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肥胖,尤其是内脏型(中心性)肥胖与胰岛素抵抗、血脂异常、2型糖尿病、高血压、心血管疾病等代谢综合征尤为密切。儿童期肥胖可持续至成年,并增加成年期代谢综合征的发病风险。因此,研究脂质积聚及脂肪组织分布的调控因素对防治儿童肥胖及其相关疾病具有重要意义。类固醇激素中糖皮质激素(glucocorticoid,GC)及性激素在脂肪积聚和体脂分布中发挥重要作用,但确切机制尚不完全清楚。业已证实,循环或组织局部过多的GC与内脏型肥胖及代谢综合征密切相关。11β-羟基类固醇脱氢酶1型(11β-Hydroxysteroid Dehydrogenase Type 1,11β-HSD1)是脂肪组织局部GC活化的关键酶。11β-HSD1通过己糖-6-磷酸脱氢酶提供还原型辅酶Ⅱ发挥还原酶效应,使无活性GC转化为活性GC,从而放大组织局部GC作用。部位特异性上调11β-HSD1可能是连接内脏型肥胖和代谢综合征的关键纽带。因此,阐明11β-HSD1调控机制一直是肥胖及其相关疾病研究的热点。目前,对11β-HSD1的研究主要局限于成人和动物模型。儿童期是脂肪组织快速增长、重新分布的关键时期,同时也是内分泌激素尤其是性激素急剧变化阶段。但尚不清楚11β-HSD1是否在儿童时期也受到相关激素调控,由此增加儿童内脏型肥胖和相关代谢性疾病的风险。为验证上述假设,我们在前期研究基础上,通过体外脂肪组织培养,观察类固醇激素对儿童腹部皮下和网膜脂肪组织中11β-HSD1 mRNA表达和酶活性的调控作用,以及11β-HSD1表达的变化与脂肪细胞分化以及内分泌功能的关系,并初步探讨激素调控脂肪细胞11β-HSD1可能的受体途径。以期阐明内脏性肥胖和胰岛素抵抗形成的分子机制,同时为儿童肥胖的早期干预提供实用的生物性靶标,因此具有重要的理论价值和临床意义。第一部分类固醇激素对儿童脂肪组织11β-HSD1部位特异性调控作用目的:观察糖皮质激素、雄激素及雌激素对儿童腹部皮下(Scutaneous,SC)及网膜(Omental, OM)脂肪组织11β-HSD1表达的调控作用以及与己糖-6-磷酸脱氢酶(Hexose-6-Phosphate Dehydrogenase,H6PDH)关系,阐明11β-HSD1部位差异性的调控对内脏脂肪积聚的作用。对象与方法:选取腹部手术儿童(男童:年龄6.0～14.8岁,BMI 14.6～25.3 kg/m2, BMI SDS-1.6～3.1,n=19;女童:年龄4.3～12.0岁,BMI 13.0～20.4 kg/m2, BMI SDS -2.0～1.1,n=14)SC及OM脂肪组织进行体外培养,分别100nM、1μM、10μM的氢化可的松,或用5nM、50nM、500nM睾酮或雌二醇孵化24小时。用real-time PCR方法检测脂肪组织中11β-HSD1及H6PDH mRNA表达水平,放射免疫分析法检测11β-HSD1酶活性。结果: 1、浓度效应显示,100nM氢化可的松和50nM睾酮明显上调男女童OM脂肪组织11β-HSD1 mRNA的表达(P<0.05),当激素浓度继续增加,上调作用消失; 50nM、500 nM雌激素均增加女童OM脂肪组织11β-HSD1 mRNA的表达(P<0.05); 2、与SC脂肪组织相比,氢化可的松(P<0.001)和睾酮(P<0.01)单独作用均能显著增加男女童OM脂肪组织11β-HSD1 mRNA的表达,雌二醇仅促进女童OM脂肪组织11β-HSD1 mRNA的表达(P<0.05);氢化可的松联合睾酮或雌二醇作用与单独作用相比无显著差异; 3、对11β-HSD1酶活性的调控亦具有明显部位特异性(P<0.05),且与其mRNA表达显著正相关(r=0.632, P<0.001);4、H6PDH mRNA的表达模式与11β-HSD1mRNA变化趋势相一致。