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随着物质生活水平的提高,代谢综合征如非酒精性脂肪肝、糖尿病、高脂血症、动脉粥样硬化等在人群中普遍流行。流行病学统计显示,人群中非酒精性脂肪肝呈高发趋势,平均每100个人中就有20~30个人肝脏发生不同程度的脂肪变性。非酒精性脂肪肝不仅与肝纤维化、肝硬化、肝癌等肝脏疾病的进展密切相关,而且临床研究指出,非酒精性脂肪肝的进展与高血压、高脂血症、糖尿病、动脉粥样硬化等的发生、发展呈正相关。肝脏是脂代谢的重要器官,参与全身脂质稳态的调控。考虑到非酒精性脂肪肝在人群中的流行度,以及其与代谢综合征间的相关性,对非酒精性脂肪肝发病机制的研究,迫切而有意义。研究发现,肝脏脂质从头合成速率增加会导致非酒精性脂肪肝。而转录因子ChREBP通过调控糖酵解、脂质从头合成相关代谢酶,调节肝脏脂质从头合成速率。近年来,ChREBP的功能研究逐渐成为热点,然而什么因子参与调控ChREBP活性及其调控ChREBP的分子机制,仍有待进一步明确。肝脏通过脂质分泌、脂质摄取和血脂清除三个途径,参与血浆脂质稳态的维持。血浆脂质代谢异常导致的血脂紊乱,与一系列代谢综合征如动脉粥样硬化等密切相关。血浆脂质代谢是个多器官、多环节的复杂过程,其中“血浆脂质清除过程”作为中心代谢环节,受到广泛关注。而血浆载脂蛋白脂肪酶LPL作为血脂清除代谢的关键酶,被广泛地研究。关于LPL的结构、代谢模式以及LPL在其高表达组织如脂肪组织、心脏等的功能在过去几十年中已经相继被揭示,然而关于LPL在其低表达组织,如肝脏LPL的功能及代谢意义,相关的研究仍旧很少。我们实验室长期致力于锌指蛋白ZBTB20在发育、代谢中的功能研究。实验室前期对Alb-Cre介导的肝脏ZBTB20敲除(LZB20KO)小鼠的研究发现,敲除小鼠具有低肝脏甘油三酯、低血脂等表型;且肝脏脂质从头合成速率下降、肝脏脂质分泌能力减弱;相应的靶基因分析发现,肝脏ChREBP及下游脂质从头合成相关代谢基因低表达,高度提示ZBTB20可能通过ChREBP介导的信号通路参与脂代谢稳态的调控。本研究课题通过在LZB20KO小鼠中探究ZBTB20调控肝脏、血脂代谢的分子机制,并通过构建、分析Mx1-Cre介导的肝脏ZBTB20成年诱导敲除小鼠脂代谢表型,来验证ZBTB20在维持成年小鼠脂代谢稳态过程中所发挥的作用。我的研究主要包括以下三个部分:一、ZBTB20通过ChREBP调控肝脏脂质从头合成代谢:前期的研究结果提示,ZBTB20对机体脂代谢稳态的调控作用很可能与ChREBP相关。通过腺病毒介导的回补实验,发现在不存在ChREBP时,ZBTB20过表达不能上调脂质从头合成相关基因的表达;而不存在ZBTB20时,ChREBP的过表达能够上调DNL相关基因的表达;同时,ChREBP的过表达能够完全回补肝脏甘油三酯下降的表型,仅能部分回补血浆甘油三酯下降的表型;这些结果提示ZBTB20通过ChREBP介导的代谢通路调控肝脏甘油三酯代谢,存在非ChREBP信号通路来调控血脂代谢。同时,ChIP和Luciferase结果提示ZBTB20能够结合并激活ChREBP-α启动子的转录,再由ChREBP-α进一步激活下游DNL相关靶基因的表达。二、ZBTB20对血脂清除的调节作用:血浆脂质清除是血脂代谢的中心环节,而LPL是血脂清除代谢的关键酶。在前期研究的基础上,系统性地验证了LZB20KO小鼠血脂代谢表型,发现LZB20KO小鼠血脂含量降低,而血浆脂质清除能力增强,主要是肝脏LPL特异性过表达,血浆LPL活性升高造成的;同时,免疫荧光检测发现肝脏LPL蛋白过表达。为了明确肝脏LPL高表达在LZB20KO小鼠中的代谢作用,构建了肝脏ZBTB20、LPL双基因敲除(LDKO)小鼠。研究发现双敲小鼠血浆甘油三酯水平与野生型小鼠相同,提示在LZB20KO中肝脏LPL高表达主要参与血浆甘油三酯代谢。同时,ChIP和EMSA实验结果提示ZBTB20能够直接结合肝脏LPL启动子;而Luciferase实验结果提示ZBTB20能够抑制LPL启动子的转录,提示ZBTB20直接结合并抑制肝脏LPL表达来调控血浆甘油三酯水平。三、肝脏ZBTB20参与成年脂质稳态的调控:为了排除发育对代谢表型的影响,构建了Mx1-Cre介导的肝脏ZBTB20成年诱导敲除小鼠模型(Al-ZB20KO)。在成年小鼠肝脏诱导敲除ZBTB20后,表型分析发现,该小鼠肝脏甘油三酯含量、血浆脂质含量下降;靶基因分析发现,肝脏脂质从头合成相关基因ChREBP及其下游靶基因包括Pklr、Fasn、Elovl6、Scd1等表达下降,肝脏LPL基因表达升高。表型与靶基因结果与LZB20KO小鼠一致,提示ZBTB20的确参与脂代谢稳态的调控。综上,我们提出了如下学术观点:ZBTB20参与全身脂质代谢稳态的调控;ZBTB20通过激活肝脏ChREBP转录来调控肝脏脂质从头合成代谢,从而影响非酒精性脂肪肝的发生发展;ZBTB20通过抑制肝脏LPL转录来调控血浆甘油三酯清除代谢,从而影响高脂血症的发生发展。对ZBTB20调控脂代谢机制的深入研究,不仅丰富了脂代谢相关知识,而且为临床治疗非酒精性脂肪肝、高脂血症等代谢性综合征提供新思路。同时ZBTB20有望成为临床治疗非酒精性脂肪肝,高脂血症的药物靶标。