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转录共激活因子指的是通过与转录因子相互作用从而提高转录速率的蛋白或蛋白复合物,但它们通常不与DNA发生序列特异性的结合。近年来的研究发现,转录共激活因子在基因转录的调控机制中发挥了重要作用,成为研究者关注的热点之一,过氧化物酶体增殖子活化受体γ共激活因子-1α(PGC-1α)就是其中一个很好的代表。PGC-1α最重要的功能是控制能量代谢的动态平衡。调控能量代谢平衡的关键细胞信号,例如cAMP和各种细胞通路,都能强烈激活PGC-1α。而一旦PGC-1α被激活,它就能有力地诱导特定基因的表达,这些基因接下来能刺激褐色脂肪中线粒体的氧化代谢、骨骼肌中肌纤维的转换以及肝脏对饥饿的反应。PGC-1α的调控功能是通过与各种转录因子发生特定的相互作用而实现的,这些转录因子包括核激素受体、核呼吸因子以及肌肉特异性转录因子。PGC-1α因而成为转录共激活因子根据外界刺激调控生理活动的典型例子。
Ⅱ型糖尿病是胰岛素分泌相对不足导致的疾病,长期慢性的高血糖和高血脂状态是Ⅱ型糖尿病的典型病理特征。最近的研究发现,多种糖尿病动物模型的胰岛细胞中,PGC-1α的mRNA和蛋白质水平都显著上升,在胰岛中过表达PGC-1α会损害葡萄糖刺激下的胰岛素分泌(glucose-stimulated insulin secretion,GSIS)。然而,我们并不清楚在病理生理状况下,是哪些代谢事件导致了β细胞的PGC-1α表达上升。于是在胰岛的课题中,我们探求了长期高脂和高糖培养对大鼠胰岛PGC-1αmRNA表达水平的影响。大鼠胰岛在含0、0.2和0.4mM脂肪酸(棕榈酸和油酸等摩尔比的混合物)或含5.5和25 mM葡萄糖的培养液中培养72小时,我们发现脂肪酸能提高胰岛PGC-1αmRSA的表达水平,且具有剂量依赖性。脂肪酸也能提高来源于小鼠β细胞的βTC3细胞株PGC-1αmRNA的表达水平。相反,25mM葡萄糖抑制PGC-1α的表达。进一步的,我们用siRNA抑制胰岛PGC-1α的表达,发现能改善脂肪酸导致的GSIS损害。我们还发现禁食、GLP-1和forskolin(一种腺苷酸环化酶的激动剂)也都能提高大鼠胰岛PGC-1αmRNA的表达水平。这些数据说明高脂和高糖对胰岛PGC-1α的表达具有不同的调节作用,PGC-1α表达的提高在脂肪酸导致的β细胞功能异常过程中扮演了重要角色。
动脉粥样硬化是严重危害人类健康的疾病,肥胖和高血脂症是导致动脉粥样硬化的高危因素。各种动脉硬化的共同特点是动脉发生了非炎症性、退行性和增生性的病变,导致管壁增厚变硬、失去弹性和管腔缩小狭窄。在这些病理变化过程中,血管中层血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)的增殖与迁移起了极其重要的作用。近年来的研究显示,PPAR〈,γ〉通过抑制ERK MAPK信号通路所引发的一系列核效应,来抑制VSMCs的增殖与迁移,显示出强大的抗动脉粥样硬化的效果。而PGC-1α是PPAR〈,γ〉的直接共激活因子,因此我们推测PGC-1α也能影响VSMCs的增殖与迁移,并在平滑肌细胞的课题中验证了我们的这一假设。我们发现,高浓度的脂肪酸能提高VSMCs中PGC-1α的表达,同时刺激了VSMCs的增殖与迁移。而用siRNA抑制PGC-α的表达,能进一步促进脂肪酸导致的VSMCs增殖与迁移。相反,用腺病毒在VSMCs中过表达PGC-1α,则能抑制脂肪酸的刺激效应。进一步的,我们发现PGC-1α上调PPAR〈,γ〉的mRNA水平,同时抑制磷酸化的ERKl/2、c-fos和MMP-9的蛋白质水平,从而抑制了VSMCs的增殖与迁移。这些结果说明PGC-1α负调节脂肪酸诱导的VSMCs的增殖与迁移,是一个新型的治疗动脉粥样硬化的药物靶位点。