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哺乳动物体内脂肪组织主要分为白色脂肪组织(white adipose tissue,WAT)和褐色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)。其中白色脂肪组织主要通过甘油三酯储能。而褐色脂肪组织则是一种非常特化的产热器官,它主要通过线粒体内膜上的解偶联蛋白-1(Uncoupling protein-1,UCP1)将脂肪酸氧化与ATP产生解偶联,把能量直接以热的形式散失。随着研究的不断深入发现,冷诱导可以使白色脂肪组织中产生一种“brown-like”的米色脂肪细胞(Beige adipocyte),这一变化称为WAT的“褐变”。这种细胞富含线粒体,表达BAT特有产热基因—UCP1。因此激活BAT,诱导米色脂肪细胞出现,消耗脂肪产生的热量,增加能量支出,具有十分重要的抵抗肥胖的作用。本论文以中缅树鼩(Tupaia belangeri)为研究对象,分别从基础生理学、PEP/CT扫描、脂肪组织的形态学研究和流式细胞术对冷驯化下中缅树鼩脂肪组织的变化进行研究。不仅为建立以树鼩为试验动物的肥胖模型提供了多种新的试验方法和基础数据,还为以BAT为靶器官治疗人类肥胖等代谢疾病提供了生理生态学基础。本论文主要分为以下四个部分:(1)冷驯化对中缅树鼩体重、脂肪组织重量、UCP1基因表达量、血液生理生化指标变化的影响:随着冷驯化时间的延长中缅树鼩体重、“典型”WAT重及含量、“典型”BAT重及含量和UCP1表达量都成逐渐增加。体内白色脂肪的大量堆积主要导致了体重的增加。而“典型”BAT含量及UCP1表达量的增加说明,中缅树鼩通过增加产热来应对寒冷环境的胁迫。血液生理生化指标变化:冷驯化组中缅树鼩常用血常规指标中白细胞、血红蛋白、红细胞、血小板与对照组相比均无显著差异。而冷驯化组中缅树鼩血生化中葡萄糖、谷草转氨酶显著高于对照组,谷丙转氨酶、谷氨酰胺转移酶则极显著高于对照组。冷驯化下中缅树鼩血液葡萄糖的增加可能说明,树鼩通过增加能量摄入,增加产热维持机体能量平衡抵抗冷胁迫。而可能正是由于大量高能量食物的摄入,增加了中缅树鼩肝脏代谢负担,对其肝脏代谢功能产生了不良影响。(2)冷驯化下中缅树鼩PET/CT扫描成像研究:本实验首次利用PET/CT对中缅树鼩脂肪组织代谢活性进行了探讨,并通过不同的药物浓度梯度实验首次成功获取中缅树鼩的最佳注射浓度为110-160μci,此时能够获得最有效的示踪剂辐射值。随着冷驯化时间的延长,冷驯化0d、28d、49d中缅树鼩褐色脂肪组织的pet/ct扫描成像差异显著。冷驯化28d时颈部、肩胛、腋下等“典型”bat的平均suv值与对照组相比差异显著,至49d时分别增加了10.4倍、9.8倍、13.65倍。结果说明在冷驯化下,中缅树鼩通过增强bat产热活性,来提高产热应对冷胁迫。冷驯化28d中缅树鼩腹股沟、腹部大网膜、肠系膜等“典型”wat的平均suv值与对照组相比差异显著,至49d时分别增加了5.5倍、2.56倍、5.17倍。这说明冷驯化使中缅树鼩“典型”wat增加了18f-fdg的吸收值,意味着此时树鼩“典型”wat中可能产生了米色脂肪细胞或褐色脂肪细胞。(3)冷驯化下中缅树鼩脂肪组织的形态学研究:在苏木素—伊红染色切片中可以发现,随着冷驯化时间延长,与对照组相比,冷驯化组中缅树鼩腋下褐色脂肪细胞中脂肪滴明显变小,且分布在血管周围的相对更小。腹部皮下白色脂肪组织也发生了明显的变化。对照组树鼩腹部皮下wat的细胞中央有一大脂滴,为典型的单泡脂肪细胞。而随着冷驯化时间的延长冷驯化28d组中分化具有小脂滴的多泡脂肪细胞。而在冷驯化7周时,多泡小脂滴的脂肪细胞数量明显增多。这说明冷驯化改变了褐色和白色脂肪细胞的形态。在免疫组织化学染色切片中发现:bat的阳性表达为黄褐色,冷驯化0d组树鼩腋下的黄褐色区域较少,这说明bat表达较少。随着冷胁迫时间延长,冷驯化组树鼩同一组织部位的黄褐色面积越来越大,而且可以清晰看到黄褐色颜色加深,说明经冷驯化增加了ucp1的表达。在冷驯化时中缅树鼩通过增加典型bat中ucp1的表达来增加产热,并通过毛细血管的运输为机体提供热量,以应对冷胁迫。随着冷驯化时间的延长,冷驯化组中缅树鼩腹部大网膜上的白色脂肪细胞也发生了改变,不仅脂肪细胞中脂滴变小,而且在一些细胞中出现了ucp1黄褐色阳性区域,这些细胞极有可能是冷驯化诱导出来的米色脂肪细胞。首次发现了冷驯化诱导中缅树鼩腹部大网膜的wat中米色脂肪细胞的形态学证据。在免疫荧光切片中可以发现:bat中ucp1阳性表达为红色荧光。对照组中缅树鼩bat中ucp1的表达较少几乎没有,而冷驯化组中缅树鼩腋下bat中的ucp1阳性荧光更亮,很可能是线粒体的聚集结果。冷驯化组腹部大网膜的白色脂肪组织中发现一些UCP1表达的阳性红色荧光部分,冷驯化诱导很有可能了米色脂肪细胞的出现。应证了免疫组化切片中冷诱导中缅树鼩WAT中米色脂肪细胞的形态学证据。(4)冷驯化下中缅树鼩脂肪细胞的流式分析:本实验首次成功探索出了利用中缅树鼩脂肪组织流式样品的制作方法,首次利用流式细胞术对冷驯化下中缅树鼩脂肪细胞进行对比分析。冷驯化28d时中缅树鼩腹部大网膜、腹股沟等WAT的单一R1群中有5.70%的细胞显示为UCP1阳性。至49d时WAT中出现了新的细胞群R2群。其中R1群有69.64%的细胞显示为UCP1阳性,R2有95.28%的细胞显示为UCP1阳性。冷驯化使WAT中出现UCP1表达阳性的细胞群。综上所述,冷驯化不仅使中缅树鼩BAT组织增生、产热活性增强,还诱导了其WAT中米色脂肪细胞的出现。所以,中缅树鼩在冷驯化下通过增强BAT产热活性,并产生米色脂肪细胞,来增加产热,以应对冷环境。同时由于米色和褐色脂肪细胞中UCP1产热消耗大量能量,对体重调节具有重要意义。怎样安全有效的诱导WAT中具有功能活性的米色脂肪细胞,已然成为治疗人类肥胖等代谢综合征的热点问题。