课件：从基因多态性到脂肪酸代谢.ppt

从基因多态性到脂肪酸代谢,肥胖在全球的流行,截止到2008年, 全球成人中 14.6亿超重(BMI 25 kg/m2) 5.02亿肥胖(BMI30 kg/m2) 约1.70亿儿童(18 岁)超重或肥胖,Finucane MM, et al. Lancet 2011; 377: 55767. Mendez MA, et al. Am J Clin Nutr 2005; 81: 71421.,中国肥胖患病率 2002年全国居民营养与健康状况调查,武阳丰等；中华预防医学杂志2005年9 月第39卷第5 期,患病率 （%）,WHO标准,中国人肥胖及糖尿病特点,腹型肥胖为主 相同BMI,内脏脂肪含量更多 易并发2型糖尿病及心脑血管病,苹果型,为什么？怎么办?,3-AR和瘦素等脂肪因子 脂肪酸代谢调控的关键酶,目前糖尿病肥胖研究领域两大重要靶点,临床研究 在人群水平上，探讨3-AR基因型及脂肪因子水平在汉族人群肥胖、糖尿病及血管并发症中的作用与影响因素并进行干预研究,动物研究 在动物模型水平，探讨重组瘦素对糖尿病大鼠的糖脂代谢及胰岛素抵抗的影响,组织及细胞研究 利用人体脂肪组织及脂质沉积的细胞模型，对异常脂质沉积的机制及干预进行探讨,研究思路,问题一,3肾上腺素能受体 在糖尿病肥胖中的作用如何,？,3肾上腺素能受体（3-AR）,3肾上腺素能受体是肾上腺素能受体家族中的一员 主要分布于脂肪组织, 在机体能量和脂肪恒定调控中起重要作用,非颤栗产热作用,促进脂肪分解,3-AR,棕色脂肪,白色脂肪,3肾上腺素能受体活性的降低,糖尿病肥胖的发生,3-AR基因突变是否与糖尿病肥胖的发生相关,？,肥胖及非肥胖的 糖尿病和对照人群,体重指数，腰围 腰臀比，体脂分析,ELISA法检测 脂肪因子水平,血糖血脂 糖化血红蛋白 胰岛素， 计算HOMA指数等,PCRRFLP法 检测基因型，分析 等位基因频率,统计分析3-AR基因型与肥胖，糖尿病 及血管并发症的关系，并探讨临床相关 影响因素,3-AR基因多态性 在肥胖、糖尿病及血管并发症中的作用,汉族人群3-AR基因Arg64多态等位频率明显高于白种人,3-AR基因分布特征,2型糖尿病3-AR基因Arg64变异携带者 胰岛素抵抗状态更明显，体重指数更大，特别是腹型肥胖明显,肥胖患者3-AR基因Arg64等位基因频率较体重正常者明显升高 21.54 VS 11.26,3-AR与T2DM和肥胖关系,3-AR与血管并发症的关系,3-AR基因Arg64变异携带者更易发生糖尿病肾病,组别,例数,基因型(%),等位基因频率(%),Trp64/Trp64 Trp64/Arg64 Trp64/Arg64 Trp64 Arg64,Normal 组 54 37（0.685） 17（0.315） 0 84.3 15.7 DM组 180 123（0.683） 53（0.295） 4（0.022） 83.1 16.9 DMN组 50 39（0.780） 10（0.200） 1（0.020） 88.0 12.0 DN组 52 26（0.500） 24（0.462） 2（0.038） 73.1 26.9 DR组 47 37（0.787） 9（0.192） 1（0.021） 88.3 11.7 DPN组 31 21（0.677） 10（0.323） 0 83.9 16.1, DN组与Normal组比较， DN组与DMN组比较，P0.05, ,DMN：糖尿病无血管并发症；DN：糖尿病肾病；DR：糖尿病视网膜病变；DPN：糖尿病神经病变,小结一,3-AR基因多态性与肥胖、尤其是腹型肥胖以及胰岛素抵抗相关，可能促进肥胖和2型糖尿病的发生和发展,3肾上腺素能受体是潜在的抗肥胖症和抗糖尿病的理想靶点。,问题二,瘦素 与糖尿病肥胖的关系如何,？