PPARα信号通路在小鼠脂肪肝形成过程中的作用研究

发布时间：2017-11-14 03:21

  本文关键词：PPARα信号通路在小鼠脂肪肝形成过程中的作用研究

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【摘要】：非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)是一类常见的慢性肝脏代谢性疾病,以无过量饮酒史、肝细胞脂肪变性和脂肪积累为病理特征。NAFLD在氧化应激、内质网应激、炎症反应、脂质过氧化反应等因素刺激下,发展成为非酒精性肝炎、肝纤维化、肝硬化,甚至肝癌,严重威胁了人类的健康和生命。因此,揭示调控肝脏脂质代谢和机体能量平衡的作用机制成为当前科研工作的热点和难点。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)在调控机体脂质和能量平衡过程中发挥了重要作用。PPARs包含PPARα、PPARβ/δ和PPARγ三种亚型,其中PPARα主要调控肝脏内的脂肪酸氧化代谢。研究表明,瘦素leptin突变型(ob/ob)小鼠呈现肥胖和脂肪肝,但不会自发形成肝癌。脂肪酰基辅酶A氧化酶1(Acox1)缺失可导致其代谢底物积累,作为内源性配体激活ob/ob小鼠体内的PPARα及其调控的脂肪酸氧化代谢通路,增强了ob/ob小鼠的脂质代谢,减轻了其肥胖和脂肪肝症状,然而,PPARα超活化诱导了ob/ob小鼠肝癌的形成。为了进一步研究PPARα及其调控的信号通路在脂肪肝疾病发生和发展过程中的作用,进行了以下研究:首先,本研究构建了全身性PPARα和leptin敲除(PPARα?ob/ob)小鼠,并以野生型(WT)、PPARα敲除(PPARα-/-)、ob/ob和PPARα?ob/ob小鼠为模型,给予饥饿和PPARα配体Wy-14,643处理,运用HE染色、油红O染色、免疫组织化学染色、葡萄糖和胰岛素耐受性检测、甘油三酯和胆固醇酶试剂盒检测、Real-time PCR、Northern Blot、Western Blot和基因芯片等技术,深入探索了核受体PPARα缺失在ob/ob小鼠脂肪肝发生和发展过程中的调控作用,获得的主要研究成果如下:1.PPARα缺失导致ob/ob小鼠肥胖加重体重增长曲线显示,6周龄前,PPARα?ob/ob和ob/ob小鼠的体重差异不显著,前者略低于后者。24周龄后,PPARα?ob/ob小鼠的体重显著高于ob/ob小鼠,呈现超级肥胖。采食量测定结果显示,PPARα?ob/ob小鼠的采食量显著低于ob/ob小鼠,表明PPARα?ob/ob小鼠肥胖程度加重不是由于采食量增加造成的。WT和PPARα-/-小鼠的体重及采食量差异不显著。PPARα-/-和PPARα?ob/ob小鼠的白色和棕色脂肪组织含量分别高于WT和ob/ob小鼠,组织形态学研究发现PPARα?ob/ob小鼠棕色脂肪细胞的体积大于ob/ob小鼠,而白色脂肪细胞的体积差异不显著。葡萄糖和胰岛素耐受性检测结果显示,PPARα缺失导致ob/ob小鼠的葡萄糖和胰岛素耐受性升高。2.PPARα缺失导致ob/ob小鼠脂肪肝加重3月龄和6月龄PPARα?ob/ob小鼠的肝脏重量均高于相同年龄的ob/ob小鼠,HE和油红o染色结果显示ob/ob和pparα?ob/ob小鼠肝脏均呈现大泡型脂肪变性,且后者脂肪肝程度及肝脏内甘油三酯和胆固醇的含量均高于ob/ob小鼠。对照组wt和pparα-/-小鼠肝脏内无脂肪积累。有趣的是,16月龄ob/ob和pparα?ob/ob小鼠的脂肪肝程度都有不同程度的减轻,同时pparα?ob/ob小鼠肝脏形成了轻微的细胞周围纤维化。此外,16月龄pparα?ob/ob小鼠肝卵圆细胞被激活,散在分布或成簇分布于门静脉周围。3.pparα缺失导致禁食状态下ob/ob小鼠脂肪肝加重对2月龄小鼠禁食24h后,pparα-/-和pparα?ob/ob小鼠的血糖水平迅速降低,显著低于wt和ob/ob小鼠。