LKB1抑制脂肪生成和分化的機(jī)制研究.pdf

1、近幾十年來(lái)，全球肥胖人口的比例呈逐年上升趨勢(shì)，肥胖逐漸成為全球范圍內(nèi)的流行性疾病，威脅著人類(lèi)的健康。肥胖與許多疾病的發(fā)生息息相關(guān)，如2型糖尿病、脂肪肝等代謝性疾病和心血管疾病等循環(huán)系統(tǒng)的疾病等。肥胖發(fā)生的原因除了基因突變、能量平衡失調(diào)，也包括脂肪生成和分化的異常。下丘腦作為高級(jí)中樞，參與能量和代謝平衡的調(diào)節(jié)，也可以調(diào)節(jié)脂肪的生成，在肥胖的形成過(guò)程中發(fā)揮了作用。AMP依賴(lài)的蛋白激酶(Adenosine5’-monophosphate(AM

2、P) activated protein kinase，AMPK)可以監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)的能量狀態(tài)，在能量不足時(shí)被活化，進(jìn)而引起下游信號(hào)通路活性的改變。Leptin、insulin和ghrelin等激素可以通過(guò)調(diào)節(jié)下丘腦和外周組織內(nèi)AMPK的活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)能量平衡。最近研究表明，肝激酶B1(LiverKinaseB1，LKB1)在脂肪生成和分化過(guò)程中有重要的調(diào)節(jié)作用，但具體機(jī)制不明。LKB1-STRAD-MO25異源三聚體可以通過(guò)磷酸化的方式激

3、活 AMPK，并且是其激活的必備條件。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)肥胖大鼠下丘腦和脂肪組織內(nèi) LKB1表達(dá)下調(diào)，這可能與肥胖的發(fā)生相關(guān)。本研究旨在探討中樞和外周的LKB1在脂肪生成和分化過(guò)程中的作用及相關(guān)機(jī)制。
　　本研究分為三部分：
　　1、高脂飼料喂養(yǎng)SD大鼠，建立食源性肥胖模型。16周后，高脂組(high fat diet，HF)大鼠根據(jù)體重進(jìn)一步分為食源性肥胖組（diet induced obesity，DIO）和肥胖抵抗組

4、（diet resistant，DR）；普通飼料喂養(yǎng)的大鼠作為對(duì)照組（chow feed， CF）。建模期間監(jiān)測(cè)大鼠體重和進(jìn)食量。雙能X線(xiàn)法檢測(cè)大鼠體內(nèi)fat mass和lean mass的質(zhì)量并計(jì)算百分比。Western Blot方法檢測(cè)大鼠中樞（下丘腦）和外周（脂肪組織）內(nèi)LKB1和AMPK蛋白的表達(dá)，并檢測(cè)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路的活性。Western

5、Blot方法檢測(cè)下丘腦內(nèi)黑皮素受體3（melanocortin receptor3，MC3R）蛋白的表達(dá)。初步認(rèn)識(shí)中樞和外周的LKB1及下游信號(hào)與體重和脂肪含量之間的關(guān)系。
　　2、構(gòu)建過(guò)表達(dá)LKB1的重組腺相關(guān)病毒（adeno-associated virus，AAV），并對(duì)SD大鼠進(jìn)行第三腦室內(nèi)注射，在中樞內(nèi)過(guò)表達(dá)LKB1。注射過(guò)表達(dá)LKB1病毒的大鼠分為高（H）、中（M）、低（L）3個(gè)劑量組，注射對(duì)照病毒的大鼠作為對(duì)照（V）

6、組。腦室內(nèi)注射后監(jiān)測(cè)大鼠體重和進(jìn)食量至第6周。雙能X線(xiàn)法檢測(cè)大鼠體內(nèi)fat mass和lean mass的質(zhì)量并計(jì)算百分比。Western Blot方法檢測(cè)下丘腦內(nèi)LKB1和AMPK蛋白的表達(dá)，以及MC3R、MC4R蛋白的表達(dá)。進(jìn)一步探討中樞過(guò)表達(dá)LKB1對(duì)外周脂肪生成的作用及相關(guān)機(jī)制。
　　3、構(gòu)建過(guò)表達(dá)LKB1和沉默LKB1的3T3-L1單克隆細(xì)胞系，并用胰島素、地塞米松和1-甲基-3-異丁基-黃嘌呤（3-Isobutyl-1

7、-Methylxanthine，IBMX）對(duì)細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)分化。油紅O染色方法檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的含量。Western Blot方法檢測(cè)前脂肪細(xì)胞因子-1（preadipocyte factor1，Pref-1）和過(guò)氧化物酶體增生物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptorγ，PPARγ）蛋白的表達(dá)，以及LKB1和AMPK蛋白的表達(dá)及mTOR通路的活性。探討LKB1對(duì)前脂肪細(xì)胞成脂性分化能

8、力的作用及作用機(jī)制。
　　本研究結(jié)論如下：
　　1、高脂飼料導(dǎo)致DIO大鼠脂肪組織的質(zhì)量增加，進(jìn)而體重增加。DIO大鼠下丘腦和脂肪組織內(nèi) LKB1/AMPK信號(hào)受損，mTOR通路異常激活，最終可導(dǎo)致大鼠肥胖的發(fā)生，但二者導(dǎo)致肥胖發(fā)生的機(jī)制不同。中樞 LKB1受損可能參與了LR的形成，而外周LKB1受損則可以導(dǎo)致脂肪堆積。
　　2、DR大鼠可以保持相對(duì)正常的脂肪組織的質(zhì)量和含量，體重相對(duì)降低。DR大鼠可以維持脂肪組織內(nèi)

9、mTOR通路的正?；钚?，并激活下丘腦內(nèi) AMPK和黑皮素系統(tǒng)，這是其維持正常的體重和脂肪含量的重要原因。
　　3、中樞過(guò)表達(dá) LKB1后可以降低大鼠的體重，主要是由于減少軀干的脂肪含量。中樞過(guò)表達(dá)LKB1后下丘腦內(nèi)AMPK和黑皮素系統(tǒng)的活性均顯著增加。故 AMPK和黑皮素系統(tǒng)參與介導(dǎo)了 LKB1在中樞的作用，即中樞長(zhǎng)期過(guò)表達(dá)LKB1可以通過(guò)激活下丘腦的AMPK和黑皮素系統(tǒng)最終減少外周脂肪的生成。
　　4、在3T3-L1前脂肪