肽酶抑制蛋白16调控脂肪来源间充质干细胞化成脂肪细胞的分子机制

作     者：杨芸 

作者单位：南京医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔祥清

授予年度：2017年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：PI16 MSC 脂肪细胞分化 肥胖 转录调控 AKT 

摘      要：背景:目前无论发达国家或者中国,肥胖病人比例和流行程度已经成为一个严重公共卫生问题,因为过度肥胖病人常常继发多种并发症,如心血管疾病、2型糖尿病、高血压、癌症等。肥胖是一种常见的慢性代谢疾病,主要表现在脂肪细胞的增大或者脂肪细胞增多的病理表现。其中脂肪组织除了储存和调动能量外,也是一个重要内分泌器官调节全身代谢水平。脂肪组织中除绝大部分成熟的脂肪细胞外,还包括如巨噬细胞、成纤维细胞、间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCS)和脂肪前体细胞。所有这些细胞都位于血管基质部分(Stromal vascular fraction,SVF),不同脂肪组织中,血管基质部分决定了细胞种类和表型的差异。在遗传、环境、饮食等因素作用下改变血管基质特定微环境,间充质干细胞和脂肪前体细胞呈现出增殖潜能并向成熟的脂肪细胞分化。脂肪细胞分化是一个复杂多步的过程,涉及一系列转录因子调控关键蛋白表达和促进脂肪细胞发育。对于发育调控研究机制愈加深入,疾病发病机制解释更加宽广的基础上。尤其在脂肪组织中发现一种新的转录因子肽酶抑制蛋白16(Peptidase Inhibitor 16,PI16),PI16拥有调节细胞外基质功能并作为转录因子参与多种基因的表达。因此,以脂肪间充质干细胞作为研究对象,深入探索PI16在脂肪细胞分化中作用,为寻找肥胖防治新靶点、新机制提供新思路,并可能为肥胖及相关代谢类疾病提供潜在分子靶点。目的:本研究的主要目的:1.通过观察检测PI16在脂肪间充质干细胞及其诱导分化为脂肪细胞、高脂饮食(High fatdiet,HFD)诱导肥胖小鼠脂肪组织中表达特征,2.观察PI16过表达对于HFD诱导肥胖小鼠功能影响,3.研究PI16对于间充质干细胞成脂分化的影响,并探索其调控成脂分化的机制,4.探索肥胖中脂肪分化机制影响和临床治疗的潜在新靶点。方法:1.通过提取原代人内脏脂肪、大鼠皮下脂肪和内脏脂肪来源的间充质干细胞使用经典的“鸡尾酒方案:胰岛素、地塞米松、罗格列酮、1-甲基-3-3异丁基黄嘌呤(IBMX)诱导各类间充质干细胞分化为成熟脂肪细胞,2.高脂饮食诱导肥胖小鼠,获取皮下和内脏脂肪组织,采用Western Blot技术检测PI16在脂肪细胞、HFD小鼠脂肪组织中表达水平,3,体外采用PI16腺病毒感染间充质干细胞,油红O染色观察成脂分化后脂滴形成情况,定量检测成熟细胞中甘油三酯和胆固醇含量,4.检测参与脂肪细胞分化关键基因(PPARγ、C/EBP-α、FAS、ACC、FABP4)蛋白表达水平。结果:***16在原代人和大鼠脂肪来源的间充质干细胞,诱导分化第三天中呈现低表达模式,***16在HFD诱导肥胖小鼠中,皮下,棕色,内脏脂肪组织中表达量低于正常饮食喂养的小鼠,3.与WT野生型小鼠在HFD诱导肥胖后相比,PI16转基因小鼠葡萄糖耐量实验及胰岛素耐量实验各时间点血糖明显改善,4.过表达PI16明显抑制间充质干细胞诱导的成熟脂肪细胞脂滴形成状态,5.过表达PI16明显减少甘油三酯、胆固醇合成,6.过表达PI16下调脂肪分化关键基因PPARγ、C/EBP-α、FAS、ACC、FABP4蛋白水平的表达,7.过表达PI16抑制经典的胰岛素信号通路,抑制PTEN和AKT表达量,8.并抑制促脂肪分化的P38的磷酸化,增强Erk和Jnk磷酸化,抑制成脂分化的作用。结论:1.通过检测发现PI16在不同脂肪细胞和肥胖小鼠中低表达,提示PI16的确与肥胖相关,***16明显改善HFD诱导的体重增加和糖代谢功能,***16过表达抑制原代人间充质干细胞成脂分化,***16通过抑制PTEN和AKT表达从而抑制经典的脂肪分化胰岛素信号通路,***16通过促进Erk和Jnk的表达,抑制P38表达调节MAPK通路从而抑制脂肪分化过程。