结论:类固醇激素尤其是氢化可的松和睾酮能部位特异性上调男女童OM脂肪组织11β-HSD1 mRNA表达和酶活性,并与H6PDH mRNA变化一致,提示GC和雄激素可能通过特异性调控脂肪组织局部GC活化水平,参与儿童内脏脂肪积聚和肥胖形成。雌激素选择性作用于女童内脏脂肪组织的机制尚需进一步探讨。第二部分11β-HSD1的调控对脂肪细胞分化及内分泌功能的影响目的:探讨11β-HSD1表达水平的部位特异性变化与儿童腹部SC及OM脂肪细胞分化、脂质积聚及内分泌功能的关系。对象与方法:选取腹部手术儿童(n=23)腹部SC及OM的脂肪组织进行体外培养。用氢化可的松、睾酮和11β-HSD1抑制剂carbenoxolone(CBX)单独或联合与脂肪组织孵化24小时。用real-time PCR的方法检测过氧化物酶体增生物激活受体-γ(peroxisome proliferator activated receptor-γ,PPAR-γ)mRNA表达水平,用ELISA法检测培养上清TNF-α、IL-6、resistin、leptin水平,HE染色法观察脂肪细胞形态。结果:1、氢化可的松和睾酮刺激后,儿童OM脂肪细胞体积明显增大(P<0.05);同时OM脂肪组织PPAR-γmRNA表达显著上调(P<0.05),且与11β-HSD1 mRNA表达水平正相关(P<0.05);2、氢化可的松和睾酮单独作用均明显降低OM脂肪组织培养上清炎症因子TNF-α(P<0.05)、IL-6(P<0.05)、resistin(P<0.05)分泌水平,而氢化可的松可促进OM脂肪组织培养上清leptin分泌(P<0.05),睾酮则无明显效应;3、氢化可的松和睾酮分别联合CBX作用后,OM脂肪组织11β-HSD1表达下降(P<0.05),伴随PPAR-γmRNA表达下降(P<0.05),抑制TNF-α分泌的效应消失。结论:氢化可的松和睾酮对儿童脂肪细胞分化及细胞因子分泌具有明显部位特异。抑制11β-HSD1表达后,氢化可的松和睾酮效应下降,提示雄激素与GC可能通过对OM脂肪组织中11β-HSD1特异性调控引起局部活性GC增多,进而影响脂肪细胞分化及脂源性细胞因子的分泌。第三部分雄激素调控脂肪细胞11β-HSD1的受体途径目的:探讨雄激素对脂肪细胞11β-HSD1 mRNA表达调控的受体途径。材料与方法:应用3-异丁甲基黄嘌呤(3-isobutyl-1-methyxanthine,MIX)、地塞米松、胰岛素、罗格列酮联合方案,诱导人内脏前体脂肪细胞株(Human Preadipocyte-visceral,HPA-v)分化。在诱导分化第7天,用氢化可的松和睾酮单独作用,或分别与GC受体抑制剂米非司酮(Mifepristone, RU486)或雄激素受体抑制剂比卡鲁胺(Bicalutamide, CDX)联合作用24小时后,收集脂肪细胞。用real-time PCR的方法检测脂肪细胞11β-HSD1 mRNA表达水平。结果:1、睾酮显著上调HPA-v 11β-HSD1 mRNA表达(P<0.05);2、睾酮对HPA-v 11β-HSD1 mRNA表达作用的浓度效应呈“U”形曲线,即在低浓度(0.5nmol)或高浓度(50-1000nmol)作用时11β-HSD1 mRNA表达显著上调(P<0.001),而中等浓度(1-5nmol)时没有显著效应;3、RU486和CDX均可阻断睾酮上调11β-HSD1 mRNA表达的效应(P<0.05)。结论:雄激素能促进HPA-v 11β-HSD1 mRNA表达,这种效应可同时被雄激素受体及GC受体抑制剂阻断。提示雄激素对脂肪细胞11β-HSD1 mRNA表达的调控可能通过多种受体途径。