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脂联素是由脂肪细胞分泌的一种细胞因子,在哺乳动物的能量代谢调节中起着关键作用,具有促进葡萄糖摄取、脂肪酸氧化和改善胰岛素抵抗等多种功能。但是脂联素在鱼类中的研究还比较少。因此,在本研究中,我们首先克隆得到草鱼(Ctenopharyngodon idella)脂联素及其受体的全长cDNA序列,并对其进行序列结构分析、同源性比对和系统发育树分析。利用实时荧光定量PCR检测脂联素及其受体在草鱼中的组织分布情况,以及在口服葡萄糖耐量(OGTT)、胰岛素和胰高血糖素刺激以及脂多糖(LPS)和聚肌胞苷酸[poly(I:C)]刺激下的表达变化。通过大肠杆菌表达系统获得全长adiponectin A和adiponectin B蛋白,并进行蛋白纯化和鉴定。然后利用两种重组脂联素蛋白孵育原代肝细胞,并进行腹腔注射实验,研究脂联素对草鱼糖代谢的影响。主要结果如下:(1)从草鱼中获得了两种脂联素和两种脂联素受体的全长cDNA序列。获得的草鱼adiponectina的cDNA全长为1537 bp,其中ORF为777 bp,编码258个氨基酸。草鱼adiponectinb的cDNA全长为1497 bp,其中ORF为873 bp,编码290个氨基酸。两种脂联素的一级结构均包括4个部分,分别为信号肽、可变区、胶原结构域和球状结构域。进化树分析发现草鱼的adiponectin A和斑马鱼(Danio rerio)的adiponectin A以及香鱼(Plecoglossus altivelis)的脂联素单独聚为一支。而草鱼的adiponectin B和斑马鱼的adiponectin B以及虹鳟(Oncorhynchus mykiss)的脂联素聚为一簇,说明鲤科鱼类可能经过基因组复制产生了两种亚型的脂联素。克隆得到两种草鱼脂联素受体,分别为adip R1a和adipo R2,其中,adip R1a cDNA全长为2061 bp,其中ORF为1128 bp,编码375个氨基酸。草鱼adipo R2的cDNA全长为1523 bp,其中ORF为1071 bp,编码356个氨基酸。两者均为孕激素和adipo Q受体家族(PAQRs,progestin and adipo Q receptors family)的七次跨膜受体。进化树分析结果显示,脂联素受体聚为两支,分别为Adipo R1和Adipo R2,草鱼的脂联素受体分别与其它鱼类的同源基因聚为一簇。(2)组织表达差异性分析显示,草鱼adiponectina mRNA在心脏表达量最高,其次是脂肪、红肌和白肌,adiponectinb mRNA在草鱼心脏、红肌和白肌中的表达量较高。草鱼脂联素受体的mRNA在所检测的组织中均有表达。adipo R1a mRNA在脑和垂体中表达水平较高,adipo R2 mRNA则在脂肪组织和心脏中表达水平较高。在灌喂葡萄糖3 h后,草鱼血糖水平达到最高值,6 h后恢复到基础水平。糖耐量3h后,adiponectina mRNA和adiponectinb mRNA在心脏中的表达量显著升高,此时在红肌中,adiponectina mRNA的表达量显著降低。糖负荷12 h后,红肌中adiponectina mRNA和adiponectinb mRNA的表达量显著升高。在白肌中,糖负荷1 h后,adiponectina mRNA和adiponectinb mRNA的表达均显著降低。肝脏adipo R2 mRNA表达水平在糖负荷6 h后显著升高。在肌肉中,adipo R1b mRNA和adipo R2 mRNA表达水平在糖耐量过程中没有发生变化;而adipo R1a mRNA的表达水平在糖耐量3 h后则显著下降。胰岛素显著提高了草鱼肝细胞中adipo R1a、adipo R1b和adipo R2的转录水平,胰高血糖素处理6 h后,adipo R1a mRNA的表达水平略微下降。LPS和poly(I:C)刺激后,草鱼肝脏中脂联素受体(adipo R1a、adipo R1b和adipo R2)的mRNA表达水平显著升高,这三种受体在肌肉中的表达则略有下降或保持不变。此外,LPS促进了肾脏和脾脏中脂联素受体的表达,而poly(I:C)则上调了肾脏中adipo R1a mRNA的表达水平,促进了脾脏中adipo R2 mRNA的表达。(3)构建草鱼脂联素原核表达载体,并利用大肠杆菌进行表达,然后进行纯化、透析脱盐和超滤等一系列过程,获得了两种重组脂联素蛋白,并通过SDS-PAGE考染和Western blot验证目的蛋白。(4)离体实验中,用不同浓度的重组脂联素蛋白孵育草鱼原代肝细胞。结果发现,脂联素促进了糖酵解关键酶基因的表达,抑制了糖异生关键酶基因、糖原分解关键酶基因和glut2的mRNA表达,同时促进了ampkα1和ampkα2 mRNA的表达。在体实验中,用不同浓度的重组脂联素蛋白对草鱼进行腹腔注射实验。结果发现,脂联素可促进糖酵解关键酶和糖原合成关键的基因表达,同时促进了ampkα1和ampkα2的mRNA表达。另外,我们发现脂联素还可以降低草鱼的血糖和血清甘油三酯(TG)含量。综上所述,草鱼中有两种脂联素基因和三种脂联素受体基因;脂联素主要表达于心肌、肌肉和脂肪,而脂联素受体的分布比较广泛;糖负荷后,红肌中脂联素的表达水平显著升高;胰岛素和免疫应激能够显著上调脂联素受体的表达水平。此外,脂联素可能通过激活AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)信号通路,促进糖酵解关键酶mRNA的表达,并抑制糖异生关键酶mRNA的表达,从而调控草鱼肝脏的糖代谢,起到降血糖的作用。