肉毒碱棕榈酰转移酶系统(CPT)位于线粒体膜,包括CPT1、肉毒碱/脂酰肉毒碱转位酶和CPT2,其作用是将线粒体外的长链脂酰辅酶A转移到线粒体基质中进行β氧化。CPT1是脂肪酸氧化的限速酶,其功能主要是在机体或者组织能量缺乏时,通过催化脂肪酸进入线粒体进行氧化的发挥功能,维持血糖和能量供给的平衡。CPT1有三种亚型,分别为CPT1A、CPT1B和CPT1C。其中CPT1B和CPT1C具有严格的组织特异分布,而CPT1A表达相对广泛,主要在肝脏、肾脏、胰腺、脂肪、淋巴细胞和纤维母细胞中表达。小鼠上CPT1A敲除具有胚胎致死性,表明其在生理上重要的作用。为研究CPT1A在糖脂代谢中发挥重要作用的外周组织——肝脏、胰腺和脂肪中的作用,我们构建了 CPT1A肝脏条件敲除小鼠和胰腺条件敲除小鼠,在体内研究CPT1A在肝脏和胰腺中的功能。同时通过构建不同CPT1A活性的脂肪细胞株在体外研究CPT1A在脂肪细胞中的功能。利用基因打靶技术,我们成功构建了 CPT1A-Floxed小鼠模型,并且通过和Albumin-cre转基因鼠和Ins2-cre转基因鼠杂交并进一步繁育获得了 CPT1A肝脏条件敲除小鼠和CPT1A胰腺条件敲除小鼠。通过不同脂肪含量的饮食刺激,我们发现CPT1A肝脏条件敲除小鼠在高脂条件下比对照小鼠体重增长缓慢,而且其肝脏内脂肪积累更严重。通过对超高脂条件下CPT1A肝脏条件敲除小鼠和对照小鼠的糖脂代谢功能测试,我们发现CPT1A肝脏条件敲除小鼠基础血糖水平和胰岛素水平都比对照鼠低,表现出更明显的胰岛素敏感性和葡萄糖敏感性。胰腺条件敲除小鼠情况更加有趣:CPT1A胰腺条件敲除在三种不同饲料喂养条件下,其生长趋势呈现出随着饲料中脂肪含量增高出现相同-增重-相同的现象。和CPT1A肝脏条件敲除不同,CPT1A胰腺条件敲除小鼠在高脂饮食条件下具有葡萄糖的耐受性,且其基础胰岛素水平明显增强,为对照小鼠的3倍左右,表现了 CPT1A胰腺缺陷能够引起机体的胰岛素抵抗作用。CPT1A在两种不同组织中敲除,机体体现了两种完全不同的表型,表明CPT1A在不同组织中各自不同的重要作用。使用PiggyBac转座子往脂肪细胞中导入CPT1A过表达基因、CPT1A shRNA和对照GFP构建三种CPT1A活性不同的脂肪细胞株。我们发现,不管是内源sh RNA抑制CPT1A活性还是药理抑制剂etomoxir抑制CPT1都不能影响脂肪细胞的分化。但是在脂肪酸处理细胞情况下,CPT1A的高表达能够降低细胞内非酯化脂肪酸的含量、增加脂肪酸的吸收以及减少脂肪酸的释放。同时,CPT1A也能保护脂肪细胞改善脂肪酸诱导的胰岛素抵抗和前炎症因子TNF-a和IL-6的表达。CPT1A的过表达能够抑制JNK的活性,而抑制CPT1A的活性能显著增强JNK的活性。JNK抑制剂SP600125能够消除CPT1A活性降低引起的胰岛素抵抗和炎症反应。最后,通过C2C12肌肉细胞和不同脂肪细胞株的共培养,我们发现脂肪酸处理过的脂肪细胞能够导致共培养的肌肉细胞的胰岛素抵抗,CPT1A能够增强共培养的C2C12肌肉细胞的胰岛素敏感性。综上,肝脏中CPT1A缺陷对高脂诱导的肥胖和胰岛素抵抗有缓解作用,而CPT1A胰腺缺陷导致机体更严重的胰岛素抵抗。CPT1A在脂肪细胞中通过对JNK的抑制保护细胞改善脂肪酸诱导的胰岛素抵抗和炎症反应。