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Mark4对高脂诱导肥胖和胰岛素抵抗发生的调控及机制

作　者: 田亮
导　师: 孙超
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 动物营养与饲料科学
关键词: Mark4 肥胖 胰岛素抵抗 细胞凋亡
分类号: R589
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


Mark4,即Par-1d/MarkL1,是MAP/微管亲和力调控激酶超家族(MARKs)成员。MARKs激酶家族包括四个成员即Par-1c/Markl, Par-1b/Mark2/Emk, Par-1a/Mark3/C-TAK1,和Par-1d/MARK4/KarkL1。MARKs可在神经系统中调控微管结合蛋白MAP tau,通过从微管上解离tau而调节细胞微管网络的稳定性。另外,MARKs在哺乳动物细胞极性调控中也发挥着重要作用。AMP活化蛋白激酶AMPK在动物机体葡萄糖和能量平衡代谢调控中发挥重要作用。近年来研究表明,作为AMPK关联激酶家族(AMPK-RK)的MARKs除了具有调控微管稳定性和细胞极性的功能外,在生殖,免疫系统平衡以及机体能量平衡方面也发挥着重要的调控作用。例如,Mark2和Mark3在肥胖引起的脂肪肝发生和机体葡萄糖平衡中发挥着重要的调控作用。然而,作为AMPK关联激酶Mark4在动物机体内的生理代谢功能还不清楚。本研究通过构建Mark4基因全身敲缺鼠模型(Mark4null mice),首次系统研究了Mark4在机体能量代谢和葡萄糖平衡中的重要生理调节功能,为今后开辟肥胖和Ⅱ型糖尿病新的药物治疗提供了理论依据。通过研究获得以下结果：1.研究Mark4对高脂诱导下肥胖发生和胰岛素敏感性的影响。Mark4可负调控机体能量平衡和胰岛索敏感性。在高脂诱导条件下,Mark4-/-敲除鼠体增重显著低于野生型对照鼠,其体脂含量(Fat mass)、血液胆固醇和甘油三酯水平均明显低于对照组。同时Mark4-/-敲除鼠表现出增强的胰岛素敏感性(ITT),其葡萄糖耐受性显著提高(OGTT),同时Mark4-/-敲除鼠血液中胰岛素含量水平也显著低于野生型对照鼠。2.研究Mark4对机体能量代谢率的影响。Mark4负调控机体能量代谢率和脂肪分解代谢效率。Mark4-/-敲除鼠在高脂诱导和基础代谢状态下(饥饿)均表现出显著增强的能量消耗率(EE)和肌肉活动量,机体代谢率(MR)较野生型对照组明显提高。同时Mark4-/-敲除鼠在高脂诱导和基础代谢状态下均表现出显著减少的呼吸商值(RQ),体内脂肪分解利用效率显著提高。3.研究Mark4对棕色脂肪组织产热功能的影响。Mark4抑制棕色脂肪组织(BAT)中UCP1和PGC-la的表达水平。Mark4-/-敲除鼠BAT中UCP1和PGC-la mRNA水平显著高于野生型对照组,棕色脂肪组织中脂肪沉积水平明显降低。4.研究Mark4对机体能量代谢和胰岛素信号通路的影响。Mark4负调控机体能量代谢和胰岛素信号通路。Mark4可显著抑制机体各胰岛素敏感组织(脂肪、肝脏、肌肉和心脏)AMPK的表达和磷酸化水平以及上述组织中AKT磷酸化水平。在3T3-L1脂肪细胞中Mark4超表达可明显抑制胰岛素下游信号分子AKT/mTOR的活化。5.探讨Mark4对脂代谢和脂肪细胞凋亡的影响。Mark4可促进脂肪合成代谢以及脂肪细胞凋亡的发生。Mark4超表达可显著促进3T3-L1脂肪细胞转录因子SREBP-1c和生脂基因FAS的表达,同时下调转录因子PPAR-y和脂肪分解酶ATGL; Mark4超表达可显著增加3T3-L1脂肪细胞JNK1的磷酸化水平,并上调JNK1介导的细胞凋亡通路关键分子Bax的表达,同时显著抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达以及促进凋亡蛋白Caspase3的降解活化

