钠离子与低密度脂蛋白受体对白色脂肪棕色化的调控及机制研究

发布时间：2020-06-05 04:34

【摘要】：背景和目的:鉴于肥胖会诱发包括心血管疾病和糖尿病在内的多种代谢综合征相关疾病,而通过调节机体能量消耗来对付肥胖是一个行之有效的方法。棕色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)以及白色脂肪组织(white adipose tissue,WAT)诱导分化形成的米色脂肪细胞拥有特殊的产热功能而已经被证明可以改善与肥胖相关的多种代谢性疾病。多种参与调节棕色和米色脂肪细胞生物学功能的因子和通路已经被成功鉴定,为代谢疾病提供了有希望的治疗靶标。钠离子(sodium,Na~+)通常是被临近第三脑室的室周器所感受,并且已经被证明与交感神经系统(sympathetic nervous system,SNS)的兴奋密切相关,SNS与基础代谢率关联紧密,并且可以直接激活BAT或者促进WAT向米色脂肪的转变。最近已有研究表明高Na~+摄入会引起大鼠体脂降低,这可能意味着Na~+可能会对脂肪组织的活性有调控作用,但尚无确切证据,而且对于Na~+如何调控SNS也缺乏了解。而低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor,LDLr)参与细胞对低密度胆固醇的摄取和利用,脂质代谢通常与能量代谢互有关联,已经有研究表明LDLr基因敲除(LDLr~(-/-))小鼠在高热量饮食的饲喂过程中相比于野生型小鼠体现出了对肥胖的抵抗性,这可能意味着LDLr缺乏导致机体代谢水平升高,但是对于人们其中的具体机制还缺乏了解。本研究提出了高Na~+饮食或LDLr缺乏这两个因素通过不同机制激活BAT并促使WAT棕色化的科学假设,并开展了一系列动物实验来验证以上假设,本研究分为两部分进行:1、证明Na~+可以激活BAT并导致WAT棕色化,并初步证明下丘脑弓状核中的神经肽Y(NPY)参与介导了这个过程。2、验证体内LDLr缺乏导致BAT激活和WAT棕色化,并重点观察了LDLr缺乏是否干预了冷刺激对脂肪组织生物学活性的改变。研究方法:1、给予C57小鼠梯度盐水饲养后观察摄入不同剂量Na~+后对小鼠基础体征的影响。2、使用间接测热法测量并计算2%盐水饲喂后C57小鼠24小时能量消耗,使用荧光定量聚合酶链锁反应(q-PCR)、蛋白免疫印迹(Western Blot,WB)实验等技术检测其BAT和腹股沟白色脂肪(inguinal white adipose tissue,WATi)生热基因的表达情况。3、应用转录组测序的方法观察2%盐水饲喂后C57小鼠下丘脑基因表达谱的改变。4、使用间接测热法测量并计算2%盐水饲喂后NPY敲除小鼠(NPY~(-/-))24小时能量消耗,使用q-PCR、WB等技术检测BAT和WATi生热基因的表达情况。5、使用大脑立体定位注射仪将载有NPY-FLEX的病毒注射到NPY~(LSL/LSL)小鼠大脑的特定部位,利用Cre重组酶在下丘脑弓状核特异性恢复小鼠NPY的表达,并使用q-PCR、WB等技术检测BAT和WATi生热基因的表达情况。6、使用间接测热法分别测量LDLr~(-/-)小鼠和C57小鼠在给予冷暴露的情况下24小时的氧气消耗量、二氧化碳产生量,并计算其呼吸交换率和能量消耗。7、使用q-PCR、WB等技术检验LDLr~(-/-)小鼠和C57小鼠在给予冷暴露的情况下BAT和WATi生热基因的表达情况。研究结果:1、梯度盐水饲喂实验表明,盐水浓度达到1%以后会对对C57小鼠的体重、体脂和血脂产生影响,并且这种影响与饲喂的盐水浓度有量效依赖关系。2、2%盐水饲喂可以使C57小鼠基础代谢率和脂肪组织生热相关基因的表达升高。3、转录组测序分析表明,下丘脑中涉及摄食与能量代谢相关基因表达产生较大变化,其中NPY表达下降而酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)表达上升。4、2%盐水饲喂对NPY~(-/-)小鼠基础代谢率和脂肪组织生热相关基因的表达没有影响。5、恢复NPY敲除小鼠下丘脑弓状核NPY的表达后,2%盐水饲喂可以重新提高脂肪组织生热相关基因的表达。6、普通饮食下LDLr~(-/-)小鼠的基础代谢率和脂肪组织生热相关基因的表达都高于C57小鼠,然而在给予冷暴露后,C57小鼠的基础代谢率和脂肪组织生热相关基因的表达都升高了,而LDLr~(-/-)小鼠却没有发生变化。结论:1、额外的Na~+摄入后,小鼠BAT和WATi生热基因的表达升高,这种效应是由下丘脑弓状核的NPY介导的。2、LDLr缺乏可以促使小鼠BAT活性升高,亦可诱导WATi棕色化,并且LDLr干预了冷暴露的诱导生热作用。
【图文】：

处理O 富集显的水对野变化不同可以喂第一喂 4 周从第理，包括基因集分析以及基因，逐个野生型小鼠化情况同浓度盐水饲以清晰地观察一周结束后周后，，小鼠第 2 周开始就因组比对、及 KEGG 富个进行分析鼠基础体征的饲喂，以观察到，0.5%后就对体重鼠体重相比于就显示出有基因水平表富集分析）。。的影响察 Na+的摄%的盐水对的增长产生于对照组有有意义的体重表达在关摄入与对小鼠生影响有下降重下

4 周.05，*a+浓喂盐水 0.5%度的小鼠饮水和摄**p < 0.01，浓度的变化情水的浓度呈的盐水虽然盐水对小鼠摄食的变化趋***p < 0.001情况呈现正相关的然小幅提高鼠刺激相对趋势（n=5，x1，****p < 0的关系，这与了其血液 N轻微。x S0.0001与前Na+浓
【学位授予单位】：中国人民解放军陆军军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R589.2

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本文编号：2697516