剂34-36
• 第三章 实验方法36-47
• 3.1 小鼠合笼36
• 3.2 基因型鉴定(genotyping)36-38
• 3.3 体重、血糖、甘油三酯、胆固醇的测量38-41
• 3.3.1 葡萄糖耐受(Glucose tolerance test, GTT)38
• 3.3.2 TG和TC测量38-41
• 3.3.2.1 小鼠血清TG和TC测量38-39
• 3.3.2.2 小鼠组织TG和TC测量39-41
• 3.4 病理切片及染色41
• 3.4.1 小鼠胸主动脉油红O染色41
• 3.5 荧光定量PCR41-44
• 3.5.1 总RNA的提取41-42
• 3.5.2 逆转录PCR42-43
• 3.5.3 Real-time PCR43-44
• 3.6 Western blotting44-47
• 3.6.1 组织总蛋白的提取44-45
• 3.6.2 Western blotting45-46
• 3.6.3 所用抗体46
• 3.6.4 蛋白相对表达量化方法46-47
• 第四章 MTMR14的缺失对小鼠代谢和衰老的影响47-67
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验结果48-65
• 4.2.1 小鼠基因型鉴定48
• 4.2.2 MTMR14的缺失促进老年小鼠肥胖48-50
• 4.2.3 MTMR14的缺失导致老年小鼠代谢紊乱50-52
• 4.2.3.1 MTMR14基因敲除导致老年小鼠基础血糖升高50-51
• 4.2.3.2 MTMR14基因敲除导致老年小鼠血清甘油三酯升高51-52
• 4.2.3.3 MTMR14基因敲除导致老年小鼠血清胆固醇升高52
• 4.2.4 MTMR14的缺失增加老年小鼠骨骼肌和肝脏中脂质沉积52-54
• 4.2.4.1 MTMR14的缺失增加老年小鼠肝脏中脂质沉积53-54
• 4.2.4.2 MTMR14的缺失增加老年小鼠骨骼肌中脂质沉积54
• 4.2.5 MTMR14的缺失导致老年小鼠脂肪细胞体积增大54-55
• 4.2.6 MTMR14的缺失对代谢相关基因的影响55-58
• 4.2.6.1 MTMR14的缺失下调老年小鼠骨骼肌和脂肪代谢相关基因的表达56-57
• 4.2.6.2 MTMR14的缺失上调肝脏中Glut4、Leptin及Adiponectin的表达57-58
• 4.2.7 MTMR14的缺失增加老年小鼠炎症反应58-61
• 2.4.7.1 MTMR14的缺失增加骨骼肌炎症反应59-60
• 2.4.7.2 MTMR14的缺失增加脂肪组织炎症反应60
• 4.2.7.3 MTMR14的缺失增加肝脏组织炎症反应60-61
• 4.2.8 MTMR14的缺失对AKT、ERK和Glut4信号通路的影响61-65
• 4.2.8.1 MTMR14的缺失对Glut4的影响61-63
• 4.2.8.2 MTMR14的缺失对ERK/AKT信号通路的影响63-65
• 4.3 小结65-67
• 第五章 MTMR14的缺失对动脉粥样硬化的影响67-90
• 5.1 引言67
• 5.2 实验结果67-88
• 5.2.1 小鼠基因型鉴定67-68
• 5.2.2 ApoE-/-高脂模型评估68-70
• 5.2.2.1 高脂喂食导致ApoE-/-小鼠血糖升高68-69
• 5.2.2.2 高脂喂食导致ApoE-/-小鼠血清TG和TC升高69-70
• 5.2.2.3 高脂喂食导致ApoE-/-小鼠动脉脂质沉积70
• 5.2.3 MTMR14对高脂模型小鼠代谢的影响70-74
• 5.2.3.1 MTMR14小鼠高脂模型的建立70-71
• 5.2.3.2 MTMR14的缺失对小鼠体重和血糖的影响71
• 5.2.3.3 MTMR14的缺失对小鼠血清甘油三酯和胆固醇的影响71-72
• 5.2.3.4 MTMR14的缺失增加小鼠骨骼肌、肝脏和脂肪组织中TG和TC含量72-74
• 5.2.4 MTMR14的缺失促进高脂饮食小鼠AS形成74-76
• 5.2.5 MTMR14的缺失对小鼠骨骼肌、肝脏脂质代谢的影响76-78
• 5.2.5.1 MTMR14的缺失对小鼠骨骼肌和肝脏脂质代谢的影响76-77
• 5.2.5.2 MTMR14的缺失增大脂肪细胞体积77-78
• 5.2.6 MTMR14的缺失对小鼠代谢相关基因的影响78-81
• 5.2.6.1 MTMR14的缺失下调骨骼肌和脂肪Glut4和Adiponectin的表达78-80
• 5.2.6.2 MTMR14的缺失上调肝脏Glut4、Leptin和Adiponectin的表达80-81
• 5.2.7 MTMR14的缺失对骨骼肌、脂肪和肝脏的炎症反应的影响81-84
• 5.2.7.1 MTMR14的缺失增加骨骼肌炎症反应82-83
• 5.2.7.2 MTMR14的缺失增加脂肪组织炎症反应83
• 5.2.7.3 MTMR14的缺失对肝脏组织炎症反应的影响83-84
• 5.2.8 MTMR14的缺失对AKT、ERK和Glut4信号通路的影响84-88
• 5.2.8.1 MTMR14的缺失对Glut4信号通路的影响85-86
• 5.2.8.2 MTMR14的缺失对AKT/ERK信号通路的影响86-88
• 5.3 小结88-90
• 讨论与展望90-95
• 参考文献95-107
• 致谢107-108
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录108

  本文关键词：新型磷酸酶MTMR14的缺失对小鼠代谢和动脉粥样硬化的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：284976