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
文献综述  13-22
  第一章 肥胖和胰岛素抵抗发生机制研究  13-22
    1.1 AMPK和MARKs功能概述  13-16
      1.1.1 AMPK的代谢调节功能  13-15
      1.1.2 MARKs功能概述  15-16
    1.2 PI3K/Akt信号通路与胰岛素抵抗  16-19
      1.2.1 PI3K/Akt信号通路功能概述  16-18
      1.2.2 PI3K/Akt与胰岛素抵抗的发生  18-19
    1.3 JNK信号通路与炎症反应  19-22
      1.3.1 JNK信号通路概述  19
      1.3.2 JNK信号通路与细胞凋亡  19-21
      1.3.3 JNK信号通路与胰岛素抵抗、炎症反应的关系  21-22
试验研究  22-76
  前言  22-24
  第二章 Mark4基因敲除鼠模型的构建  24-31
    2.1 前言  24
    2.2 材料和方法  24-27
      2.2.1 F_0亲本Mark4+/-嵌合体(杂合型)基因敲除鼠的获得  24
      2.2.2 Mark4-/-纯合型基因敲除鼠模型的获得  24-25
      2.2.3 基因组DNA的提取  25
      2.2.4 Southern Blot分析  25
      2.2.5 探针制备  25-26
      2.2.6 PCR分析  26
      2.2.7 组织蛋白提取  26
      2.2.8 Western Blot分析  26-27
    2.3 结果与分析  27-29
      2.3.1 PCR鉴定Mark4敲缺鼠基因型  27
      2.3.2 Southern Blot分析鉴定基因型  27-28
      2.3.3 Western Blot分析组织中Mark4表达  28-29
    2.4 讨论  29-30
      2.4.1 基因敲除技术  29
      2.4.2 回交  29-30
    2.5 小结  30-31
  第三章 Mark4对高脂诱导肥胖和胰岛素敏感性的影响  31-42
    3.1 前言  31
    3.2 材料与方法  31-33
      3.2.1 实验鼠饲养  31-32
      3.2.2 体增重和体脂含量测定  32
      3.2.3 葡萄糖耐受性测定(OGTT)  32
      3.2.4 胰岛素耐受性测定(ITT)  32
      3.2.5 脂肪组织苏木精和伊红染色(HE染色)  32-33
      3.2.6 血液生化指标测定  33
      3.2.7 数据处理和分析  33
    3.3 结果与分析  33-38
      3.3.1 Mark4对高脂诱导下体重变化的影响  33-34
      3.3.2 Mark4对脂肪沉积和脂代谢的影响  34-37
      3.3.3 Mark4对胰岛素敏感性的影响  37-38
    3.4 讨论  38-41
      3.4.1 AMPK关联激酶与能量代谢调控  38-39
      3.4.2 Marks激酶调节胰岛素敏感性  39-40
      3.4.3 性别影响  40-41
    3.5 小结  41-42
  第四章 Mark4对机体能量代谢率的影响  42-56
    4.1 前言  42
    4.2 材料与方法  42-44
      4.2.1 实验鼠饲养管理  42-43
      4.2.2 高脂诱导下能量代谢水平测定  43
      4.2.3 饥饿条件下基础能量代谢水平测定  43
      4.2.4 组织总RNA提取  43
      4.2.5 cDNA合成和实时定量PCR测定  43-44
      4.2.6 数据处理和分析  44
    4.3 结果与分析  44-52
      4.3.1 高脂诱导下Mark4对采食量的影响  44-45
      4.3.2 高脂诱导下Mark4对能量代谢率(EE)和肌肉活动量的影响  45-46
      4.3.3 Mark4对UCP1和PGC-1α表达的影响  46-47
      4.3.4 高脂诱导下Mark4对耗氧量(MR)、CO_2产量和呼吸商(RQ)的影响  47-49
      4.3.5 Mark4对饥饿后采食量的影响  49
      4.3.6 基础代谢条件下Mark4对能量代谢率和肌肉活动量的影响  49-50
      4.3.7 基础代谢条件下Mark4对耗氧量、CO_2产量和呼吸商的影响  50-52
    4.4 讨论  52-55
      4.4.1 高脂诱导下Mark4对能量代谢率的调控  52-53
      4.4.2 Mark4对基础代谢率的影响  53
      4.4.3 Mark4对棕色脂肪(BAT)产热功能的调节  53-55
    4.5 小结  55-56
  第五章 Mark4对能量代谢和葡萄糖平衡的调控作用  56-74
    5.1 前言  56-57
    5.2 材料与方法  57-59
      5.2.1 3T3-L1前体脂肪细胞的培养和分化  57
      5.2.2 细胞转染  57
      5.2.3 细胞蛋白提取  57-58
      5.2.4 组织蛋白提取  58
      5.2.5 Western Blot分析  58
      5.2.6 TUNEL细胞凋亡检测  58-59
      5.2.7 细胞凋亡荧光检测  59
    5.3 结果与分析  59-70
      5.3.1 Mark4对能量代谢通路的影响  59-60
      5.3.2 Mark4对胰岛素信号通路的影响  60-63
      5.3.3 Mark4对脂肪代谢的影响  63-66
      5.3.4 Mark4对脂肪细胞凋亡的影响  66-70
    5.4 讨论  70-73
      5.4.1 Mark4对能量代谢通路的调控作用  70
      5.4.2 Mark4与脂肪细胞凋亡  70-71
      5.4.3 Mark4与肥胖、炎症反应以及胰岛素抵抗的关系  71-73
    5.5 小结  73-74
  第六章 结论、创新点与进一步研究内容  74-76
    6.1 结论  74-75
    6.2 创新点  75
    6.3 进一步研究内容  75-76
参考文献  76-84
附录  84-85
缩略词  85-86
致谢  86-87
作者简介  87

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中图分类: > 医药、卫生 > 内科学 > 内分泌腺疾病及代谢病 > 代谢病
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