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研究目的:低氧运动能够改善脂代谢,降低血脂水平,抑制脂肪酸合成,促进脂肪酸分解和氧化,具有明显的降体重、减体脂的作用。本研究采用iTRAQ蛋白质组学技术高通量、高效率地鉴定及筛选低氧运动环境下肥胖大鼠肝脏组织中差异蛋白的表达情况,从整体水平上对影响低氧运动脂肪代谢的差异蛋白和信号通路进行系统研究。通过蛋白质组学发现Wnt/β-catenin信号通路可能参与了低氧运动的脂肪代谢,因此在mRNA和蛋白水平验证Wnt/β-catenin信号通路在低氧运动脂肪形成中的作用,并开展DNA甲基化的研究,从而进一步完善低氧运动影响脂肪形成和脂肪代谢的理论体系。研究方法:本研究构建了肥胖大鼠模型,分为常氧安静组、低氧安静组,常氧运动组,低氧运动组,低氧浓度13.6%(相当于海拔3500米),运动组用水平跑台进行耐力训练,训练强度常氧组25 m/min,低氧组20 m/min,持续运动1h/d、5d/w,共4周。采用iTRAQ蛋白质组学技术对低氧安静组和常氧安静组,低氧运动组和常氧运动组的肥胖大鼠肝脏组织中的差异表达蛋白进行了筛选。通过WB验证PPAR信号通路、Wnt信号通路、脂肪酸分解等蛋白信号通路相关蛋白FABP4、CacyBP/SIP、ACAA1蛋白的表达变化情况。通过Real time PCR和WB检测Wnt/β-catenin信号通路相关分子mRNA和蛋白变化情况。采用简化表达亚硫酸盐测序RRBS技术对低氧运动组与常氧运动组的DNA进行高通量测序分析,分析并筛选出两组标本的Wnt/β-catenin信号通路相关基因DNA的CpG岛和DMR情况。研究结果:结果一:1.低氧和运动降低了肥胖大鼠体重、脂体比、Lee’S指数、TC、TG和LDL-C,可以改善肥胖大鼠的血脂水平,降低体脂,低氧运动的效果最为显著。2.常氧安静组和低氧安静组之间有70个蛋白质表达存在显著性差异,其中,33个蛋白质上调表达,37个蛋白质下调表达。低氧运动组和常氧运动组有110个显著差异表达的蛋白质,其中,61个蛋白质上调表达,49个蛋白质下调表达。3.KEGG分析显示:在常氧安静组和低氧安静组,有14条信号通路发生了显著性变化,在常氧运动组和低氧运动组,有11条信号通路发生了显著性变化。4.FABP4低氧安静组、常氧运动组和低氧运动组比常氧安静组蛋白表达量显著性升高,CacyBP/SIP在低氧运动时表达量显著降低,ACAA1在低氧运动组表达量显著升高,这些蛋白可能参与了肥胖大鼠低氧及低氧运动下的脂肪代谢。结果二:1.低氧运动组比常氧运动组Wnt/β-catenin信号通路下游相关分子c-myc、β-catenin的mRNA表达量显著升高(p<0.05),APC、GSK3β的mRNA表达量显著降低(p<0.05),CCND1低氧运动比常氧运动表达没有显著性变化。2.低氧运动组比常氧运动组Wnt/β-catenin信号通路相关分子c-myc、β-catenin蛋白表达量显著升高(p<0.05)。结果三:1.比较分析低氧运动肥胖大鼠和常氧运动肥胖大鼠全基因组DNA的CpG岛发生甲基化的基因有675个具有显著差异性,213个DMR差异区域,低氧运动组比常氧运动组的甲基化高1.1%。2.Wnt信号通路相关的基因,CpG启动子甲基化明显的位点包括:Fzd2、Fzd9、Wnt16、Wnt2b、Sfrp2、Sfrp1、Sox2、Sox1等,DMR甲基化明显的差异区域包括:cdc、Fzd10、Gsk-3β、PI3k、Wnt16、Wnt6。Wnt信号通路相关的基因CpG和DMR甲基化明显。研究结论:1、通过iTRAQ蛋白质组学分析:常氧安静组和低氧安静组有70个蛋白质有显著性差异,有14条信号通路发生了显著变化;低氧运动组和常氧运动组有110个蛋白质有显著性差异,有11条信号通路发生了显著变化。2、Wnt/β-catenin信号通路在低氧运动环境下肥胖大鼠脂肪形成中被激活,Wnt/β-catenin信号通路参与了低氧运动肥胖大鼠的脂肪形成和脂肪代谢。3、比较分析低氧运动肥胖大鼠和常氧运动肥胖大鼠全基因组DNA的CpG岛发生甲基化的基因有675个具有显著差异性,213个DMR差异区域。Wnt信号通路相关的基因CpG和DMR甲基化明显。