脂肪组织不只是传统意义上被动的储能器官,也是机体能量代谢积极的参与者,并通过产生和分泌多种脂肪源性激素或因子,对整个机体代谢和健康施加影响。脂肪形成失常将对人类及动物健康和生产产生重要影响。在过去几十年里,肥胖症及其相关疾病已经非常常见,在某些人群和社会流行速度直线上升。另一方面,随着人们消费水平的提高和消费观念的转变,降低动物体脂沉积和改善动物产品质量已是动物育种和饲养领域重要的研究课题。因此,认识脂肪形成的规律和机制,从而调控体脂沉积和改善动物产品质量在畜牧业生产中有着重要意义。 脂肪形成包括脂肪细胞数目增加和体积增大两个方面,涉及前体脂肪细胞增殖和分化为成熟脂肪细胞以及甘油酯的合成。营养和激素等多种因素影响脂肪的形成,碳水化合物是动物主要的能量来源和脂肪生成底物,它与激素共同作用,通过多种信号通路调控脂肪形成。因此,阐明营养和激素对脂肪形成的作用及其分子机制有利于控制机体脂肪沉积。本实验利用分离培养的原代大鼠脂肪细胞,在体外较为系统的研究了葡萄糖、胰岛素、糖皮质激素(地塞米松)以及肿瘤坏死因子-α对大鼠前体脂肪细胞增殖、分化以及成熟脂肪细胞生脂和生脂相关基因转录表达的影响,探讨营养和激素调控脂肪形成的分子机理。主要研究结果如下: 1.胰岛素显著促进前体脂肪细胞增殖和分化,对前体脂肪细胞增殖的促进呈剂量依赖和时间依赖方式,以剂量依赖方式促进前体脂肪细胞向脂肪细胞的分化。 2.地塞米松显著抑制大鼠前体脂肪细胞增殖,抑制作用在150 nmol/L浓度内存在明显的剂量-效应关系;高浓度地塞米松(100 nmol/L以上)显著促进前体脂肪细胞的分化,随处理时间延长,促分化作用增强。 3.葡萄糖在15 mmol/L浓度以内,依浓度的提高增强大鼠前体脂肪细胞增殖;在20 mmol/L浓度范围内,依浓度增大显著增强大鼠前体脂肪细胞分化,但过高浓度(25mmol/L)的葡萄糖可能由于“葡萄糖毒性”,对细胞增殖和分化的作用减弱。 4.葡萄糖在20 mmol/L浓度范围内能以剂量依赖方式诱导生脂基因FAS、ACC1及转录因子ChREBP、SREBP-1c mRNA表达,促进脂肪酸的生物合成,增加脂肪细胞脂肪的沉积。 5.低糖(5 mmol/L葡萄糖)条件下,胰岛素处理显著促进生脂基因FAS和ACC1mRNA表达,在胰岛素浓度300 nmol/L范围内呈剂量依赖方式;在高糖(15 mmol/L葡萄糖)条件下,胰岛素对FAS和ACC1 mRNA表达有显著地促进作用。但高浓度胰岛素尤其在高糖条件下诱导细胞胰岛素抵抗,对生脂基因转录表达的促进作用明显减弱;无论低糖或是高糖培养条件,胰岛素对转录因子SREBP-1c mRNA表达均没有影响,对ChREBP的作用与FAS和ACC1一致,提示在大鼠成熟脂肪细胞胰岛素对生脂基因FAS