S100A16通过Wnt/β-Catenin信号通路调节脂肪细胞分化及其机制研究

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目的:探讨S100A16在脂肪组织和细胞中的作用,进一步研究S100A16对肥胖产生和脂肪细胞分化的影响及其分子机制。  方法:动物实验:选用5周龄的脂肪组织特异性高表达S100A16的转基因小鼠模型(aP2-S100A16Tg-/+)和正常C57BL/6小鼠为实验对象,两种基因型的雄性小鼠各20只,再随机分为正常饮食和高脂饮食组,共4组:C57BL/6小鼠正常饮食组(n=10);C57BL/6小鼠高脂饮食组(n=10);aP2-S100A16Tg-/+小鼠正常饮食组(n=10);aP2-S100A16Tg-/+高脂饮食组(n=10),喂养12周。每周称量并记录小鼠体重,检测随机血糖。于小鼠5周龄和17周龄时进行腹腔葡萄糖耐量试验(IPGTT)及胰岛素耐量试验(ITT)。12周后处死小鼠先取血分离血清,并检测甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白及高密度脂蛋白等生化指标;并称量皮下及内脏脂肪重量,采用HE染色方法观察脂肪细胞形态;同时应用Western blot与QRT-PCR方法检测脂肪组织中S100A16及Wnt通路相关基因的表达情况。采用免疫荧光(IF)与免疫共沉淀(co-IP)检测S100A16与Wnt通路相关基因GSK-3β的相互作用关系。细胞实验:本课题组前期已构建好S100A16过表达质粒,以3T3-L1前体脂肪细胞和通过转染空载质粒得到的细胞为对照模型,通过细胞转染和药物筛选的方法得到S100A16高表达的3T3-L1细胞模型,这三组细胞再分别加入Wnt/β-Catenin信号通路抑制剂ICG001处理细胞,共六组细胞进行诱导分化,通过油红染色观察不同处理下3T3-L1前体脂肪细胞的分化程度。  结果:aP2-S100A16Tg-/+小鼠脂肪组织S100A16蛋白表达水平明显高于C57BL/6小鼠,这说明模型小鼠构建成功。相同饮食情况下aP2-S100A16Tg-/+小鼠与C57BL/6小鼠相比较,小鼠体重、脂肪湿重没有产生明显差异。高脂饮食使得血中甘油三脂、胆固醇、低密度脂蛋白及高密度脂蛋白这些脂代谢生化指标升高,而高脂饮食下的aP2-S100A16Tg-/+小鼠的胆固醇、低密度脂蛋白及高密度脂蛋白指标升高更为明显。脂肪组织HE染色显示相同饮食情况下aP2-S100A16Tg-/+小鼠比C57BL/6小鼠脂肪细胞体积大;在高脂饮食情况下,aP2-S100A16Tg-/+小鼠脂肪细胞的体积较对照组进一步增大。高脂饮食下的aP2-S100A16Tg-/+小鼠糖耐量异常及其胰岛素敏感性明显低于C57BL/6小鼠。高脂饮食能够上调S100A16蛋白表达量,同时随着S100A16表达量的增加,Wnt/β-Catenin信号通路的GSK-3β表达下降,β-Catenin表达增加。在细胞浆中,S100A16蛋白与GSK-3β蛋白相互结合。上调S100A16表达可以促进3T3-L1前体脂肪细胞内脂滴的形成,但当加入ICG001抑制Wnt通路后,脂质聚集明显减少。  结论:脂肪组织特异性高表达S100A16促进脂质聚集,引起小鼠糖耐量异常,以及促使小鼠形成胰岛素抵抗。高表达S100A16可以激活Wnt/β-Catenin信号通路。S100A16通过Wnt/β-Catenin信号通路促进脂肪细胞分化。
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