自噬在胰岛素介导的3T3-L1脂肪细胞去分化中的作用机制

发布时间：2020-04-10 23:33

【摘要】：肥胖病是白色成熟脂肪细胞(以下简称脂肪细胞)内脂质异常积累所致的疾病,表现为脂肪细胞体积的异常肥大和数量的异常增加。相关研究发现,体外培养的脂肪细胞可以清除胞质内的脂滴(lipid droplet,LD),自发去分化为具有干细胞特性的成纤维细胞样细胞,称为去分化脂肪细胞(dedifferentiated fat cells,DFATCs)。DFATCs与脂肪细胞相比,干细胞标志因子SOX2上调,脂肪细胞标志因子PPARγ2下调。DFATCs在特定诱导条件下,可以再分化为脂肪细胞同时可以转分化为骨细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞和神经细胞等,在再生医学领域具有重要的应用前景。自噬是真核生物普遍存在的细胞调节机制,细胞在营养缺乏或应激情况下,消化、降解体内衰老或失去功能的细胞器及蛋白质等成分以维持能量平衡。相关研究表明,饥饿可诱导哺乳动物细胞自噬,自噬过程中产生的自噬溶酶体可以靶向选择、包裹并降解脂滴,为细胞生命活动提供能量。因此,探究自噬如何影响脂肪细胞去分化具有重要的理论意义。胰岛素及高脂应激等因素可激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR),进而抑制细胞自噬。本实验室既往研究表明,抑制胰岛素信号可促进白色脂肪细胞去分化。那么,自噬在胰岛素信号介导的脂肪细胞去分化过程中如何发挥作用呢?本实验以3T3-L1小鼠前脂肪细胞为材料,采用“经典鸡尾酒法”体外诱导其白色成脂分化。随后,通过分别添加胰岛素信号特异性抑制剂(linstinib,OSI-906)和自噬诱导剂雷帕霉素(rapamycin,Rapa)促进脂肪细胞去分化。通过去分化脂肪细胞形态学以及胰岛素信号关键分子、成脂关键分子的转录及翻译水平表达变化特征,分析自噬在胰岛素介导的白色脂肪细胞去分化过程中的作用。实验结果如下:1.使用终浓度为1μM OSI-906促进脂肪细胞去分化,观察细胞形态并检测成脂相关分子、自噬相关分子的时序性表达变化特征。结果表明,阻断胰岛素信号通路后,脂肪细胞胞质内脂滴逐渐减少,成脂率由80%±5.5%降至10%±3.5%,成脂相关分子PPARγ2转录及翻译水平明显下调,自噬相关分子LC3II及干细胞标志分子SOX2表达水平均显著上调。说明抑制胰岛素信号可促进细胞自噬的发生,使脂肪细胞去分化。2.使用终浓度为100 nM Rapa观察其能否促进白色脂肪细胞去分化过程,并对细胞形态以及成脂相关分子、自噬相关分子时序性表达变化特征进行分析。结果表明,诱导自噬后,脂肪细胞胞质内大脂滴进一步融合变大,小脂滴数量明显减少,但是含有大脂滴的细胞数量并无明显变化且去分化进程较缓慢。成脂相关分子PPARγ2表达下调,自噬相关分子LC3II及干细胞标志分子SOX2表达上调。与添加OSI-906结果趋势一致,添加Rapa显著抑制AKT磷酸化程度,表明添加Rapa后,胰岛素信号通路被抑制,抑制成脂进程,从而促进脂肪细胞去分化。综上实验结果表明:自噬通过胰岛素信号通路正向调控白色脂肪细胞去分化。诱导白色脂肪细胞发生自噬后,自噬通过负反馈调节信号,阻断胰岛素信号通路,从而促进脂肪细胞去分化进程。结合本实验室既往实验结果,此工作将为研究白色脂肪细胞去分化过程与自噬的相关性提供有益的参考依据,并可补充人们对白色脂肪细胞生物学的认识,可能为防治肥胖症提供新的思路。
【图文】：

山东师范大学硕士学位论文第一章 文献综述研究表明，白色成熟脂肪细胞在体外可以自主去分化为具有干细胞特性的胞，称为去分化脂肪细胞（dedifferentiated fat cells，DFATCs）。本实验室去除外源性胰岛素后，体外培养成熟的脂肪细胞存在自主去分化现象。细胞的分化起始于中胚层多潜能干细胞，中胚层多潜能干细胞可分化形成后前脂肪细胞诱导分化为成熟脂肪细胞。脂肪细胞在体外可去分化成为具成纤维细胞样 DFATCs。DFATCs 在特定诱导条件下，可以再分化为脂肪骨细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞和神经细胞等[1]（图 1-1）。

-2 白色脂肪组织过度增殖引起的肥胖[7]由于摄入热量过多，白色脂肪组织通过脂肪细胞和脂肪细胞数目异常增加的方式而扩张。脂肪细胞通过储存或释放游离脂肪酸（free fatty acids，FFA）调节自身能量稳的正常增殖是机体的一种自我保护机制，可防止过多的 FFA 沉积到外周组液中。脂肪细胞的遗传性储能障碍导致脂质外溢至其它组织，造成代谢异常表明，，肥胖相关的胰岛素抵抗、脂肪肝和系统性炎症可通过一定程度增大脂，但脂滴过度增大会增加细胞内活性氧的含量，导致内质网应激和脂质外溢中肥大的脂肪细胞会因血氧供应相对不足而出现低氧、坏死、不可逆的炎症，从而导致脂肪病理性扩张[7]（图 1-2）。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R589.2

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1 张煜s

本文编号：2622845