细胞的增殖与凋亡是生物体生长和发育的重要基础。脂肪组织的发育与沉积包括两个不同的过程:脂肪细胞数目增多和体积增大。而脂肪过度沉积会造成一种非健康状态,除了由于能量代谢的紊乱,还要归因于脂肪细胞正常增殖和凋亡程序受损。Hoxa5作为Hox家族重要成员之一,其编码蛋白是与发育相关的重要转录因子。研究发现Hox家族成员调节人体白色与棕色脂肪发育,并且在身体不同部位脂肪组织中的表达有很大差异;Hoxa5的甲基化水平调节着小鼠不同部位脂肪细胞的分化。所以,本研究推测Hoxa5也有可能参与调控脂肪细胞的增殖与凋亡。然而,近年来关于Hoxa5的研究主要集中在癌细胞上,关于其对脂肪细胞增殖和凋亡的调节机制还不清楚。本研究中,在脂肪细胞中超表达或干扰Hoxa5,运用CCK-8、EdU染色、Hoechst染色、Annexin V-FITC/PI染色、TUNEL染色、JC-1染色、流式细胞术、棕榈酸和血清饥饿诱导的细胞凋亡模型、RT-PCR和Western Blot、双荧光素酶报告系统等方法和技术,系统研究了Hoxa5在脂肪细胞增殖与凋亡过程中的调节作用,获得的主要研究结果如下:1.Hoxa5通过增加细胞周期阻滞抑制脂肪细胞增殖细胞计数结果显示,超表达Hoxa5显著减少增殖过程中脂肪细胞数量(P<0.05)。细胞周期检测结果显示,超表达组中G0/G1期的细胞所占比例显著升高,而S期细胞比例显著下降,同时复制期中核内DNA含量也明显减少(P<0.05);RT-PCR和Western Blot结果显示,超表达Hoxa5抑制促增殖相关基因PCNA、Cyclin E、Cyclin D的表达,促进细胞周期抑制因子p27、p53的表达(P<0.05),干扰Hoxa5同以上结果呈相反趋势。说明Hoxa5增加周期阻滞进而抑制脂肪细胞增殖。深入研究发现超表达Hoxa5显著降低JAK2/STAT3信号通路中关键因子JAK2、STAT3的磷酸化水平,并伴随着周期蛋白Cyclin E表达下调,周期抑制蛋白p53表达上调(P<0.05),说明Hoxa5通过抑制JAK2/STAT3通路增加细胞周期阻滞。2.Hoxa5通过线粒体途径促进脂肪细胞凋亡Hoxa5显著增加了凋亡细胞的数量,显著促进了脂肪细胞早期和晚期凋亡的发生,加剧了基因组DNA的片段化程度(P<0.01)。JC-1荧光探针法结合流式细胞术检测结果显示,超表达Hoxa5显著降低线粒体膜电位,显著提升了Cyt-c的蛋白表达(P<0.05);RT-PCR和Western Blot结果显示,超表达Hoxa5显著上调线粒体途径促凋亡基因Bax、Bid、Bad表达,显著下调抑凋亡基因Bcl-2表达,增加了Caspase-9、Caspase-3的切割活性(P<0.05),干扰Hoxa5同以上结果呈相反趋势。综上结果说明,Hoxa5促进脂肪细胞凋亡,并且主要通过线粒体途径。利用棕榈酸和血清饥饿诱导的细胞凋亡模型进一步验证发现,Hoxa5加剧了模型下脂肪细胞凋亡的程度。另外,深入研究发现,在Hoxa5调节细胞凋亡的线粒体途径中Akt/mTORC1/S6K1通路也参与其中。3.Hoxa5通过转录调控调节脂肪细胞增殖与凋亡利用生物信息学手段对增殖和凋亡相关基因启动子上的Hoxa5转录结合位点进行了预测,发现在调节周期蛋白的基因中,Ccne1启动子区域有Hoxa5的转录结合位点;在线粒体途径凋亡相关基因中,Bax启动子区域有Hoxa5的转录结合位点。根据预测结果,构建双荧光素酶报告系统,检测发现,Hoxa5负转录调控Ccne1,正转录调控Bax,进一步证明了Hoxa5通过增加细胞周期阻滞抑制脂肪细胞增殖,通过细胞凋亡的线粒体途径促进脂肪细胞凋亡。综上所述,本研究明确了Hoxa5在脂肪细胞增殖与凋亡中的调控作用,即Hoxa5通过增加细胞周期阻滞抑制脂肪细胞增殖,并且JAK2/STAT3信号通路参与其中;Hoxa5通过线粒体途径促进脂肪细胞凋亡,并且Akt/mTORC1/S6K1信号通路参与其中。