目的肥胖的特征主要表现在脂肪组织的肥大和增生。脂肪组织由白色脂肪组织(White adipose tissue,WAT)和棕色脂肪组织(Brown adipose tissue,BAT)组成。其中白色脂肪组织是具有内分泌功能的能量储存器官,而棕色脂肪组织因为其非颤栗性的产热功能在调节全身能量平衡和胰岛素敏感性方面起着十分重要的作用。因此,棕色脂肪组织已成为治疗肥胖和相关代谢疾病的新靶点。在患有肥胖症和2型糖尿病的人的脂肪组织中经常发现线粒体呼吸缺陷的现象。越来越多的证据表明线粒体调节能力对棕色脂肪细胞功能的调控至关重要,但其机制仍然有待探索。我们建立了棕色脂肪细胞线粒体氧化磷酸化系统(Oxidative phosphorylation system,OXPHOS)缺陷的药理学和遗传学模型,并从这两个模型中研究细胞氧化呼吸能力的改变是如何影响棕色脂肪细胞的功能并探讨其潜在机制。方法通过用100 nM鱼藤酮处理细胞或稳定表达针对复合物I组装因子Ndufaf5的shRNA,建立棕色脂肪细胞OXPHOS缺陷的药理学模型和遗传学模型。通过荧光定量即时聚合酶链锁反应(Quantitative real time polymerase chain reaction,Q-PCR)分析基因表达水平。使用气相色谱-质谱联用仪(Gas chromatography-Mass spectrometry,GC-MS)和液相色谱-质谱联用仪(Liquid chromatography-Mass spectrometry,LC-MS)分析细胞的糖脂代谢产物的变化。最后通过研究PPARγ蛋白水平或其翻译后修饰的变化来研究导致棕色脂肪细胞产热功能和脂质代谢变化的潜在机制。结果线粒体氧化磷酸化缺陷显著降低棕色脂肪细胞中产热基因和过氧化物酶体相关基因的表达。此外,氧化磷酸化缺陷抑制了线粒体的代谢功能,导致三羧酸循环中间产物延胡索酸,玻珀酸和苹果酸的含量显著下降。相反,总脂肪酸,游离脂肪酸,溶血性磷脂酰胆碱,神经酰胺,乳酸和大部分氨基酸的含量增加了。另外,呼吸缺陷也明显导致棕色脂肪细胞的内质网应激增加,导致磷脂酰胆碱/磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylcholine/Phosphatidylethanolamine,PC/PE)比值和内质网应激标志物的蛋白表达水平上升。棕色脂肪细胞产热功能的变化可能是由PPARγ2蛋白水平降低引起的。另外,PPARγ2乙酰化的增加也减少了 PPARγ与其靶标基因启动子的结合,导致产热基因表达降低。结论线粒体OXPHOS缺陷导致棕色脂肪细胞的核内PPARy2蛋白水平降低和PPARγ2乙酰化增加,最终引起产热基因和过氧化物酶体相关基因表达减少。我们还需要进行更深入的研究以阐明导致其转录程序发生变化的确切信号通路。