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>25kg/m2)5.02亿肥胖(BMI>30kg/m2)

约1.70亿儿童(<18岁)超重或肥胖FinucaneMM,etal.Lancet2011;377:557–67.MendezMA,etal.AmJClinNutr2005;81:714–21.当前第1页\共有41页\编于星期二\23点中国肥胖患病率——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标准当前第2页\共有41页\编于星期二\23点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?当前第3页\共有41页\编于星期二\23点β3-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当前第4页\共有41页\编于星期二\23点临床研究在人群水平上，探讨ß3-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当前第5页\共有41页\编于星期二\23点问题一

β3肾上腺素能受体在糖尿病肥胖中的作用如何？当前第6页\共有41页\编于星期二\23点β3肾上腺素能受体（β3-AR）Β3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Β3-AR棕色脂肪白色脂肪Β3肾上腺素能受体活性的降低糖尿病肥胖的发生当前第7页\共有41页\编于星期二\23点

ß3-AR基因突变是否与糖尿病肥胖的发生相关

？当前第8页\共有41页\编于星期二\23点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PCR—RFLP法检测基因型，分析等位基因频率统计分析ß3-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ß3-AR基因多态性在肥胖、糖尿病及血管并发症中的作用当前第9页\共有41页\编于星期二\23点汉族人群β3-AR基因Arg64多态等位频率明显高于白种人等位频率0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20美国芬兰中国β3-AR基因分布特征当前第10页\共有41页\编于星期二\23点

2型糖尿病β3-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项目Trp/TrpTrp/ArgWHR0.87±0.020.90±0.03BMI(kg/m2)24.14±2.0725.89±2.27HOMA-IR1.42±0.261.61±0.23肥胖患者β3-AR基因Arg64等位基因频率较体重正常者明显升高21.54VS11.26β3-AR与T2DM和肥胖关系当前第11页\共有41页\编于星期二\23点β3-AR与血管并发症的关系

β3-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/Trp64Trp64/Arg64Trp64/Arg64Trp64Arg64

Normal组5437（0.685）17（0.315）084.315.7DM组180123（0.683）53（0.295）4（0.022）83.116.9DMN组5039（0.780）10（0.200）1（0.020）88.012.0DN组5226（0.500）24（0.462）2（0.038）73.126.9DR组4737（0.787）9（0.192）1（0.021）88.311.7DPN组3121（0.677）10（0.323）083.916.1▲DN组与Normal组比较，▲

DN组与DMN组比较，P<0.05▲▲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：糖尿病神经病变当前第12页\共有41页\编于星期二\23点小结一β3-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β3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。当前第13页\共有41页\编于星期二\23点问题二瘦素与糖尿病肥胖的关系如何？当前第14页\共有41页\编于星期二\23点瘦素近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Β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：脂解作用当前第15页\共有41页\编于星期二\23点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当前第16页\共有41页\编于星期二\23点体脂含量越高，腰围越大，胰岛素水平越高，瘦素水平越高。

BetaBSEBp值%BodyFat0.2560.3780.1610.021Sex0.60712.0172.038<0.0001FINS0.1510.2030.0650.002Waist0.2150.2690.0950.005多元逐步回归分析瘦素与T2DM和肥胖的关系当前第17页\共有41页\编于星期二\23点血清瘦素水平与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0510152025血管并发症（+）血管并发症（-）肥胖组非肥胖组***血清瘦素当前第18页\共有41页\编于星期二\23点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例当前第19页\共有41页\编于星期二\23点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当前第20页\共有41页\编于星期二\23点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。

当前第21页\共有41页\编于星期二\23点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？当前第22页\共有41页\编于星期二\23点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。当前第23页\共有41页\编于星期二\23点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4DGAT：二酯酰甘油酰基转移酶CPT1：肉毒碱棕榈酰转移酶当前第24页\共有41页\编于星期二\23点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WesternBlot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？当前第25页\共有41页\编于星期二\23点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。当前第26页\共有41页\编于星期二\23点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？当前第27页\共有41页\编于星期二\23点-250棕榈酸(0.1mM)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，且呈剂量依赖性当前第28页\共有41页\编于星期二\23点++-+棕榈酸(0.1mM)--FABP4siRNA(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当前第29页\共有41页\编于星期二\23点Met(uM)PA(0.1mM)+---+++100250500050100150200250FABP4mRNA(%ofControl)********300RT-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？当前第30页\共有41页\编于星期二\23点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（forkheadtranscriptionfactorO1,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？当前第31页\共有41页\编于星期二\23点野生型负显性型-持续激活型Foxo1质粒DNAFABP4β-actinAFABP4β-actinFoxo1siRNA(100nM)

棕榈酸(0.1mM)-+-+--++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表达调节当前第32页\共有41页\编于星期二\23点棕榈酸(0.1mM)--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当前第33页\共有41页\编于星期二\23点FoxoREB脂肪酸结合蛋白4Foxo1脂肪酸结合蛋白4细胞内脂质沉积二甲双胍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。当前第34页\共有41页\编于星期二\23点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β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？当前第35页\共有41页\编于星期二\23点脂肪酸氧化与细胞内脂质沉积

0uM

25uM50uM

100uM200uM棕榈酸(uM)Palmiticacid(PA)02550100200C16H32O2

β-actinCPT-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β氧化限速酶CPT-1的表达如何变化？蛋白水平如何逆转？当前第36页\共有41页\编于星期二\23点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脂肪酸氧化葡萄糖转运甘油三脂合成脂解神经酰胺合成氧化应激线粒体功能失调NF-KB激活线粒体氧化酶已证实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