AKAP1在肥胖型糖尿病发生中的作用及初步机制研究

发布时间：2020-04-09 08:49

【摘要】：目的:线粒体被称为人体的“能量工厂”,在调节细胞糖、脂代谢中发挥关键作用。近期研究发现线粒体功能异常与糖尿病及其并发症的发生密切相关。A型激酶锚定蛋白1(AKAP1)定位于线粒体外膜,通过与蛋白或mRNA相互作用调控多种线粒体功能。体外研究发现线粒体AKAP1与脂质代谢相关,且AKAP1表达在脂肪细胞分化过程中显著增加,但AKAP1究竟在机体脂代谢中发挥何种作用,线粒体功能是否参与其中尚未可知。本研究拟利用AKAP1敲除小鼠,构建高脂饮食诱导的糖尿病模型,研究AKAP1在肥胖型糖尿病发生中的作用和具体机制。材料及方法:长期高脂饮食喂养野生型小鼠及AKAP1敲除小鼠,并且在喂养期间每两周检测一次小鼠的体重、空腹血糖。饲养24周后,利用双能X射线骨密度仪分析小鼠的体脂率,进行葡萄糖耐量、胰岛素耐量实验,并检测小鼠甘油三酯、胆固醇以及游离脂肪酸水平,HE染色观察小鼠脂肪及肝脏组织形态变化。进一步,为初步研究AKAP1影响肥胖型糖尿病发生的机制,我们采用代谢笼监测小鼠能量收支变化,利用自动化应用热像仪测定小鼠体温及肩胛棕色脂肪温度,并利用小动物直肠温度检测器测定小鼠直肠温度,利用Micro-PET/CT检测小鼠~(18)F-FDG葡萄糖摄取情况,又通过蛋白免疫印迹、实时定量PCR及免疫组织化学检测相关分子的表达情况,再通过透射电镜观察高脂饮食诱导的AKAP1敲除小鼠模型的各组织线粒体形态、数目及面积变化。最后,我们利用腺相关病毒恢复AKAP1敲除小鼠棕色脂肪组织中AKAP1的表达,并高脂喂养,检测小鼠体重、胰岛素敏感性及组织形态学改变。结果:我们发现,与野生型小鼠相比,AKAP1敲除可显著缓解高脂饮食诱导的糖尿病发生,具体表现为:(1)体重增长较慢;(2)体脂率较低;(3)血清中甘油三酯、胆固醇及游离脂肪酸含量更少;(4)改善高脂饮食诱导的脂肪肝。随后,利用代谢笼研究发现与野生型对照相比,AKAP1敲除小鼠食物摄入量无显著差异,但产热增加。进一步,我们发现敲除小鼠肩胛区体温升高,且急性冷刺激6h后敲除小鼠体温显著高于对照组,提示AKAP1敲除小鼠肩胛区棕色脂肪组织(BAT)产热增加。进一步研究发现寒冷刺激下AKAP1敲除小鼠BAT的~(18)F-FDG葡萄糖摄取能力增强,提示其代谢活性增强。此外,免疫组化和Western Blot结果均显示AKAP1敲除小鼠BAT中UCP1表达显著增多。上述结果提示AKAP1敲除小鼠BAT产热活性增加。最后,我们利用腺相关病毒恢复敲除小鼠BAT组织的AKAP1表达,发现高脂饮食饲养六个月后,与注射对照病毒的AKAP1敲除小鼠相比,恢复棕色脂肪组织中AKAP1表达后小鼠体重增加,发生胰岛素抵抗,且全身产热减少,提示AKAP1可通过抑制棕色脂肪组织线粒体产热促进高脂饮食诱导的肥胖及糖尿病发生。结论:在本研究中,我们利用AKAP1敲除小鼠构建高脂饮食诱导的糖尿病模型,研究AKAP1在肥胖型糖尿病发生中的作用,并初步探讨其机制。我们发现,AKAP1敲除可以抑制高脂饮食诱导的肥胖,改善高脂饮食诱导的代谢紊乱、血糖异常变化以及血脂增高。进一步,我们发现AKAP1敲除小鼠BAT线粒体UCP1表达增多,且产热活性增加。最后,恢复AKAP1敲除小鼠BAT中AKAP1表达可逆转上述效应,提示AKAP1可通过抑制BAT线粒体产热促进高脂饮食诱导的肥胖型糖尿病发生。
【图文】：

