【摘 要】
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肉品质的不断提升是畜牧业发展永恒的追求目标,脂肪沉积能力的改善是提升肉品质和营养价值的关键因素之一。动物的脂肪组织是重要的储能器官和内分泌器官,主要负责机体多余能量的储存和代谢,同时分泌多种细胞因子,参与机体生理功能的调控。同源框基因（Homeobox genes）是一类重要发育转录因子,能在脂肪沉积、扩张和体脂分布的命运决定中发挥调控作用。Hoxa5作为Hox家族的重要成员之一,已被在多各部位的
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:U1804106）；
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肉品质的不断提升是畜牧业发展永恒的追求目标,脂肪沉积能力的改善是提升肉品质和营养价值的关键因素之一。动物的脂肪组织是重要的储能器官和内分泌器官,主要负责机体多余能量的储存和代谢,同时分泌多种细胞因子,参与机体生理功能的调控。同源框基因（Homeobox genes）是一类重要发育转录因子,能在脂肪沉积、扩张和体脂分布的命运决定中发挥调控作用。Hoxa5作为Hox家族的重要成员之一,已被在多各部位的脂肪组织中所检测。通过参与脂肪组织的增殖、分化、转分化、凋亡以及细胞炎症等活动,调节脂肪组织的功能。线粒体-内质网膜接触（MERC）是细胞器间接触通讯的典型代表,除了为细胞器间的交流传递信号外,还能够为胞内大量的生化反应提供场所。前人研究表明,MERC在机体Ca2+稳态、脂质代谢、线粒体功能、免疫等方面都发挥着重要的作用。然而,关于Hoxa5能否调节脂肪组织中MERC的功能,目前尚未有报道。本研究通过在肥胖模型鼠和脂肪细胞中过表达/干扰Hoxa5,利用超速离心机分离脂肪组织MERC,结合RT-PCR、Western Blot等分子技术,探究了高脂饮食对小鼠脂肪细胞MERC的形成和其正常功能发挥的影响,系统研究了Hoxa5通过脂肪细胞MERC调节产热以及改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗的分子机制,取得结果如下:1.Hoxa5缓解高脂饮食诱导的脂肪细胞中MERC结构和功能障碍高脂饮食导致脂肪细胞MERC增加,系链蛋白STING、PACS-2、Sigma-1R、Mfn-2的mRNA和蛋白表达均显著增加（p<0.05）;过表达Hoxa5后,高脂小鼠脂肪细胞中线粒体-内质网接触比例明显降低,STING、PACS-2、Sigma-1R、Mfn-2的RNA和蛋白表达也显著降低（p<0.05）。高脂饮食导致脂肪细胞发生内质网应激,GRP78、CHOP、IRE1α的mRNA和蛋白表达明显增加（p<0.05）;过表达Hoxa5后GRP78、CHOP、IRE1α的mRNA和蛋白表达显著降低（p<0.05）。此外,高脂饮食导致小鼠脂肪组织MERC组分中Ca2+通道蛋白IP3R的表达显著增加（p<0.05）,细胞内Ca2+水平显著上升;过表达Hoxa5后IP3R表达水平明显下降,胞内Ca2+显著减少（p<0.05）。上述结果证明,Hoxa5能够缓解脂肪细胞中高脂饮食诱导的MERC结构和功能障碍。2.Hoxa5通过抑制cGAS-STING通路促进脂肪组织能量代谢Hoxa5通过抑制cGAS-STING及其下游TBK1、PKA磷酸化促进脂肪组织产热。过表达Hoxa5后产热相关基因PGC-1α、UCP1、PRDM16等的mRNA和蛋白表达量显著升高（p<0.05）,线粒体合成基因Tfam、Nrf1、Nrf2的表达也显著升高（p<0.05）,小鼠腹股沟脂肪组织的脂肪细胞与对照组相比明显变小（p<0.05）。高脂饮食导致小鼠腹股沟脂肪组织的脂肪细胞cGAS-STING通路被激活,cGAS、STING表达显著升高（p<0.05）;过表达Hoxa5后cGAS、STING的mRNA和蛋白水平显著降低（p<0.05）,并且cGAS-STING通路下游TBK1和IRF3的磷酸化水平也显著降低（p<0.05）,UCP1、Nrf2等的表达明显恢复（p<0.05）。以上结果表明,Hoxa5能够通过抑制cGAS-STING通路及其下游TBK1、PKA的磷酸化促进脂肪组织产热。3.Hoxa5调控脂肪组织胰岛素抵抗的机制研究活体和分子试验结果表明,高脂饮食导致小鼠体重显著增加（p<0.05）,葡萄糖耐量和胰岛素耐量明显降低（p<0.05）,腹股沟脂肪组织中AKT蛋白的第473位丝氨酸的磷酸化水平显著降低（p<0.05）,急性胰岛素刺激也未能诱导AKT的磷酸化（p>0.05）,小鼠发生胰岛素抵抗;过表达Hoxa5后AKT蛋白及其下游GSK-3β蛋白的磷酸化水平明显回复（p<0.05）。高脂饮食导致钙通道蛋白IP3R1、VDAC的mRNA和蛋白表达水平显著升高,胞内Ca2+水平显著升高（p<0.05）;过表达Hoxa5后,IP3R1、VDAC的表达和胞内Ca2+水平明显恢复（p<0.05）。以上结果表明,Hoxa5能够通过激活AKT抑制钙通道蛋白IP3R1、VDAC的表达,调节胞内Ca2+流动,进而缓解高脂饮食诱导的胰岛素抵抗。综上所述,Hoxa5能够缓解高脂饮食诱导的脂肪细胞MERC功能障碍,抑制cGAS-STING通路其下游TBK1、PKA蛋白的磷酸化,促进脂肪细胞的产热,调控AKT-IP3R1-GSK-3β通路和胞内Ca2+流动,缓解高脂诱导的胰岛素抵抗。本试验系统研究了Hoxa5通过脂肪组织线粒体-内质网膜接触调节能量代谢的分子机制,为改善畜禽脂肪沉积能力,提高肉品质以及预防代谢性疾病提供一定理论依据。
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