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研究目的:近年来,棕色脂肪组织(Brown adipose tissue,BAT)在成年人体内存在的发现为治疗肥胖和II型糖尿病开辟了新的研究视角。然而,由于成年人体内的棕色脂肪组织数量相对较少,因此,如何将白色脂肪组织(White adipose tissue,WAT)利用白色脂肪组织线粒体生物合成和棕色化转变为富含线粒体的米色脂肪组织,即将白色脂肪组织的新陈代谢从能量储存转变为能量燃烧器官已经引起了学界相当大的关注。与运动诱导骨骼肌的适应性变化类似,有氧运动能够在白色脂肪组织中诱发多种生化反应,包括线粒体生物合成和棕色化现象。已有研究表明,乳酸作为运动过程中代谢的产物,能够调节白色脂肪组织可塑性,诱导白色脂肪组织转化为表达解耦连蛋白1(Uncoupling protein1,UCP1)的米色脂肪组织,同时能够刺激成纤维细胞生长因子21(Fibroblast growth factor 21,FGF21)的表达和分泌。乳酸血浆水平在运动期间的显著上升,可能有助于运动诱导的UCP1表达。然而,尽管越来越多的证据表明乳酸能够在白色脂肪组织棕色化过程中发挥一定作用,但其促进白色脂肪组织棕色化的机制仍然不明确。因此,本研究试图通过腓肠肌外源性乳酸注射模拟运动中产生的乳酸,探究乳酸对小鼠白色脂肪组织棕色化的影响,并进一步探究其促进白色脂肪组织棕色化的潜在机制,期望能够为肥胖管理提供潜在策略,进而为其实践应用提供理论借鉴参考。研究方法:以6周龄SPF级雄性SD小鼠为实验对象,所有小鼠均在标准动物房进行饲养(温度22℃±3℃,湿度55%±5%,灯照12h/天),自由饮食和饮水。所有小鼠均给予市售正常颗粒饲料喂养,进行为期一周的适应性喂养。适应期结束后,将小鼠随机分为乳酸组(n=8)和PBS组(n=8)。乳酸组与PBS组均进行为期五周的(5次/周,共5周)干预,采用给予小鼠腓肠肌周期性(5次/周,共5周)肌内注射乳酸(乳酸原液用PBS配制,浓度为0.25M)的方法,使腓肠肌中乳酸浓度平均达到25mmol(相当于一次性高强度间歇运动后腓肠肌中乳酸浓度)。PBS组注射体积与乳酸组相同。最后一次注射72h后,小鼠通宵禁食,采用颈椎脱臼处死方法,即刻提取附睾脂肪组织,将所取组织放入预冷PBS缓冲液中冲洗,包裹于锡箔纸中并迅速放入液氮冷冻,后置于-80℃冰箱保存,用于后续相关指标测定。测试方法包括:1)H&E染色法检测附睾脂肪细胞结构;2)Western Blot法检测棕色化蛋白UCP1、乳酸/GPR81途径相关蛋白(GPR81、P-CREB、CREB、P-PKA等)表达量,脂肪脂解和分化相关蛋白(P-AMPK、AMPK、HSL、ATGL和PPARγ)表达量以及线粒体相关蛋白(PGC-1α、CPT1B)表达量。此外,将6周龄Wistar大鼠随机分为急性乳酸组(n=10)和急性PBS组(n=10)。急性乳酸组腓肠肌肌内注射乳酸0.25M,急性PBS组注射体积与急性乳酸组相同。两组大鼠试剂注射后30min,快速眼球取血,静置30min,离心取上清,用于FFA检测,剩余血清置于-80℃冻存,用于后续肾上腺素、心钠素以及胰高血糖素的检测。本研究的所有程序均经四川大学动物伦理委员会批准,并按照《实验动物护理和使用指南》中列出的标准执行。所得数据用平均值和标准差表示,采用重复测量方差进行统计学分析,显著性差异水平为P<0.05。研究结果:1)五周周期性外源性乳酸注射后,H&E结果显示附睾脂肪组织细胞数量增加,细胞体积减小。2)在附睾白色脂肪组织中,乳酸能够显著激活附睾白色脂肪组织中c AMP/PKA信号通路(P<0.01),促进线粒体相关蛋白(PGC-1α、CPT1B)和脂肪分解相关蛋白(AMPK、HSL、ATGL)的表达(P<0.05)。3)五周周期性乳酸注射显著激活棕色化相关蛋白UCP1的表达(P<0.01)。4)一次性乳酸注射后,急性乳酸组血清中心钠素、胰高血糖素无显著性变化,肾上腺素显著激活(P<0.01)。5)一次性乳酸注射后,急性乳酸组血清中FFA含量相比急性PBS组显著增加(P<0.01)。研究结论:1)五周外源性乳酸注射能够促进小鼠附睾白色脂肪组织棕色化。2)五周外源性乳酸注射能够激活附睾白色脂肪组织c AMP/PKA信号通路,激活线粒体功能,增加血清中FFA含量,促进UCP1的表达,进而促进白色脂肪棕色化。3)乳酸激活c AMP/PKA信号通路可能是肾上腺素发挥主要作用。