糖、糖化血红蛋白的效果，且需使用的降糖药物随之减少。上述证据提示，能量过剩导致的肥胖是引发肥胖型糖尿病的始动因素。图1.1 多器官间相互作用及肥胖诱导的胰岛素抵抗[27]肥胖的根本原因是能量摄入超过能量消耗。所以，研究者尝试使用减少能量摄入（节食）或者增加能量消耗（运动）的方式来促进人或者动物抵抗肥胖，这些研究也取得了可观的成果，，节食及运动均可以有效地对抗肥胖、二型糖尿病及胰岛素抵抗[30-36]。有研究者发现，禁食模拟饮食（FMD，Fasting-Mimicking Diet）可以减重且降低体脂[36]。也有研究者发现，运动可以激活骨骼肌中的 KYN（KynurenicAcid，犬尿酸）激活 Gpr35（G protein-coupled recptor

西安电子科技大学硕士学位论文24图1.2 肥胖型糖尿病情况下各器官线粒体功能变化[11]线粒体能量代谢异常，特别是棕色脂肪细胞线粒体产热障碍可能是肥胖相关代谢疾病发病及进展过程中极为重要的环节。近些年来，随着研究界不断深入的研究肥胖型糖尿病，已经发现脂肪组织有可能在肥胖型糖尿病的发生及发展中起着至关重要的作用。在棕色或米色脂肪细胞（棕色化的白色脂肪细胞，零星地存在于白色脂肪组织）中，线粒体内膜上特异性的存在解偶联蛋白 UCP1。大量的研究表明在 BAT 产热过程中 UCP1 发挥着重要的作用，棕色脂肪组织中含有丰富的 UCP1 蛋白，UCP1 蛋白的主要功能是能将内膜间隙大量质子转入线粒体基质
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R587.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 澳丽;;肥胖型糖尿病食谱7则[J];长寿;2017年06期

2 柴渝湘;减肥在肥胖型糖尿病治疗中作用[J];辽宁实用糖尿病杂志;2001年01期

3 吕利;肥胖型糖尿病患者的饮食治疗[J];糖尿病新世界;2005年01期

4 曾锦林;冯淑芬;姚思佳;涂淑敏;;个体化术中护理对肥胖型糖尿病患者压疮风险的影响[J];糖尿病新世界;2018年12期

5 邓致华;;减肥降脂方治疗肥胖型糖尿病[J];实用糖尿病杂志;2014年06期

6 田蕾,邵金英;涤浊化淤法治疗肥胖型糖尿病62例观察[J];实用中医药杂志;2004年09期

7 杨祥;老年肥胖型糖尿病并发心脑血管病临床分析[J];镇江医学院学报;1996年01期

8 李长玉;;治疗肥胖型糖尿病最有效的方法是减肥[J];求医问药;2007年08期

9 厉飞飞;于萍;;肥胖型糖尿病患者控制体重的方法及意义[J];基层医学论坛;2006年10期

10 金宏伟,李丹;肥胖型糖尿病患者运动训练的方法[J];现代康复;2001年21期

相关会议论文 前2条

1 关绯绯;;肥胖型糖尿病人单纯饮食控制血糖变化的观察[A];中国营养学会第九次全国营养学术会议论文摘要汇编[C];2004年

2 赵莉娟;;祛脂毒胶囊对糖尿病肥胖者生化指标的影响[A];第九次全国中医糖尿病学术大会论文汇编[C];2006年

相关重要报纸文章 前6条

1 金鸥　岳金凤 记者 韩雪;手术治疗肥胖型糖尿病获突破[N];黑龙江日报;2011年

2 张立满;肥胖型糖尿病首先要减肥[N];大众卫生报;2003年

3 本报记者 鲁海燕 通讯员 刘慧;我国脂肪肝呈高发低龄化[N];华夏时报;2004年

4 北京友谊医院普外科副主任医师 孟化;超七成肥胖型糖尿病可手术治愈[N];光明日报;2013年

5 健康时报特约专家 仝小林;“将军肚”危害不小[N];健康时报;2005年

6 主讲人 中华医学会糖尿病学分会副主任委员 邹大进;肥胖症在社区 防治肥胖 重环境 变行为[N];健康报;2011年

相关硕士学位论文 前4条

1 赵亚;AKAP1在肥胖型糖尿病发生中的作用及初步机制研究[D];西安电子科技大学;2019年

2 刘竞芳;化浊导滞、活血化瘀法治疗肥胖型糖尿病性脂肪肝临床观察[D];河北大学;2011年

3 张敏;化浊导滞、活血化瘀法治疗肥胖型糖尿病眼底出血的临床研究[D];河北大学;2010年

4 柳美容;低碳水化合物饮食联合利拉鲁肽对肥胖型糖尿病的疗效及安全性观察[D];南华大学;2017年

本文编号：2620546