,瘦素,近10余年最重要的脂肪因子之一,抑制食欲 增加能量消耗 影响脂肪合成,瘦素,脂肪和体重调节,调节摄食,细胞: 胰岛素分泌,肝脏: 肝糖输出,胃: 调节胃排空,骨骼肌: 葡萄糖摄取 脂肪： 脂解作用,大鼠糖尿病模型,给予重组瘦素,血糖血脂等代谢 指标，胰岛素等激 素水平,肥胖及非肥胖的 糖尿病和对照人群,体重指数，腰围 腰臀比，体脂分析,ELISA法检测 血清瘦素水平,血糖血脂 糖化血红蛋白 胰岛素， 计算HOMA指数等,统计分析血清瘦素水 平与肥胖，糖尿病及血管并发症的 关系，并探讨临床相关影响因素,饮食运动干预,瘦素 在肥胖、糖尿病及血管并发症中的作用及干预研究,体脂含量越高，腰围越大，胰岛素水平越高，瘦素水平越高。,多元逐步回归分析,瘦素与T2DM和肥胖的关系,血清瘦素水平与DM血管并发症的关系,2型糖尿病患者有血管并发症者血清瘦素水平显著高于无血管并发症组者,0,5,10,15,20,25,血管并发症（+）,血管并发症（-）,肥胖组,非肥胖组,*,*,血清瘦素,单纯性肥胖患者饮食控制加适当运动可有效降低体重和腰围，改善胰岛素抵抗及瘦素抵抗,饮食运动干预对胰岛素瘦素抵抗的影响,N=216例,重组瘦素治疗对糖尿病大鼠的影响,瘦素可影响STZ大鼠的血糖, 摄食，体重及胰岛素敏感性,小结二,瘦素抵抗参与肥胖,2型糖尿病及其并发症的发生和发展，与胰岛素抵抗相互关联 改善瘦素抵抗必将为肥胖症和糖尿病的治疗提供新的手段和新思路,具有广阔的前景。,问题三,脂质沉积的分子机制如何 游离脂肪酸代谢在其中作用如何,？,细胞内脂质沉积与肥胖,异位脂质沉积在糖尿病肥胖的发生发展中起关键作用 高游离脂肪酸作为脂肪代谢的枢纽是其中的始动因素，然而当游离脂肪酸浓度过高时，过量的游离脂肪酸导致脂肪酸代谢紊乱，异位脂质沉积发生。,过量游离脂肪酸,细胞膜,游离脂肪酸摄取,FA,酰基辅酶A, 氧化,CPT-1,甘油二酯,DGAT,甘油三酯合成,FABP4,细胞内脂质沉积,肥胖及糖尿病,游离脂肪酸代谢与细胞内脂质沉积,FABP4： 脂肪酸结合蛋白4 DGAT： 二酯酰甘油酰基转移酶 CPT1： 肉毒碱棕榈酰转移酶,人皮下及内脏 脂肪组织,微小样本同位素 标记测定局部脂肪 FFA吸收与释放能力,底物标记法，RT-PCR 及Western Blot测定 脂肪代谢酶活性及相关 蛋白水平,游离脂肪酸代谢通路及脂质沉积机制研究,组织水平,细胞内脂质沉积的关键：甘油三酯合成 二脂酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化甘油三酯合成的最后一步限速酶 活性如何调节？,DGAT在不同部位脂肪组织的活性,*,网膜脂肪的二脂酰甘油酰基转移酶(DGAT)活性更高,网膜脂肪,皮下脂肪,二脂酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化甘油三酯合成的最后一步限速酶。,游离脂肪酸代谢通路及脂质沉积干预研究,棕榈酸及 二甲双胍干预,构建巨噬细胞 脂质沉积模型,观察FOXO1-脂肪酸 结合蛋白4信号通路 作用,细胞水平,细胞内脂质沉积第一关：游离脂肪酸摄取 该过程主要由游离脂肪酸结合蛋白4(FABP4)介导，该蛋白如何调节? 细胞内脂质沉积如何减少？,-,250,棕榈酸 (0.1 mM),二甲双胍 (uM),500,-,+,-,+,+,100,+,二甲双胍对细胞内脂质沉积的影响,细胞水平,其机制？,Why？,棕榈酸显著增加细胞内脂质沉积,二甲双胍降低棕榈酸所致的细胞内脂质沉积，且呈剂量依赖性,+,+,-,+,棕榈酸(0.1 mM),-,-,FABP4 siRNA(100nM),-,+,作为介导游离脂肪酸摄取的关键酶，脂肪酸结合蛋白4是否参与高游离脂肪酸所致的细胞内脂质沉积 ？,细胞水平,脂肪酸结合蛋白4对细胞脂质沉积的影响,采用siRNA干扰技术沉默FABP4基因， 结果发现无论在基础状态还是高游离脂肪酸下，FABP4基因沉默能减少细胞内脂质沉积。 提示：脂肪酸结合蛋白4参与高游离脂肪酸所致细胞内脂质沉积的调节,如何调节？,基础状态,高游离脂肪酸状态,RT-PCR结果显示二甲双胍在转录水平调节脂肪酸结合蛋白4的表达,二甲双胍对脂肪酸结合蛋白4的调节作用,基因转录水平,何种转录因子参与其中的调节？