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随着社会的发展,生活和医疗水平的提高,女性的平均寿命逐渐延长,越来越多的女性步入老龄化,绝经后骨质疏松和肥胖这两种女性常见的退行性疾病的发病率日益增多,伴随骨折、胰岛素抵抗及2型糖尿病风险显著增高,严重影响了绝经后妇女的身体健康和生活质量。因此妇女绝经后骨质疏松和肥胖的预防及治疗已成为当今全球医学研究的重要领域。妇女绝经后最显著的特点是雌激素水平降低。一方面,绝经期激素环境的变化导致机体成分和脂肪分布的改变。卵巢功能的丢失促进饮食依赖脂肪组织面积的增加和伴随的代谢综合症,导致脂肪细胞肥大、脂代谢紊乱及脂肪组织的炎症,形成脂肪肝。另一方面,雌激素减少促进RANKL(NF-κB受体活化因子配体)诱导破骨细胞的分化,破骨细胞凋亡减少,破骨细胞数目明显增多,促进骨吸收;同时,成骨细胞生成减少,成骨细胞凋亡增加;骨髓基质细胞和成骨细胞上OPG(骨保护素)表达降低,RANKL表达升高,导致骨吸收增加,最终调控体内骨形成与骨吸收之间的动态平衡打破,导致绝经后骨质疏松的发生。研究表明,AMPK(腺苷酸活化蛋白激酶)参与对脂肪细胞脂代谢的调节,调节脂肪的生成,调控脂肪细胞因子和炎症,活化AMPK抑制脂肪组织的炎症,进一步增加胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗。同时,新的研究表明,AMPK信号通路在骨生理发挥重要作用。体内活化AMPK抑制破骨细胞分化,促进骨形成,改善骨质疏松。Lee et al等人明确了一个新的有生物活性的线粒体来源的肽MOTS-c,该肽为16个氨基酸,在线粒体基因组编码;MOTS-c靶组织为肌肉,通过叶酸嘌呤通路调节代谢;MOTS-c通过AMPK调节胰岛素敏感性和代谢稳态,阻止年龄依赖和高脂饮食诱导的胰岛素抵抗以及饮食诱导的肥胖。目的(1)探讨MOTS-c在OVX小鼠体内是否改善脂代谢紊乱、脂肪肝等代谢综合症;(2)探讨MOTS-c在OVX小鼠体内是否减少骨丢失以及对破骨细胞分化和成骨细胞分化的影响;(3)阐明MOTS-c作用的分子机制。方法和结果(1)建立SHAM、OVX及OVX+MOTS-c三组,术后第二天腹腔注射给药,5mg/kg,1次/天,观察MOTS-c对机体整体作用。结果显示,OVX术后12周子宫萎缩,重量减轻,OVX模型建立成功。同时,与OVX组比较,MOTS-c给药组小鼠体重减轻、摄食增加,表明MOTS-c在体内发挥作用。(2)MOTS-c对OVX小鼠脂代谢异常改善作用。代谢指标及组织学观察:结果表明,与OVX比较,MOTS-c减少棕色脂肪、内脏脂肪及皮下脂肪脂滴的大小,减轻肝脏脂滴堆积,改善脂肪肝。同时,MOTS-c组葡萄糖注射30min后血糖以及甘油三酯、游离脂肪酸明显低于OVX组。此外,MOTS-c保护线粒体微细结构,促进线粒体产热。(3)MOTS-c对OVX小鼠脂代谢异常保护作用的机制研究。内脏脂肪和棕色脂肪检测p-AMPK的表达。结果表明,OVX后棕色脂肪和内脏脂肪p-AMPK的表达均减弱,MOTS-c治疗后p-AMPK的表达均上调。建立MEF向脂肪细胞分化模型,MOTS-c干预以及加Compound C(AMPK抑制剂)后观察p-AMPK的表达。结果表明,MOTS-c干预p-AMPK的表达上调,但Compound C干预后p-AMPK的表达减弱。观察MEF细胞在胰岛素、棕榈酸、雌激素受体抑制剂、MOTS-c以及Compound C作用后p-AKT的表达的变化。结果表明,胰岛素干预后p-AKT表达较对照组明显增加,加棕榈酸后p-AKT表达较加胰岛素组明显减弱,在此基础上再加入雌激素受体抑制剂后,p-AKT表达减弱较棕榈酸组更为明显。然而,当加入MOTS-c 10μM后,p-AKT蛋白表达明显高于雌激素受体抑制剂组,再加入AMPK抑制剂Compound C后p-AKT蛋白表达较MOTS-c组显著降低。(4)MOTS-c减少OVX小鼠骨丢失。Micro-CT及骨组织切片HE、TRAP染色。结果表明OVX术后12周骨丢失模型建立成功,与OVX组比较,MOTS-c给药组BMD、Tb.Th.、Tb.N.及BV/TV较O VX组显著升高。(5)MOTS-c抑制BMMs向破骨细胞分化。MOTS-c干预BMMs向破骨细胞分化以及小鼠间充质干细胞系C3H10T1/2向成骨分化。结果表明MOTS-c抑制BMMs向破骨细胞分化,但对C3H10T1/2向成骨分化作用不明显。(6)MOTS-c抑制BMMs向破骨细胞分化的分子机制研究。流式细胞仪观察MOTS-c对BMMs向破骨细胞分化胞内ROS产生的影响。结果表明MOTS-c减少胞内ROS产生。MOTS-c干预BMMs向破骨细胞分化,观察p-AMPK表达。同时,MOTS-c干预BMMs向破骨细胞分化同时加入Compound C,观察是否减弱MOTS-c对破骨细胞分化抑制作用。结果表明,与对照组比较,MOTS-c给药组p-AMPK表达明显增加,表明MOTS-c通过激活AMPK抑制破骨细胞分化。Compound C组破骨细胞形成的数目和面积较MOTS-c组明显增多,验证MOTS-c通过激活AMPK抑制破骨细胞分化。结论通过本课题的研究,我们发现MOTS-c改善OVX小鼠脂代谢紊乱,增加胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗;阐明其作用与激活AMPK和AKT密切相关。同时,MOTS-c减少OVX小鼠骨丢失,与MOTS-c抑制破骨细胞分化有关,并阐明MOTS-c抑制BMMs向破骨细胞分化与激活AMPK和减少破骨细胞分化中ROS的产生有关。