脂肪细胞炎症反应与脂质代谢的交互作用及分子机制研究
肥胖作为一种慢性代谢疾病已经成为世界性的公共卫生难题。肥胖发病机制研究揭示了脂肪组织的营养过剩与免疫系统激活之间存在密切关系，二者的相互影响已经成为了学术界日益关注的核心问题之一。长期能量摄入过剩造成的肥胖会引起脂肪细胞的炎症反应，反之，长期的炎症反应会加重脂质代谢失衡影响肥胖和代谢综合征的进展，二者的交互影响最终导致脂肪细胞的功能障碍，引发肥胖相关的代谢性疾病。炎症反应和脂质代谢如何相互影响和调节，其详细的分子机制仍然模糊不清。搞清楚二者相互作用的平衡关系可以为防治现代生活方式下的各类代谢综合征提供理论基础和新的治疗思路，为药物的开发提供新的靶点。本研究通过体外构建脂肪细胞炎症模型和脂质合成增强模型，探讨脂肪细胞中炎症反应与脂质代谢的交互作用，明确脂肪细胞在促炎状态下脂质代谢的变化及脂质合成增加状态下炎症反应的变化。通过转录组分析，对筛选到的炎症反应关键调节因子NF-κB和脂质合成关键调节因子PPARγ的相互作用关系进行研究，并探讨二者的相互作用对脂肪细胞炎症反应和脂质合成交互影响的调节功能，最后检测在高脂喂养（Highfatdiet,HFD）小鼠体内靶向抑制NF-κB或PPARγ信号通路对HFD小鼠脂肪组织脂质代谢和炎症反应的影响及HFD小鼠肥胖状态的变化，通过代谢组分析，筛选小鼠肥胖改善过程中的关键代谢物，以期为肥胖及其相关代谢综合征的治疗提供新的分子靶点。 首先通过在体外实验中利用脂多糖（LPS）处理小鼠3T3-L1脂肪细胞构建炎症模型，油酸（OA）+棕榈酸（PA）共处理或硬脂酸（SA）单独处理细胞构建脂质合成增强模型，qPCR、ELISA检测炎症因子基因表达和分泌，油红O染色、甘油三酯（TAG）含量测定检测脂合成情况，Transwell检测巨噬细胞迁移情况，探讨炎症反应与脂质合成代谢的交互影响。同时，通过转录组分析LPS、OA+PA或SA分别处理脂肪细胞后的差异表达基因，确定调控脂肪细胞炎症反应和脂质合成的关键基因和信号通路。结果表明，LPS和长链脂肪酸（OA+PA或SA）均可以诱导脂肪细胞的炎症反应和脂合成增加，确认了细胞炎症环境下的适应性变化促进了脂肪生成，且LPS和长链脂肪酸共处理会加剧脂合成增加及增强巨噬细胞的迁移促进炎症反应的发展。转录组分析表明脂多糖/长链脂肪酸刺激脂肪细胞均可引起炎症反应与脂质代谢相关基因表达变化，并富集到二者交互作用的关键因子NF-κB和PPARγ信号通路。LPS和长链脂肪酸（OA+PA或SA）分别刺激脂肪细胞均可上调NF-κB和PPARγ信号通路的活性，预示二者对脂肪细胞炎症反应和脂质代谢交互作用具有调节功能。 其次在脂肪细胞中通过基因沉默或激活剂/抑制剂处理，分别对NF-κB和PPARγ进行功能缺失或激活，ELISA检测炎症因子含量，油红O染色、TAG测定检测脂合成情况，qPCR、WesternBlot检测炎症反应和脂合成相关基因的表达，探究PPARγ在LPS诱导炎症反应中的调节作用及NF-κB在OA+PA或SA分别诱导的脂质合成增加中的调节作用。结果表明，LPS刺激脂肪细胞，促进PPARγ表达和脂质合成增加，同时PPARγ表达的增加也可以调节NF-κB的活化，进而促进炎症反应的发生；而OA+PA或SA分别刺激脂肪细胞，可以活化NF-κB，调节炎症反应，同时NF-κB活化可以调节PPARγ的表达，进而促进脂质合成。进一步通过酵母双杂交实验表明NF-κBp65与PPARγ具有直接的相互作用关系，这种相互作用介导了脂肪细胞的炎症反应和脂质合成的交互影响。PPARγ在调节脂质合成增加的同时也可上调LPS诱导的炎症反应，NF-κB在调节炎症反应的同时也可上调OA+PA或SA分别诱导的脂质合成增加。 最后在体内实验中，利用高脂饮食饲喂C57BL/6J小鼠构建肥胖小鼠模型，通过血清学、组织学、qPCR、代谢组学等实验手段评估抑制剂处理抑制NF-κB或PPARγ对肥胖小鼠炎症和脂合成的影响，验证分子机制并检测上述药物（抑制剂）靶点对肥胖的预防和治疗作用。结果显示，抑制NF-κB显著下调了HFD小鼠的炎症反应，同时减轻了小鼠体重及脂肪组织的脂质合成；抑制PPARγ，在降低HFD小鼠体重及脂肪组织脂质合成的同时也减轻了小鼠体内的炎症反应。脂肪组织代谢组分析显示，抑制NF-κB或抑制PPARγ均可以促进HFD小鼠的脂解，同时筛选到调节脂解的关键代谢物Adenosine和CyclicAMP。 总之，本研究通过在脂肪细胞中探究炎症和脂质合成代谢的交互影响及分子机制，证明了炎症反应和脂合成增加具有相互促进作用，NF-κB与PPARγ通过直接的相互作用介导了这一过程，PPARγ在调节脂质合成增加的同时也可上调LPS诱导的炎症反应，NF-κB在调节炎症反应的同时也可上调OA+PA或SA诱导的脂质合成增加的现象。最后通过HFD小鼠体内靶向抑制NF-κB或PPARγ信号通路验证了上述结果，抑制NF-κB或PPARγ均可以减轻HFD小鼠的炎症反应和脂质合成，并通过代谢组学筛选到了关键的代谢物，为后续靶向NF-κB和PPARγ的互作机制治疗肥胖症提供了新的依据。
脂肪细胞;分子机制;炎症反应;脂质代谢;NF-κB;PPARγ
内蒙古大学
博士
微生物学
王志钢
2022
中文
R589.2
2022-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）