,目前研究表明参与脂肪酸代谢调控的转录因子非常多，叉头状转录因子O1（forkhead transcription factor O1,FoxO1）作为Fox蛋白家族中的一员，常表达于肝脏，脂肪，骨骼肌等糖脂代谢活跃的器官。 FoxO1可参与多种脂代谢相关酶的调节，如脂蛋白脂肪酶（LPL）等，可能是肥胖与糖尿病发病的联系纽带。,FOXO1对脂肪酸结合蛋白4是否具有调节作用？,野生型,负显性型,-,持续激活型,Foxo1 质粒DNA,FABP4,-actin,A,FABP4,-actin,Foxo1 siRNA(100nM),棕榈酸 (0.1 mM),-,+,-,+,-,-,+,+,B,转录因子FOXO1是否参与二甲双胍对脂肪酸结合蛋白4表达的调节？,DNA转染基因过表达,siRNA基因沉默,FOXO1对脂肪酸结合蛋白4的调节作用,我们采用FOXO1质粒DNA过表达FABP4基因，发现野生型和持续激活型显著增加FABP4的表达，而负显性型显著降低其表达,采用siRNA沉默FOXO1，发现FOXO1siRNA可降低FABP4的表达，同时逆转棕榈酸所致的FABP4表达的升高,提示：转录因子FOXO1参与了二甲双胍对脂肪酸结合蛋白4表达调节,棕榈酸 (0.1 mM),-,-,二甲双胍 (250uM),DAPI核染色,FOXO1染色,合并,+,-,-,+,+,+,二甲双胍通过促进转录因子FOXO1核外排，降低其转录活性，而抑制脂肪酸结合蛋白4的转录,二甲双胍对FOXO1转录活性的影响,基础状态,高游离脂肪酸状态,二甲双胍抑制细胞内脂质沉积信号通路图,二甲双胍可通过促进FOXO1核外排，抑制其转录活性进而抑制游离脂肪酸结合蛋白4的表达，减少游离脂肪酸摄取，进而减少细胞内脂质沉积。,游离脂肪酸代谢通路及脂质沉积干预研究,棕榈酸及 AMPK激动剂干预,构建巨噬细胞 脂质沉积模型,观察AMPK-CPT1通路 对细胞内脂质沉积的影响,细胞水平,脂肪酸氧化调控关键位点：肉毒碱棕榈酰转移酶(CPT-1) CPT-1在细胞内脂质沉积中的作用如何？,脂肪酸氧化与细胞内脂质沉积,0uM,25uM,50uM,100uM,200uM,棕榈酸(uM),Palmitic acid (PA),0,25,50,100,200,C16H32O2,-actin,CPT-1,棕榈酸显著增加细胞内脂质沉积,结果:棕榈酸抑制肉毒碱棕榈酰转移酶（CPT-1）的表达 提示:棕榈酸可能通过抑制脂肪酸氧化增加细胞内脂质沉积,棕榈酸,脂肪酸氧化限速酶CPT-1的表达如何变化 ？,蛋白水平,如何逆转？,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)与细胞内脂质沉积,AMPK-细胞内“代谢感受器” 参与细胞代谢多过程,已证实AMPK可通过促进下游乙酰辅酶A羧化酶（ACC）失活增加CPT-1表达,脂肪酸氧化,脂质沉积,肥胖,AMPK能否通过增加CPT1表达，促进脂肪酸氧化，减少细胞内脂质沉积 ？,？,乙酰辅酶A羧化酶,乙酰辅酶A,丙二酰辅酶A,+,+,-,+,棕榈酸(0.1 mM),-,-,AMPK siRNA(100nM),-,+,细胞水平,采用siRNA干扰技术沉默AMPK基因， 结果发现无论在基础状态还是高游离脂肪酸下， AMPK基因沉默能增加细胞内脂肪沉积。 提示：AMPK可逆转高游离脂肪酸所致细胞内脂质沉积,基础状态,高游离脂肪酸状态,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)与细胞内脂质沉积,CPT-1过表达对脂肪酸氧化及细胞内脂质沉积的影响？ 何种转录因子参与其中的调节？ 体内动物实验？ CPT-1在白色脂肪组织棕色化中的作用？ 可以推测： CPT-1-肥胖防治的新靶点,研究仍在继续,瘦素抵抗参与肥胖,2型糖尿病高血压、冠心病、脑梗塞及肾病等多种并发症的发生和发展，与胰岛素抵抗相互关联,总 结,3-AR基因多态性存在种族差异，分布不同且与肥胖尤其腹型肥胖及胰岛素抵抗相关,脂肪酸代谢相关酶在内脏脂肪细胞及巨噬细胞脂质沉积中发挥一定作用，