【摘 要】
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肝脏和脂肪组织作为动物机体中主要的糖脂代谢场所,彼此间的信息传递以及相互调节作用不仅维持了动物机体能量代谢的稳态,而且保障了动物健康的生长发育。目前,关于肝脏对脂肪的远端调节作用主要集中在激素或是肝脏因子的研究上,而外泌体作为组织间信息通讯的高效载体,在肝脏和脂肪串扰中起到一定的作用。因此,探究肝脏外泌体对脂肪组织糖脂代谢调控对于人类健康和动物生产具有重要的意义。同时有研究表明miR-130a具有
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肝脏和脂肪组织作为动物机体中主要的糖脂代谢场所,彼此间的信息传递以及相互调节作用不仅维持了动物机体能量代谢的稳态,而且保障了动物健康的生长发育。目前,关于肝脏对脂肪的远端调节作用主要集中在激素或是肝脏因子的研究上,而外泌体作为组织间信息通讯的高效载体,在肝脏和脂肪串扰中起到一定的作用。因此,探究肝脏外泌体对脂肪组织糖脂代谢调控对于人类健康和动物生产具有重要的意义。同时有研究表明miR-130a具有参与糖脂代谢的功能,其中以miR-130a-3p为主要调节分子。但是关于肝脏外泌体源的miR-130a-3p对脂肪脂质代谢调控功能尚不清楚。所以,本文旨在探究肝脏外泌体源miR-130a-3p对脂肪组织糖脂代谢作用的影响。首先,以小鼠脂肪前体细胞3T3-L1为模型,验证miR-130a-3p对脂肪细胞分化和脂质合成代谢的作用。接着围绕野生型(WT)、miR-130a全身性敲除型(130KO)和过表达型(130OE)小鼠以及从这三种小鼠中提取肝脏外泌体(WT-EXO、KO-EXO和OE-EXO)开展本论文的研究。一方面,在细胞水平上研究三种不同的肝脏外泌体(WT-EXO,KO-EXO,OE-EXO)对3T3-L1细胞脂滴形成、脂肪合成相关蛋白表达、糖类吸收、GLUT4蛋白转位的影响及其信号通路。另一方面,以130KO小鼠为活体模型,通过尾静脉注射上述三种不同的肝脏外泌体,研究肝脏外泌体对小鼠生长、脂肪沉积、氧化呼吸代谢、葡萄糖转运代谢的影响及其信号通路。试验结果如下:1.在细胞水平上,miR-130a-3p通过下调PPARγ、FASN脂肪合成相关蛋白的表达,可以显著抑制3T3-L1细胞的脂滴形成以及降低甘油三酯含量。同时,miR-130a-3p在不影响GLUT4 m RNA水平表达的情况下,促进GLUT4从细胞质向细胞膜转位,从而显著增加3T3-L1细胞对葡萄糖的吸收作用。2.在细胞水平上,OE-EXO、miR-130a-3p mimics+KO-EXO处理组与miR-130a-3p mimics处理组表现一致,而KO-EXO、I+KO-EXO处理组对3T3-L1细胞脂滴形成、脂肪合成相关蛋白表达、糖类吸收、GLUT4蛋白转位均无显著影响。3.通过短期的注射试验发现,肝脏外泌体可被机体的大部分器官吸收利用:(1)在130KO小鼠中注射荧光标记的外泌体12 h/24 h后,可在心、肝、脾、肺、肾、附睾脂肪、皮下脂肪、腓肠肌中监测到荧光值,且24 h的荧光值显著大于12 h。(2)在130KO小鼠中注射OE-EXO12 h/24 h后,可在各器官中检测到miR-130a-3p的含量,且24 h的含量显著大于12 h。(3)在注射OE-EXO 12 h/24h后,可检测到附睾组织中脂肪合成相关基因蛋白表达量下降。4.长期注射三种外泌体对小鼠脂肪沉积、氧化呼吸代谢、葡萄糖转运的影响:(1)三种不同的肝脏外泌体,并没有显著地改变小鼠整体的脂肪沉积,但是OE-EXO可以显著降低附睾脂肪中脂肪合成相关基因的表达量。(2)OE-EXO可以显著增加130KO小鼠在夜间的氧气消耗量和产热量。(3)注射OE-EXO可以恢复130KO小鼠对葡萄糖耐受能力和胰岛素的敏感性,同时OE-EXO可以促进GLUT4从细胞质向细胞膜转位,增加肝脏、腓肠肌、附睾脂肪对葡萄糖的吸收。5.在信号通路研究中,miR-130a-3p是通过抑制PHLPP2,调节AKT-AS160-GLUT4信号通路促进GLUT4转位:(1)PHLPP2与(P-AKT/AKT)-(PAS160/AS160)-GLUT4存在蛋白质互作的关系。(2)无论是体外还是体内试验得出,miR-130a-3p通过直接靶向PHLPP2的3’-UTR抑制PHLPP2表达,提高AKT的磷酸化,进而提高AS160的磷酸化,最后促进GLUT4向细胞膜的转移。(3)PHLPP2的干扰RNA(si PHLPP2)可以显著提高AKT的磷酸化,进而提高AS160的磷酸化,促进GLUT4向细胞膜的转移。综上所述,miR-130a-3p过表达的肝脏外泌体可以显著下调3T3-L1细胞的脂质合成,显著提高葡萄糖的转运。miR-130a-3p过表达的肝脏外泌体可以被小鼠各器官吸收利用,并且显著下调附睾脂肪脂质合成代谢,同时提高肝脏,附睾脂肪对葡萄糖的吸收,以及整体的氧化呼吸代谢。miR-130a-3p可通过调控降低PHLPP2,参与AKT-AS160-GLUT4信号通路,影响细胞对葡萄糖的吸收。本研究结果证明了肝脏通过外泌体的形式来调控脂肪组织的代谢,为揭示肝脏外泌体在调控动物和人类糖脂代谢的应用提供了理论基础和试验依据,也为肝脏-脂肪信号轴的机制提出了新的认识。
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