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脂肪组织在机体能量代谢中发挥关键作用,其沉积失调可引起机体的代谢紊乱。而脂肪细胞增殖分化过程又是脂肪在机体内沉积的关键环节,所以要改善脂肪沉积状况必须清楚在此过程中的关键调节因子并对这些因子进行调控。过去的研究表明在3T3-L1前脂肪细胞系分化过程中线粒体大量发生,线粒体功能异常会导致脂肪的异常沉积或分化受阻(脂肪沉积减少),因此线粒体在脂肪细胞中的具体作用还不清楚。并且过去对线粒体的研究多集中在脂肪细胞分化的前期和成熟期,对脂肪细胞分化过程中线粒体的时序发育变化研究较少。以往的研究还表明在几个不同组织的线粒体能量代谢及生成中PGC-1β转录共活化因子起重要作用,且在分化的脂肪细胞中表达量显著升高,但PGC-1β是否调节白色脂肪细胞分化及此过程中的线粒体发生和功能,需要进行深入的研究。本论文采用细胞与分子生物学技术以及生化检测等(包括体外细胞培养技术、电镜、HPLC、半定量RT-PCR、流式细胞术及荧光免疫组化)方法研究了大鼠前体脂肪细胞中线粒体的发育规律及相关基因的时序表达变化,并分析了分化转录因子PPARγ激动剂罗格列酮对线粒体发育的影响;以及线粒体功能损伤对脂肪细胞分化的影响;检测了PGC-1家族基因的时序表达情况;最后采用检测基因功能的经典手段沉默和超表达的方法分析了PGC-1β对大鼠前体脂肪细胞线分化及粒体发育的影响并探讨了其调节机理。本研究为进一步揭示前体脂肪细胞分化过程中线粒体发育规律,寻找新的影响脂肪沉积的基因及控制肥胖和多种代谢疾病治疗的研究提供资料和依据。共获得了如下的研究结果:1.线粒体的数目以及功能相关基因PGC-1β、Cyt c和MDH的表达随分化进行增加,而ATP合成随分化进行表达量下降。2. PPARγ激动剂罗格列酮促进了脂肪细胞的分化,增加了线粒体的数目和线粒体的嵴含量。显著促进了线粒体基因MDH,Cytc,PGC-1βmRNA的表达量,线粒体的氧化呼吸功能增强。进一步表明线粒体与脂肪细胞分化间的密切关系。3.2-4μmol/L的线粒体呼吸链抑制剂鱼藤酮可减少ATP合成量,使大鼠前体脂肪细胞的分化显著受阻;线粒体呼吸链损伤使PGC-1βmRNA表达量下调;并显著下调脂肪细胞分化转录因子C/EBPα、SREBP-1c和PPARγ的表达,FAS的表达也明显降低,但LPL的表达未发生变化;4. PGC-1β基因被敲除后,线粒体功能基因MDH, NRF1和CPT1转录水平显著下降,ATP生成明显减少,且甘油三酯合成量明显减少,PPARγ、SREBP-1c分化转录因子及标志基因FAS表达量下调,表明线粒体的生物合成可由PGC-1β通过影响其功能基因的表达来实现,并能调控脂肪细胞甘油三酯的合成。5.超表达PGC-1β促进3T3-L1前体脂肪细胞的分化;并且PGC-1β是通过促进线粒体基因CPT1和MDH及分化标志基因的PPARγ和FAS mRNA表达来实现的。综上所述,线粒体发育在脂肪细胞的分化过程中有一定的规律性,并且为脂肪细胞的分化过程提供能量保证。分化转录因子PPARγ激动剂罗格列酮使线粒体的功能增强,证明了线粒体与脂肪细胞分化间具有密切关系。线粒体的功能损伤使脂肪细胞的分化受阻这进一步证明了线粒体在脂肪细胞分化中的作用。PGC-1家族中仅PGC-1β随脂肪细胞分化表达量明显升高;PGC-1β基因干扰后显著抑制了线粒体相关基因表达和ATP的生成,由此可以证明PGC-1β对白色脂肪细胞的线粒体发育起重要的调控作用;同时,PGC-1β基因干扰后显著抑制了甘油三酯的合成,表明其作用的机理是通过抑制线粒体的生物合成及脂肪细胞分化的关键基因的表达来实现的。在3T3-L1脂肪细胞中的超表达PGC-1β的结果,进一步验证了PGC-1β在脂肪细胞分化中的调节作用。