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脂肪组织功能紊乱是引起肥胖症及相关代谢疾病的重要因素。脂肪组织扩张通常是通过固有脂肪细胞的肥大(hypertrophy)和新的脂肪细胞的产生(hyperplasia)以及随后的脂肪生成来实现的。在机体营养过剩条件下,脂肪组织不再产生新的健康的脂肪细胞,而促使固有的脂肪细胞不断肥大。肥大的脂肪细胞分泌的促炎症因子增多,抗炎症因子减少,从而引起机体的系统性慢性炎症和胰岛素抵抗。这些研究表明健康的脂肪组织扩张是调节脂肪组织功能紊乱的潜在调节机制,并能够改善肥胖症及相关代谢疾病。因此,研究脂肪生成的分子机理有利于寻找肥胖症及相关代谢疾病的新治疗靶点。脂肪生成是一个精密协调的生物学过程,一系列的转录级联反应以及大量转录调节因子参与其中。本课题组前期研究发现成纤维细胞生长因子(FGF-1)能有效的促进人前体脂肪细胞的定向和分化;基因芯片和随后的功能研究鉴定了新的成脂调节因子BAMBI和CPX-1,分别为脂肪生成的负向和正向调节因子。进一步的通路分析建立了新的FGF-1-BAMBI-PPARγ/CPX-1成脂调节通路。为了拓展这一成脂调节通路并筛选新的FGF-1和BAMBI下游调节因子,本研究以人SGBS前体脂肪细胞(PAs)为研究模型,进行RNA-Seq和功能研究,获得以下主要研究结果:1.RNA-Seq共筛选出1526个差异表达基因。FGF-1处理组筛选出598个差异表达基因,其中131个基因依赖于PPARγ。BAMBI干扰组筛选出54个差异表达基因,其中20个位于FGF-1下游且有12个依赖于PPARγ。生物信息学分析发现RNA-Seq鉴定的多个基因是已知成脂调节通路的相关基因,包括Wnt通路、Klf通路、Hedgehog通路相关基因以及ECM成分和调节因子。2.Interferome家族是FGF-1和BAMBI干扰调控基因中含量最为丰富的基因家族。598个FGF-1调控基因中检测到49个interferome基因,占据所有FGF-1调控基因的8%,而其中又有42个基因被FGF-1处理下调,占FGF-1-interferome nexus的86%。3.鉴定5个FGF-1-interferome nexus基因(IFI44L、IFI27、ISG15、HERC6和IFIT1)为脂肪生成的负调节因子。在FGF-1-BAMBI-PPARγ/CPX-1通路中位于FGF-1、BAMBI和PPARγ的下游。体外分别干扰5个nexus基因均导致SGBS PAs脂肪生成增加,包括脂质积累增多和成脂标志基因PPARγ、Adiponectin、AdipoR2和Glut4表达上调。4.鉴定ACTA2、ANKRD1和CPA4为脂肪生成的负调节因子。其中ACTA2和ANKRD1位于FGF-1和BAMBI下游且不依赖于PPARγ,CPA4位于FGF-1下游且不依赖于BAMBI和PPARγ。功能研究结果显示干扰这3个基因均导致SGBS PAs脂质积累增加以及成脂标志基因PPARγ、Adiponectin、AdipoR2和Glut4的表达上调。5.鉴定CDK1、ADIRF和HHIP为脂肪生成的正调节因子,以不依赖于BAMBI/PPARγ的方式被FGF-1上调。功能研究结果显示干扰这3个基因均导致SGBS PAs脂质积累减少以及成脂标志基因表达下调。6.5个FGF-1-interferome nexus基因在一个男性肥胖群体皮下脂肪组织中的表达与脂肪组织胰岛素抵抗(ATIR)和皮下脂肪面积(VAT)显著负相关,而与肝脏和肌肉胰岛素敏感性(HIS&MIS)显著正相关。相反的是,5个炎症基因CD68、CD11b、CD11c、HO-1和MCP1在皮下脂肪组织中的表达则刚好相反,与ATIR和VAT显著正相关,而与MIS显著负相关。这些结果表明5个FGF-1-interferome nexus基因在皮下脂肪组织中的表达与胰岛素敏感性的增加以及脂肪的异位积累减少密切相关,且与5个炎症基因表达趋势相反。7.脂肪生成负调节因子CPA4在皮下脂肪组织中的表达与ATIR、VAT和肝脏脂肪含量(%LF)显著正相关,而与HIS和MIS显著负相关;而脂肪生成正调节因子ADIRF在皮下脂肪组织中的表达与ATIR和%LF显著负相关,与MIS显著正相关。这些结果表明CPA4在皮下脂肪组织中的表达与胰岛素敏感性的减弱以及脂肪的异位积累增加密切相关,而ADIRF则刚好相反。本研究成功筛选并鉴定了5个FGF-1-interferome nexus基因、ACTA2、ANKRD1和CPA4为脂肪生成负调节因子,而CDK1、ADIRF和HHIP为脂肪生成正调节因子,并证明5个FGF-1-interferome nexus基因、CPA4和ADIRF与机体胰岛素敏感性和脂肪组织异位积累密切相关。这些研究结果拓展了我们对FGF-1成脂调节通路的理解和认识,且与机体胰岛素敏感性的相关性分析增加了成脂调节因子的临床相关性,为研究肥胖症相关的胰岛素抵抗、2型糖尿病等代谢性疾病的治疗提供了重要的理论依据。