白色脂肪细胞棕色化相关药物的筛选及机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 毛刘锋 |
| 答辩日期 | 2014-10-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 广州生物院 |
| 导师 | 吴东海 |
| 关键词 | 肥胖 白色脂肪细胞棕色化 解偶联蛋白1 去氢骆驼蓬碱 荧光素酶 雌激素相关受体γ激活剂 PPARγ ERK的磷酸化 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 生物化学与分子生物学 |
| 其他题名 | Screening and mechanistic studies of browning compounds that cause phenotypic switch from white to beige adipocyte |
| 英文摘要 | 肥胖是由于体内过剩的能量在白色脂肪组织中过度堆积所致的慢性非传染性疾病。研究表明在一定条件下，白色脂肪组织中也可以出现能够表达解偶联蛋白1（uncoupling protein 1，UCP1）的细胞，这种现象被称为白色脂肪细胞的棕色化，而这种新的在功能上类似于棕色脂肪组织（brown adipose tissue，BAT）的细胞被称为米色脂肪细胞（beige）。白色脂肪细胞棕色化现象的发现为对抗肥胖提供了一种新的途径。UCP1是BAT重要的分子标记基因，也是白色脂肪细胞棕色化的指示基因，在研究BAT和白色脂肪细胞棕色化的过程中具有非常重要的作用。因此，我们通过转基因的方法在UCP1基因的最后一个外显子后面直接串联荧光素酶基因（luciferase）而成功构建了能够准确反应UCP1表达水平的荧光素酶敲入小鼠，这种小鼠能与UCP1基因共同表达和翻译，从而可以真实准确的反应UCP1蛋白表达水平。我们从这种小鼠分离出小鼠胚胎成纤维（mouse embryo fibroblast，MEF）细胞和白色前体脂肪细胞，按照特定的方法在体外分化为成熟的白色脂肪细胞，然后用不同的药物处理48小时，用检测荧光素酶活力的方法或荧光素酶体外成像的方法可以很方便的测定出UCP1的表达变化。用小鼠活体成像的方式进一步证明了阳性药物AM580和CL316243能够促进UCP1表达。同时，我们还发现UCP1在小鼠的耳下也有明显的表达，我们把这个新发现的脂肪组织称为uBAT。进一步研究，发现其是一种含有白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞的混合脂肪组织。这种检测方法具有简便、快速、准确、灵敏等许多优点，而且MEF细胞系比较容易大量获得，因此也可以开展药物高通量的筛选工作。从而更方便抗肥胖相关药物的开发以及内在机制的研究。 我们用这种方法对大量的药物进行了筛选，发现雌激素相关受体γ的激动剂E138具有使白色脂肪细胞棕色化的作用。进一步研究表明E138也可以上调线粒体功能相关蛋白的表达，这说明E138可能通过增强线粒体功能的方式促进白色脂肪细胞中UCP1的表达。这将为抗肥胖药物的开发和治疗提供一种新的药物靶点。 同时，我们用这种药物筛选平台也发现了一种药物即去氢骆驼蓬碱（Harmine）具有促进白色脂肪细胞棕色化的功能。Harmine为β-咔啉类生物碱，虽然很早应用于一些疾病的治疗中，但所具有的能够使白色脂肪细胞棕色化的作用还没有被报道。我们发现Harmine能够促进白色脂肪细胞中PPARγ的表达。通过RNA干扰的手段或PPARγ的小分子抑制剂抑制其在脂肪细胞中的表达，就可以显著降低Harmine所引起的UCP1表达升高。这说明Harmine是通过PPARγ途径来调节UCP1的表达。进一步研究发现Harmine也能促进白色脂肪细胞中ERK蛋白的磷酸化，而且用RNA干扰的方法或小分子抑制剂降低ERK上游基因MEK的表达，可以显著减少ERK的磷酸化、PPARγ和UCP1的表达。这说明ERK确实参与Harmine所引起的白色脂肪细胞棕色化的过程中。在动物水平上，我们用腹腔注射的方式每天给高脂喂养的小鼠给药2个月，发现Harmine能有效减缓小鼠体重的增加，改善小鼠的糖耐量异常和血脂紊乱水平，并提高胰岛素的敏感性，这与以往的研究是一致的。在体内实验中我们还发现Harmine能够促进白色脂肪组织和BAT中的UCP1的表达，并提高小鼠的能量代谢效率，这在一定程度上解释了Harmine能够减缓高脂喂养所引起的小鼠体重增加及改善小鼠葡萄糖耐量异常状态。这些体内数据与体外细胞水平的数据是一致的，说明Harmine是通过促进ERK和PPARγ的表达来发挥白色脂肪细胞棕色化作用的。我们的实验结果表明Harmine可以作为一种有效的抗肥胖药物及胰岛素增敏剂，从而在肥胖和糖尿病的治疗过程中发挥重要作用。同时我们的结果暗示其它具有类似分子靶标的药物，也可能会具有白色脂肪细胞棕色化的功能，这表明ERK-PPARγ途径是一种有效的治疗肥胖和胰岛素抵抗的方法。 |
| 学科主题 | 生物化学与分子生物学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 90 |
| 源URL | [http://ir.foo.ac.cn/handle/2SETSVCV/1039]  |
| 专题 | 中国科学院广州生物医药与健康研究院 |
| 作者单位 | 中国科学院广州生物医药与健康研究院 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 毛刘锋. 白色脂肪细胞棕色化相关药物的筛选及机制研究[D]. 广州生物院. 中国科学院研究生院. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：广州生物医药与健康研究院
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