he和油红o染色结果显示,饥饿后24h,pparα-/-和pparα?ob/ob小鼠形成了严重的脂肪肝,且随着饥饿时间的延长,肝脏脂肪变性加重。相反,饥饿处理后,ob/ob小鼠的脂肪肝逐渐减轻。northernblot、westernblot和q-pcr检测结果显示,饥饿后,脂质代谢和饥饿应激相关基因在wt和ob/ob小鼠肝脏内的表达水平显著上升,而在pparα-/-和pparα?ob/ob小鼠肝脏内的表达水平变化不显著。相反,饥饿处理后,pparγ、sirt1和pimt在pparα-/-和pparα?ob/ob小鼠肝脏内的表达水平显著升高。4.pparα缺失对ob/ob小鼠的肝癌发生率无影响与对照组相比,pparα配体wy-14,643处理后,wt和ob/ob小鼠肝脏内肝细胞和过氧化物酶体增殖显著升高,脂质代谢和内质网应激相关基因的表达水平也显著升高。此外,wy-14,643长期处理导致wt和ob/ob小鼠形成了严重的肝癌。相反,pparα-/-和pparα?ob/ob小鼠对wy-14,643不发生发应,因此,这两种小鼠不形成肝癌。5.pparα缺失对ob/ob小鼠肝脏基因表达谱的影响对3月龄wt、pparα-/-、ob/ob和pparα?ob/ob小鼠肝脏进行基因芯片分析,结果显示与ob/ob小鼠相比,pparα?ob/ob小鼠肝脏内与脂质代谢、自噬作用、氧化应激、过氧化物酶体、细胞生长与增殖、血管生成等相关基因的表达水平显著降低,而脂质生成基因thrsp及与细胞凋亡相关基因的表达水平显著升高。此外,本研究以wt、acox1敲除(acox1-/-)、ob/ob和acox1?ob/ob小鼠为模型,给予60%高脂日粮饲喂,运用he染色、油红o染色、免疫组织化学染色和real-timepcr等技术,深入探索了pparα在leptin缺失和高脂日粮诱导的脂肪肝发生过程中的作用,获得的主要研究成果如下:1.acox1缺失诱导的pparα激活可抵抗高脂日粮诱导的肥胖与对照组相比,高脂日粮(60%kal脂肪)饲喂40周后,wt小鼠的体重、白色和棕色脂肪组织含量均显著增加,棕色脂肪细胞体积显著增大。高脂日粮饲喂早期,ob/ob小鼠体重增长显著,后期不显著,整体体重变化不显著,其白色和棕色脂肪组织含量增加,脂肪细胞体积变化不显著。与对照组相比,高脂日粮饲喂的acox1-/-小鼠体重增加不显著,白色和棕色脂肪组织含量、棕色脂肪细胞体积均显著增加,但仍显著低于wt小鼠。相反,与正常日粮饲喂组相比,高脂日粮饲喂的acox1?ob/ob小鼠的体重、白色和棕色脂肪组织含量及脂肪细胞体积变化不显著。2.Acox1缺失诱导的PPARα激活可抵抗高脂日粮诱导的脂肪肝高脂日粮饲喂40周后,与对照组相比,WT、Acox1-/-、ob/ob和Acox1?ob/ob小鼠的肝脏重量均增加,WT小鼠形成了严重的脂肪肝,而ob/ob、Acox1-/-和Acox1?ob/ob小鼠肝脏脂肪变性不显著。3.高脂日粮促进Acox1?ob/ob小鼠形成肝癌高脂日粮饲喂40周后,与对照组相比,WT和ob/ob小鼠均无肝癌形成,Acox1-/-和Acox1?ob/ob小鼠肝脏癌变率显著升高。Q-PCR结果显示,与WT和ob/ob小鼠相比,Acox1-/-和Acox1?ob/ob小鼠肝脏内脂质代谢及内质网应激相关基因的表达水平均显著上升。综上所述,PPARα缺失导致ob/ob小鼠肥胖和脂肪肝加重,但不影响其肝癌发生率,相反,PPARα激活可以抵抗leptin缺失和高脂日粮诱导的肥胖与脂肪肝,但促进其肝癌发生。揭示PPARα调控的信号通路在脂肪肝疾病发生过程中发挥了重要作用,可作为调控NAFLD向肝癌转变的靶点。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R575.5
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本文编号：1183643