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骨骼肌不仅是机体的运动器官,而且可以表达、合成和分泌各种生物活性分子,例如FGF-21,IL-15和肌肉生长抑制素等,这些肌肉因子以旁分泌或内分泌方式参与机体代谢调节。Irisin是2012年发现的一种肌肉因子,具有提高胰岛素抵抗、抗炎以及改善心血管和内皮功能的作用。但在鱼类中,关于irisin对糖代谢的研究鲜见报道。本研究利用TSA（Transcriptome Shotgun Assembly）数据库进行拼接比对,通过特异性引物克隆得到鲤（Cyprinus carpio L.）irisin的前体基因FNDC5序列。通过序列比对、系统进化树分析以及基因共线性分析得到鲤FNDC5基因序列信息。随后对鲤FNDC5进行了表达特性分析。通过原核表达系统获得鲤重组irisin蛋白,并制备了多克隆抗体。通过腹腔注射和原代肝细胞孵育实验,检测irisin对鲤糖代谢的作用。此外,还通过RNA干扰实验敲降FNDC5表达后检测对鲤糖代谢的影响。最后,通过使用irisin及AMPK或PI3K/Akt抑制剂离体孵育原代肝细胞,阐明irisin对鲤糖代谢作用的信号通路。主要研究结果如下:1、本研究首次从鲤下丘脑中克隆获得鲤FNDC5的c DNA序列。FNDC5的c DNA长度为722 bp,包含666 bp开放阅读框,编码221个氨基酸,预测分子量为24.586 KDa。使用Signal P预测FNDC5的前25个氨基酸为信号肽,之后的112个氨基酸序列为irisin成熟肽。Net Phos预测鲤FNDC5含有24个磷酸化位点,包括13个丝氨酸残基,10个苏氨酸残基和1个酪氨酸残基。此外,预测结果显示鲤FNDC5蛋白含有两个N-糖基化位点（NVS和NTT）。进化树分析表明鲤FNDC5与鱼类FNDC5聚为一簇。结合基因共线性分析结果,我们成功获得鲤FNDC5。为分析FNDC5在鲤组织中的表达模式,本文对脑区和外周共19个组织进行定量q RT-PCR研究。结果发现FNDC5 mRNA在中脑、端脑、下丘脑和性腺中高表达,在心脏,肝胰脏和鳃中低表达。2、为了评估营养状态对FNDC5 mRNA表达的影响,进行了饥饿和再投喂、葡萄糖耐量（OGTT）、高糖或高脂饲喂实验（8周）。饥饿7天后,FNDC5在肝胰脏和中肠的表达水平显著上调,再次饲喂后,迅速恢复到正常水平。OGTT结果显示FNDC5的表达在脑、中肠和红肌中显著上调,而在肝胰脏中显著下调。高糖或高脂饲喂可上调FNDC5 mRNA的表达。而注射胰岛素（100 ng/g B.W.）后,抑制了鲤肝胰脏和肠FNDC5的表达;相反,胰高血糖素（100 ng/g B.W.）注射促进了肝胰脏中FNDC5的表达。3、利用大肠杆菌原核表达系统表达鲤重组irisin蛋白,为进一步研究其功能提供了蛋白基础。鲤重组irisin蛋白纯化后,对NIH阴性小鼠进行免疫,制备得到了鲤irisin多克隆抗血清。通过多克隆抗体效价检测irisin抗体效价为1:90000。利用该抗体对鲤血清样品进行ELISA分析,检测出血清irisin的含量为1.26 ng/m L,成功建立了在鱼类中检测irisin的实验方法。通过免疫荧光实验证实鲤组织内存在内源性irisin蛋白。4、对鲤重组irisin蛋白进行功能研究,主要通过离体原代肝细胞孵育和在体腹腔注射实验进行检测。结果发现,表明irisin能够显著降低葡萄糖含量,并且调节葡萄糖转运蛋白sglt1和glut2的mRNA表达,促进糖原合成基因gs的表达,抑制gsk3β的表达。酶活结果显示,irisin可以显著提升糖酵解相关酶,葡萄糖激酶（gk）、已糖激酶（hk）和磷酸果糖激酶（pfk）的活性;降低糖异生相关酶,果糖-1,6-二磷酸酶（fbpase）、葡萄糖-6-磷酸酶（g6pase）和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（pepck）的活性,并促进肝糖原的合成。这说明irisin能够通过调节肝脏葡萄糖转运和糖原合成相关基因的表达,抑制糖异生酶活性,促进糖酵解酶活性,从而降低血清葡萄糖含量。5、通过脑室注射irisin-siRNA,进行RNA干扰实验。发现在注射siRNA后可抑制脑和肝胰脏中FNDC5的mRNA表达,抑制率分别达到91%和97%,证明RNAi可有效降低鲤FNDC5基因表达水平。注射siRNA后,血清irisin含量显著降低,血清中葡萄糖呈增加趋势。脑中glut2的表达降低,但在肝胰脏中,glut2和gs的mRNA水平显著下调,而pygl显著上调。糖酵解hk和pfk的基因表达显著下调,糖异生g6pase和pepck显著上调。进一步证明irisin对于鲤糖代谢的重要作用。6、为阐明irisin作用机制,本研究使用irisin及AMPK或PI3K/Akt抑制剂孵育鲤原代肝细胞。结果发现irisin激活AMPK信号通路或PI3K/Akt信号通路,且在10 min时磷酸化程度达到最高。Irisin通过AMPK/PI3K/Akt途径调节g6pase;通过激活AMPK信号通路调节fbpase、pepck和gk的mRNA水平;通过激活PI3K途径调节gs、pfk、hk和gsk3β的mRNA水平。irisin可以通过AMPK和PI3K/Akt信号通路分别作用于不同的靶基因,进而调控鲤糖代谢。