Sirt1对猪肌内脂肪前体细胞分化的影响及其机制初步研究

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肌内脂肪是决定猪肉品质和风味的重要因素,如何调控猪肌内脂肪沉积进而改善猪肉品质是目前畜牧业面临的关键科学问题之一。Sirt1是重要的细胞增殖分化因子,在脂肪细胞分化和脂肪代谢中具有重要作用。本研究以猪肌内脂肪细胞为试验对象,利用Sirt1激动剂、抑制剂及RNA干扰技术和超表达技术探究Sirt1对猪肌内脂肪前体细胞分化和肌内脂肪细胞脂肪分解的影响,进一步通过基因芯片技术筛选肌内脂肪前体细胞中Sirt1调控基因。主要研究结果如下:  1.猪肌内脂肪前体细胞的分离、鉴定及Sirt1超表达载体的构建选取3头5-7日龄仔猪,取背最长肌,利用差速贴壁法获得猪肌内脂肪前体细胞。结果显示:分离得到的细胞形态正常。诱导培养后,油红O染色、BODIPY染色结果表明细胞中有脂滴出现。PCR鉴定结果表明,脂肪前体细胞标志基因PPARγ、 LPL、CEBPβ在细胞中均有表达。提示:猪肌内脂肪前体细胞分离成功。同时,构建了Sirt1超表达载体,将合成的Sirt1全长基因和pcDNA3.1(+)表达载体进行双酶切,利用T4连接酶将酶切后的目的基因和表达载体进行连接,双酶切和测序结果表明,Sirt1超表达载体构建成功。  2.Sirt1对猪肌内脂肪前体细胞分化及肌内脂肪细胞脂肪分解的影响在肌内脂肪前体细胞中,50μM、100μM、200μM Sirt1抑制剂NAM处理细胞24小时,均不同程度抑制Sirt1 mRNA表达,细胞分化相关基因PPARγ、脂肪分解相关基因ATGL、HSL mRNA表达降低;同时,50μM、100μM Sirt1激动剂RES处理细胞24小时,50μM RES处理组与对照组基因表达差异不显著,100μM RES显著促进Sirt1 mRNA表达,细胞分化相关基因PPARγ、脂肪分解相关基因ATGL、HSL mRNA表达升高。进一步利用Sirt1干扰载体转染细胞,处理24小时后,Sirt1 mRNA表达显著降低(P<0.01),同时抑制PPARγ、ATGL、HSL mRNA表达(P<0.01);Sirt1超表达载体转染细胞24小时后,Sirt1 mRNA表达显著升高(P<0.01),同时促进PPARγ、ATGL、HSL mRNA表达(P<0.01)。在成熟的肌内脂肪细胞中,100μM NAM处理细胞24小时,抑制Sirt1 mRNA表达(P<0.05),PPARγ、ATGL、HSL mRNA表达降低(P<0.05)。100μM RES处理细胞24小时,促进Sirt1 mRNA表达(P<0.01),PPARγ、ATGL、HSL mRNA表达升高(P<0.05)。以上结果提示:Sirt1可以通过调控脂肪代谢因子PPARγ等的基因表达促进肌内脂肪前体细胞分化和肌内脂肪细胞脂肪分解。  3.筛选肌内脂肪前体细胞中Sirt1调控基因首先,用G418筛选稳定转染Sirt1干扰载体和超表达载体的细胞。利用Real-time PCR和Western blot检测稳定转染细胞的Sirt1 mRNA和蛋白表达水平。与阴性对照相比,稳定转染Sirt1干扰载体的细胞,Sirt1 mRNA表达显著降低(P<0.01);与阴性对照相比,稳定转染Sirt1超表达载体的细胞,Sirt1 mRNA表达和蛋白水平显著升高(P<0.01)。提示:稳定转染细胞筛选成功。在此基础上,利用稳定转染Sirt1干扰载体和阴性对照载体的细胞进行基因芯片分析,筛选得到差异表达2倍以上基因共154个,表达量升高基因76个,表达量降低基因78个,并且筛选得到PPAR通路及相关基因FABP3、LPL和SCD1,转染Sirt1干扰载体后,FABP3、LPL和SCD1基因表达显著降低(P<0.01),抑制脂肪细胞分化。同时,稳定转染Sirt1超表达载体和阴性对照载体的细胞进行基因芯片分析,筛选出差异表达2倍以上基因共84个,表达量升高基因24个,表达量降低基因60个。并且,稳定转染Sirt1超表达载体后,FABP3、aP2和SCD1等基因显著升高(P<0.05)。提示:Sirt1可能通过调控PPAR信号通路中基因的表达影响肌内脂肪前体细胞分化。  综上所述:在猪肌内脂肪前体细胞和肌内脂肪细胞中,Sirt1正调控PPARγ、ATGL、HSL mRNA表达,促进脂肪前体细胞分化和肌内脂肪细胞脂肪分解。  
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