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目的:本研究团队在前期细胞水平的研究发现,Osteopontin(OPN)过表达能成功诱导白色脂肪细胞(WA)的棕色化。本研究拟将载有构建好的携带OPN的腺病毒(Ad-aP2-OPN)感染肥胖小鼠,研究OPN过表达对小鼠白色脂肪组织棕色化的影响,从整体水平进一步确认OPN是否能促进WA向棕色脂肪细胞(BA)转化。方法:将40只健康Balb/c小鼠(雌雄各半)随机分为4组,即正常(Ctrl)组、肥胖(Obese)组、空载腺病毒(Vehicle)组、重组腺病毒组(OPN),每组10只。所有小鼠均以正常饮食喂养1周,1周后除Ctrl组小鼠继续予以正常饮食连续喂养12周外,其余小鼠均给予高脂高糖饮食(HFD)连续喂养12周,期间每周测定小鼠体重1次。12周后取肥胖小鼠按照以上分组进行相应腺病毒感染,肥胖(Obese)组小鼠不进行病毒感染。小鼠感染4周后,禁食12小时,先分别采集血液,最后在麻醉状态下处死小鼠,进行以下指标检测:(1)体重(Weight)、身长(Length)、体重指数(body mass index,BMI)和脂肪指数(Fat index,FI);(2)小鼠空腹血糖(FPG)、血胰岛素(FINS)、血甘油三酯(triglyceride,TG)、血胆固醇(total cholesterol,TCH)以及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR);(3)血清中分泌型OPN(sOPN)水平;(4)油红O染色观察白色脂肪组织(WAT)中油脂的生成情况及脂肪细胞的形态;(5)Western Blotting检测WAT中胞内型OPN(iOPN)、UCP-1、PRDM16、PPARγ、PGC-1α的水平;(6)Western Blotting检测WAT中AKT-pS473、AKT、PI3K的表达水平;(7)应用免疫组化法检测WAT中棕色脂肪细胞(BA)特异性分子UCP-1,PRDM16的表达水平和定位。结果:(1)予以HFD的小鼠,不仅其体重、身长、体重指数和脂肪指数较Ctrl组显著升高,而且血糖、血清胰岛素、甘油三酯、胆固醇以及HOMA-IR均较Ctrl组显著升高,表明肥胖合并胰岛素抵抗模型建立成功。(2)OPN组血清中sOPN的水平明显高于Obese组、Vehicle组和Ctrl组;而且,OPN组小鼠WAT中iOPN表达也显著高于其它组,提示腺病毒感染成功。(3)OPN组小鼠体重,身长,体重指数及脂肪指数均较Obese组和Vehicle组无明显差异,但是血糖、血清胰岛素、甘油三酯、胆固醇以及HOMA-IR均较Obese组和Vehicle组显著降低,提示OPN具有一定的改善肥胖小鼠胰岛素抵抗的功效。(4)油红O染色的结果显示,Obese组和Vehicle组小鼠WAT中脂肪细胞体积较Ctrl组大,呈单腔结构,腔内含的脂滴较Ctrl组多;而OPN组WAT中夹杂有大量分散的小的脂滴,从形态上类似于BA,提示OPN具有一定程度的促白色脂肪组织棕色化的作用。(5)进一步的表型研究发现,OPN组小鼠WAT中BA特异性的分子Marker如UCP-1和PRDM16显著增多。而且免疫组化结果显示,UCP-1主要位于在胞浆内,而PRDM16主要位于细胞核。以上进一步确认了OPN具有促WAT棕色化的作用。(6)初步的机制研究方面,Western blotting检测显示OPN组小鼠WAT中PI3K和AKT-pS473的表达量较Obese组和Vehicle组显著升高,并且PPARγ、PGC-1α表达也显著升高;此外,BA特异性Marker UCP-1和PRDM16表达量也显著升高。结论:OPN能促进肥胖合并胰岛素抵抗小鼠白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞转化,从而减轻胰岛素抵抗;其机制可能是由PI3K-AKT-PPARγ通路介导促进UCP-1和PRDM16的表达实现白色脂肪组织的棕色化。