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随着饮食习惯和生活方式的改变,肥胖问题,包括儿童肥胖问题,已经成为一个严重的社会问题。探索肥胖及其相关代谢综合症的发病机制,寻找减轻肥胖的有效干预措施成为一个迫切的研究问题。从细胞层面看,肥胖是由脂肪细胞数量增多和体积增大造成的。抑制脂肪细胞分化,增加脂肪消耗是抵抗肥胖的常规策略。 脂肪细胞由间充质干细胞或者脂肪前体细胞在适当刺激下分化而成。脂肪细胞分化是一个复杂精细的调控过程,涉及众多调控因子(如PPARγ和C/EBPs)和信号通路(如Wnt/β-catenin,PI3K/Akt和胰岛素信号通路)。miRNAs是一种重要的转录后调控因子,越来越多的miRNAs发现在细胞成脂分化过程中发挥作用。 成熟脂肪细胞主要包括以储存能量为主的白色脂肪细胞和以耗散能量为主的棕色脂肪细胞。白色脂肪细胞在适当的刺激下能够转换成具有棕色脂肪细胞耗能散热特征的褐色脂肪细胞,不仅能够通过消耗能量减少脂肪含量,还能缓解多余脂肪所造成的有害代谢障碍。白色脂肪细胞棕色化可能成为抵抗肥胖及其相关代谢障碍的有效策略。 目的: 1.对3T3-L1前体脂肪细胞分化过程中的转录基因数据(GSE20696)和miRNA数据(GSE20698)进行时间序列分析,筛选出可能影响脂肪分化的转录调控因子; 2.探索mmu-miR-206-3p及其靶基因c-Met在3T3-L1前体脂肪细胞分化过程中的作用; 3.研究EGCG对白色脂肪细胞棕色化的影响。 方法: 1.生物信息学分析:采用STEM(Short Time-Series Expression Miner)软件对3T3-L1前体脂肪细胞分化过程中的转录基因数据(GSE20696)和miRNA数据(GSE20698)进行时间序列分析;采用miRecords预测miRNAs的靶基因;采用DAVID(The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery)对特定表达模式基因簇进行功能注释和通路分析。 2.通过转染miRNA mimic,miRNA inhibitor和c-Met质粒进行功能缺失和获取实验,研究miR-206-3p及其靶基因c-Met的功能;采用油红O染料检测脂肪细胞内脂滴蓄积情况;用RT-qPCR和免疫印迹检测相关基因(PPARγ,C/EBPα,C/EBPβ,FABP4和c-Met)的表达情况。 3.通过线粒体示踪迹,免疫荧光,RT-qPCR和免疫印迹等方法研究EGCG对白色细胞棕色化的影响;采用MitoXpress-Xtra试剂盒测定细胞氧耗率,采用2-NBDG作为荧光探针检测葡萄糖摄取量,采用DCFH-DA检测细胞活性氧。 结果: 1.在GSE20696数据中筛选出435个单调递增基因和514个单调递减基因,在GSE20698数据中筛选出9个单调递增的有效miRNAs和17个单调递减的有效miRNAs;功能分析显示递增基因主要在mmu00280:Valine,leucine and isoleucinedegradation(FDR=9.02E-12), mmu00640: Propanoate metabolism(FDR=1.25E-05), mmu00071: Fatty acid metabolism(FDR=8.91E-04), mmu00020:Citrate cycle(TCA cycle)(FDR=0.00354), mmu03320:PPAR signaling pathway(FDR=0.00508)等通路中富集。 2.miR-206-3p在3T3-L1脂肪细胞分化过程中持续低表达,其主要靶基因c-Met持续高表达;miR-206-3p抑制脂肪细胞分化;c-Met促进Akt磷酸化,逆转miR-206对脂肪细胞分化的抑制作用;miR-206-3p可能通过c-Met/PI3K/Akt通路抑制脂肪细胞分化。 3.EGCG在3T3-L1细胞分化不同阶段具有不同作用,在3T3-L1前体脂肪细胞分化阶段EGCG抑制脂肪分化,而没有明显棕色化效果;在成熟脂肪细胞阶段EGCG能够促使白色脂肪细胞产生棕色化特征,如棕色化相关基因UCP1,PRDM16和PGC1α高表达,线粒体增多,多室小脂滴形态;EGCG对成熟脂肪细胞棕色化的效果能够被Akt siRNA和AMPK siRNA所阻断;EGCG能够促进成熟脂肪细胞氧耗率和葡萄糖摄取量,而降低活性氧含量。 结论: 1.利用GEO公共数据库中的数据进行生物信息学分析,筛选出一批在3T3-L1分化过程中发生特定规律变化的mRNAs和miRNAs,并进行通路富集分析; 2.miR-206-3p能够沉默c-Met,可能通过c-Met/PI3K/Akt通路抑制脂肪分化;过表达c-Met促进Akt磷酸化,能够逆转miR-206对脂肪细胞分化的抑制作用。 3.EGCG能够促进成熟脂肪细胞棕色化,改善能量代谢,为EGCG在抵抗肥胖及其相关代谢障碍提供新的思路。