体内过多的脂肪积累导致肥胖病的发病率在全球范围内节节攀升。肥胖病因其使人们易罹患胰岛素抵抗,二型糖尿病,心血管疾病,高血压,中风和某些种类肿瘤而导致大范围的健康危机。长期的能量摄入不平衡通常会导致体重增加,例如,在能量摄入超过能量消耗时,过多的卡路里就以三酰甘油的形式存储在脂肪组织内,最终导致超重和肥胖的发生。现有统计数据表明,营养过剩导致的肥胖人群数量已达到历史最高点17亿。我们急需寻找到有效的方法治疗肥胖症,通过非手术方法治疗肥胖病须降低能量摄入或者增加机体能量。近年的研究表明,脂肪组织因为在正常生理活动和疾病病理发展中能够发挥重要作用而成为一个广泛被研究的器官。脂肪组织的主要作用是维持营养物质在体内的动态平衡,表现为进食后将能量存储起来,饥饿的时候释放自由脂肪酸进入循环系统供能。皮下白色脂肪组织被指出能在长期寒冷或者β-肾上腺素激动剂的作用下发生褐色化,产生热量抵抗体温降低,提高全身代谢。这说明在外界环境发生变化时,特定的脂肪组织能够弹性的发挥不同生理功能。饥饿环境下,机体处于能量摄入不足的状况。尽管有报道指出：在禁食状态下,动物体内对内脏脂肪的动员率显著高于皮下脂肪。但是对于为什么会出现饥饿环境下不同部位的脂肪垫被利用率不同的现象,其中的分子机制并不清楚。传统中药知母能够治疗二型糖尿病。我们实验组的前期研究数据表明,对野生型小鼠进行知母灌胃处理能提高小鼠对胰岛素刺激的敏感性而PTP1B敲除小鼠对知母处理不做出类似反应。我们假设知母中有化合物抑制PTP1B的活性,生物信息学分析其中的单分子化合物发现,其中表达量较高的的芒果苷在人体内的天然代谢产物芒果苷元,是一个可能的PTPIB抑制剂。但是芒果苷元在体内发挥功能的分子机制和靶位点并不清楚。本论文主要从皮下脂肪的功能和芒果苷元改善胰岛素抵抗两个方面进行研究。论文第一部分研究了禁食诱导的miRNA-149-3p通过抑制PRDM16蛋白表达诱导皮下脂肪组织发生内脏化转化。首先通过代谢笼和脂肪组织重量检测,我们发现在饥饿情况下,机体优先动员内脏脂肪而不是皮下脂肪。接着我们从形态、分子标志物、功能水平上证明在禁食状况下皮下脂肪发生了内脏化转化。在内脏化发生的过程中,关键蛋白PRDM16蛋白和mRNA变化水平的不一致,说明皮下脂肪的功能转化中存在着转录后调控。通过微阵列芯片分析和Q-PCR验证,我们发现miRNA-149-3p直接调控PRDM16.接着在细胞水平我们证明,在原代提取的皮下脂肪前体细胞中过表达miRNA-149-3p导致细胞往成熟白色脂肪细胞方向分化；而抑制miRNA-149-3p诱导前体细胞分化成的成熟脂肪细胞发挥产热功能。最后,利用慢病毒表达系统在小鼠皮下脂肪组织中原位过表达／抑制miRNA-149-3p影响了皮下脂肪组织中PRDM16蛋白表达。在分子标志物水平和功能水平我们证明,过表达miRNA-149-3p使皮下脂肪组织产热功能显著提高,并最终导致小鼠体重和内脏脂肪重量降低,全身代谢率提高。而抑制了miRNA-149-3p后,皮下脂肪组织中内脏脂肪标志物基因显著提高,尽管不影响小鼠体重和各个脂肪组织重量,但小鼠对β肾上腺素的刺激不再敏感。论文第二部分开展了小分子化合物芒果苷元通过抑制PTP1B的活性逆转高脂食物和肥胖诱导的胰岛素抵抗研究。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B),在胰岛素通路的激活中起到负调控作用。PTP1B基因敲除后,小鼠体内肥胖导致的胰岛素抵抗症状得到有效改善,最终导致二型糖尿病的治愈。在实验中,我们首先证明芒果苷元以竞争性抑制方式抑制PTP1B的活性,有效半抑制浓度为9.59±0.39μmol/l。接着,分别提取野生型小鼠和PTP1B敲除小鼠的原代肝细胞,骨骼肌细胞,白色脂肪细胞进行体外培养,加入芒果苷元检测其中胰岛素通路的激活情况。结果显示芒果苷元处理有效提高了野生型小鼠肝细胞,骨骼肌细胞中胰岛素通路的激活。接着回到小鼠体内检测芒果苷元的作用,给野生型小鼠皮下注射芒果苷元后,我们发现小鼠对胰岛素刺激的敏感性显著提高,葡萄糖的稳态水平得到改善。同时肝脏和骨骼肌中的PTP1B蛋白活性被抑制,组织中的胰岛素通路激活水平显著提高。在接下来的实验中,我们对野生型小鼠进行口服芒果苷元处理,结果显示口服芒果苷元的小鼠下丘脑中的PTP1B活性被抑制,保护了小鼠免受肥胖和高脂饲养导致的胰岛素抵抗,小鼠全身基础代谢率升高。综上所述,本论文分别从饥饿诱导皮下脂肪的内脏化和芒果苷元改善肥胖和高脂进食导致的胰岛素抵抗两个方面进行了机制研究。一方面,我们发现在禁食情况下,皮下脂肪组织可以发生内脏化,以补充内脏脂肪降低的存储脂肪功能,为皮下脂肪组织在不同生理环境条件下能够发挥不同功能提供了有力证据；另一方面,我们发现芒果苷元能够抑制PTP1B的活性,在生理和病理条件下,芒果苷元处理能够使小鼠体内的胰岛素抵抗症状得到有效的改善,并且芒果苷元具有口服性较好的特点。