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目前肥胖在全世界呈流行趋势。肥胖既是一个独立的疾病,又是Ⅱ型糖尿病、心脑血管疾病、高血压、中风和癌症的危险因素,被世界卫生组织列为导致疾病负担的十大危险因素之一。在我国,随着经济水平的发展,肥胖人数也在持续的增多。医学界认为,造成人体肥胖的主要原因是能量的摄入大于消耗。有研究发现,脂肪组织不仅能储存能量,还对于内分泌、代谢及感染信号的整合以及维持机体能量的稳定都发挥重要的作用。脂肪组织分泌的生物活性物质如瘦素(Leptin,Lep)、脂联素(Adiponectin,APN)、抵抗素(Resistin,Res)、肿瘤坏死因子α(tumornecrosis factor alpha,TNF-α)等,统称脂肪因子,这些脂肪因子通过自分泌、旁分泌和内分泌的方式参与了与肥胖相关的各种并发症的发生。
APN是脂肪组织分泌的主要细胞因子之一,具有调节体内能量平衡、糖脂代谢、抗炎症、抗动脉硬化和抗纤维化等多种作用。APN对能量代谢的调控主要表现为促进脂肪和葡萄糖的氧化,抑制脂肪和葡萄糖的生物合成。研究表明,肥胖者每单位重量脂肪组织分泌APN的能力有所降低,并且血浆APN浓度和APN基因表达均显著低于正常对照。
沉默信号调节因子1(Silent information regulator1,Sirt1)是酵母沉默信号调节因子2(Silent information regulator2,sir2)在人体内的同源体,是Sirtuin家族中的一员。Sirtuin蛋白广泛分布于细胞内外,对诸多生理和病理过程起到调节作用,如细胞增殖、炎症反应和新陈代谢等。Sirt1有使过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferative activated receptors,PPARs)去乙酰化和降低PPARγ基因表达的作用。人类PPARγ基因主要作用是调节脂肪细胞生成和分化,同时增加靶组织对胰岛素的敏感性。研究证实,PPARγ激活剂可以促进人体内APN的分泌。
烟酰胺(Nicotinamide,NAM)是氮杂环吡啶的衍生物,它在人体内能够由烟酸转变而来。NAM参与大量的生物反应,为脂质代谢、组织呼吸的氧化作用和糖原分解所必须,它还与细胞增殖、分化、衰老、凋亡、代谢和修复紫外线免疫损伤等过程密切相关。Avalos等研究发现,NAM是哺乳动物Sirt1的非竞争性的抑制剂,其活性水平可以直接影响Sirt1的功能发挥。
白藜芦醇(Resveratrol,RSV)是广泛存在于葡萄酒、水果和中药中的一种自然多酚化合物,它具有抗氧化、抗炎症和抗胰岛素抵抗等多种特性。有研究表明,RSV可以活化生物体内的Sirt1进而使Sirt1发挥保护机体、抵抗各种应激和炎症反应的作用,它是目前发现的最好的天然Sirt1激活剂。
综上所述,本研究以人脂肪组织来源间质干细胞(human adipose tissue-derivedstromal cells,hATSCs)为媒介,诱导其向人脂肪细胞分化,令人成熟脂肪细胞暴露于NAM和RSV,检验这两种物质对Sirt1、PPARγ及APN基因表达的影响,以探讨NAM和RSV是否能通过改变Sirt1和PPARγ基因进而改变人脂肪细胞APN基因的表达,以达到改变内源性APN生成的目的,为调控人类脂肪代谢和防治肥胖的发生发展理论依据。
目的:
原代分离培养hATSCs,诱导其向脂肪细胞分化,使其暴露于NAM和RSV,观察NAM和RSV对人脂肪细胞APN基因表达的作用,探讨NAM和RSV对Sirt1和PPARγ基因表达的可能影响,为将来进行干预或治疗肥胖提供理论依据。
方法:
取剖腹产手术产妇的腹部皮下脂肪组织,分离hATSCs,传代培养至第三代,使其暴露于NAM和RSV24h、48h和72h,MTT实验检测NAM和RSV对hATSCs增殖/毒性的影响,以确定对成熟脂肪细胞干预的适宜浓度。向第三代(P3)hATSCs中加入诱导分化液,诱导其向脂肪细胞分化,当细胞分化率超过90%开始对脂肪细胞施加不同干预浓度的NAM和RSV,继续诱导分化培养4天。RT-PCR法检测NAM和RSV对脂肪细胞Sirt1、PPARγ和APN基因表达的影响。
结果:
1、hATSCs的原代培养初分离的细胞接种4h后开始贴壁,约24h后细胞开始伸展,呈成纤维细胞样梭形,生长有方向性。约5~9天后细胞可传代,传代后细胞仍呈成纤维细胞样生长。
2、诱导hATSCs向脂肪细胞分化(油红O染色、苏木精染色)
把持续诱导9~12天左右的hATSCs油红O染色和苏木精染色。经油红O染色后可见,汇合的细胞因收缩而形成网状结构,胞质内有大量油红O染色颗粒存在。苏木精复染,细胞核呈深蓝色。
3、MTT法检测NAM暴露对hATSCs增殖/毒性的影响当NAM浓度范围在0~25mmol/L时,对hATSCs增殖的影响差异无统计学意义(P>0.05);当NAM的浓度≥50mmol/L时,对hATSCs出现细胞毒性作用。
4、MTT法检测RSV暴露对hATSCs增殖/毒性的影响当RSV浓度范围在0~25μmol/L时,对hATSCs增殖的影响差异无统计学意义(P>0.05);当RSV浓度范围在25~50μmol/L时,可抑制hATSCs的增殖;当RSV浓度>50μmol/L时,随着RSV浓度的进一步加大则表现出促进hATSCs增殖的作用。
5、NAM和RSV对成熟脂肪细胞成脂相关基因表达的影响(1) NAM和RSV干预成熟脂肪细胞对Sirt1基因表达的影响NAM干预成熟脂肪细胞下调了Sirt1基因的表达水平,与0浓度相比差异有统计学意义(P<0.01); RSV干预成熟脂肪细胞上调了Sirt1基因的表达水平,与0浓度相比差异有统计学意义(P<0.01)。
(2) NAM和RSV干预成熟脂肪细胞对PPARγ基因表达的影响NAM干预成熟脂肪细胞上调了PPARγ基因的表达水平,与0浓度相比差异有统计学意义(P<0.05); RSV干预成熟脂肪细胞下调了PPARγ基因的表达水平,与0浓度相比差异有统计学意义(P<0.01)。
(3) NAM和RSV干预成熟脂肪细胞对APN基因表达的影响NAM干预成熟脂肪细胞上调了APN基因的表达水平,与0浓度相比差异有统计学意义(P<0.01);RSV干预成熟脂肪细胞下调了APN基因的表达水平,与0浓度相比差异有统计学意义(P<0.01)。
结论:
NAM和RSV可能通过调节Sirt1和PPARγ基因的表达,引起原代培养的人皮下脂肪细胞APN基因表达的改变。