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正常状态下，动物体内的脂质储存和消耗维持着动态平衡（脂稳态），使得即使处于不同的生理状况下，动物体的血液和对脂代谢有重要影响的组织器官的脂含量及其脂代谢活动都保持着相对的稳定。一旦脂稳态被破坏，机体就会发生病变，表现出肥胖、动脉粥样硬化、脂肪肝和糖尿病等代谢综合症。血液中高浓度的游离脂肪酸，特别是高浓度的饱和长链脂肪酸被证明是降低机体，尤其是骨骼肌胰岛素灵敏性的一个重要原因。饱和脂肪酸能够引起骨骼肌二酰甘油(Diacylglycerol，DAG)的积累，进一步激活蛋白激酶C(Protein Kinase Cs，PKCs)，从而阻断胰岛素信号通路。而DAG积累的原因以及其进一步导致胰岛素灵敏性降低的机制仍不清楚。另外，不饱和长链脂肪酸可以竞争性地抑制饱和脂肪酸对胰岛素信号的阻断作用，但其具体机制也仍不清楚。同时，脂滴(Lipid Droplet，LD)作为骨骼肌脂质储存及代谢的重要细胞器，对骨骼肌脂稳态的维持及其失衡所引起的代谢性疾病具有至关重要的作用。 针对以上问题，本文分别以棕榈酸和油酸处理小鼠骨骼肌细胞为模型，研究饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、脂质分布、脂滴的动态变化与胰岛素灵敏性的关系。本课题主要取得了以下研究结果: 1.棕榈酸(Palmitic Acid, PA)导致骨骼肌细胞DAG的积累，破坏脂稳态，从而引起胰岛素抵抗。PA可以促进小鼠成骨骼肌细胞C2C12中甘油三酯(Triacylglyceride，TAG)的累积，同时也伴随着大量的磷脂(Phospholipid，PL)和DAG的产生。进一步研究发现PA降低了C2C12细胞中胰岛素刺激下Akt(ProteinKinase B，PKB)的磷酸化水平。说明PA可以引起C2C12细胞发生胰岛素抵抗。除此之外，PA还可以导致C2C12细胞产生内质网应激(ER stress)，具体表现为PERK(Protein Kinase R-like ER Kinase)磷酸化水平和XBP-1剪切体的增加。过表达二酰甘油酰基转移酶1(Diacylglycerol Acyltransferase1，Dgat1)可以促进PA更多地积累在TAG中，从而减少PL和DAG的含量，同时缓解PA引起的胰岛素抵抗。但是，过表达Dgat1不能降低PA刺激的PERK磷酸化和XBP-1剪切，也就是不能缓解PA引起的内质网应激。 2.油酸(Oleic Acid, OA)能缓解PA所引起的异常反应。当将OA与PA同时处理C2C12细胞时，OA能够缓解PA引起的胰岛素抵抗和内质网应激，同时恢复了PA引起的C2C12细胞脂稳态紊乱，具体表现为促进PA合成的PL和DAG转化成TAG，恢复PA导致的胰岛素刺激下Akt磷酸化水平的降低，也降低了PA引起的PERK磷酸化和XBP-1剪切。 3.不同脂肪酸处理的C2C12细胞全蛋白的比较组学研究及脂滴差异蛋白的研究。利用细胞培养条件下稳定同位素标记技术(Stable Isotope Labeling withAmino acids in Cell culture，SILAC)，我们得到了PA和OA处理后C2C12细胞的差异蛋白，同时综合PA和OA处理后所提取脂滴的差异蛋白比较，我们发现PA刺激了环氧化酶2(Cyclooxygenase-2，Cox-2/PTGS2)在C2C12细胞中的高表达，而其高表达的部分主要定位于脂滴上。但PA和OA共同处理C2C12细胞后，OA能够降低PA刺激的Cox-2的高表达。此外，Cox-2的抑制剂Celecoxib也可以缓解PA引起的胰岛素抵抗。 4.Plin2保护C2C12细胞的TAG不被水解，同时缓解高脂引起的线粒体应激。通过提取C2C12细胞的脂滴，我们发现Plin2是C2C12细胞脂滴上最主要的骨架蛋白，同时也发现Plin2的表达量在OA处理后急剧上升且几乎全部定位在脂滴上，表明Plin2对脂滴的稳态具有极其重要的作用。当Plin2缺失时，C2C12细胞在OA的处理下会出现较大的脂滴，且TAG的水解速率比野生型细胞快，同时Plin2缺失的脂滴表现出较差的细胞器区隔性，具体表现为与其它细胞器间的相互作用更强，尤其是与线粒体的相互作用更强，后者可能进一步影响了线粒体的氧化磷酸化活性。 综上所述，我们发现在C2C12细胞中OA通过促进PA合成的DAG转变到TAG中以缓解PA导致的胰岛素抵抗，其中Dgat1的活性起主要作用。而OA缓解PA引起的内质网应激与其促进DAG到TAG的累积没有直接的因果关系。进一步我们发现Dgat1的第83，86和89位的丝氨酸可能被磷酸化，从而增加Dgat1的活性。这些位点的发现为深入研究Dgat1的活性调控和抑制剂研发进而帮助治疗肥胖症及其引起的代谢性疾病提供了重要参考。通过比较PA和PA/OA处理的细胞及其脂滴的差异蛋白，我们发现Cox-2可能是PA和OA引起细胞不同反应的重要原因。除此之外，我们也研究了C2C12细胞脂滴的最主要蛋白Plin2对细胞脂代谢和脂滴稳态的调控机理，发现Plin2能保护脂滴不被水解。并且Plin2对脂滴成为一个相对独立的细胞器起着非常重要的作用，Plin2缺失会导致细胞线粒体活性降低以致于难以适应高脂环境。这些研究结果为今后的脂滴功能研究提供了重要的方法和信息，尤其将有助于推动脂稳态异常引起的代谢综合症的机理研究。