肥胖是二十一世纪全球共同面临的一个最具挑战性的健康问题。肥胖不仅与心血管疾病,糖尿病,动脉粥样硬化,脂肪肝等慢性代谢疾病密切相关,而且还增加罹患肿瘤的风险。脂肪组织功能失调是肥胖诱发众多慢性代谢疾病的重要因素。新近研究表明,脂肪组织功能的维持主要取决于机体内脂肪细胞形成的能力。脂肪细胞形成包括间充质干细胞的增殖、定向及分化,这一过程不仅受各种脂肪细胞转录因子的级联调控,而且受多种旁分泌、内分泌因子及信号通路的调节。近年来我们实验室报道了成纤维细胞生长因子(FGF-1),以旁分泌作用方式,通过FGFR1/FRS2/Ras/Erk1/2级联反应,促进人原代前体脂肪细胞(phPAs)和SGBS人前体脂肪细胞株的定向和分化。这一研究成果为进一步在分子水平探索脂肪细胞形成的复杂机理提供了强有力的研究平台。为了寻找FGF下游的脂肪调节因子及肥胖治疗靶点,实验室利用FGF-1处理的phPAs为实验材料,通过基因芯片技术筛选了FGF-1调节的下游靶基因。本文着重探索了其中一个候选基因——BAMBI在人脂肪细胞形成中的作用及其机理。BAMBI基因发现于1999年,编码产物为一个由260个氨基酸组成的跨膜糖蛋白,由于其胞外结构域与转化生长因子(TGF-β)和骨形成蛋白(BMP)等配体的Ⅰ型受体胞外结构域相似但缺失胞内信号转导结构域,因而也称为伪受体。近年研究发现BAMBI基因参与调控胚胎发育及多种组织器官的肿瘤形成,并参与调控多种与脂肪细胞形成有关的自分泌/旁分泌细胞因子,其中包括TGF超家族成员(TGF-β和BMP)和Wnts。然而BAMBI在脂肪细胞形成中的作用还未见报道。本文以人原代前体脂肪细胞及SGBS细胞株为实验材料,利用real time PCR技术检测了BAMBI基因在脂肪细胞形成过程中的时序表达情况;用ERK、p38MAPK和PI3K信号通路抑制剂UO126、SB202190和LY294002分别处理SGBS PAs,检测了FGF-1下调BAMBI基因的信号通路。采用siRNA干扰技术及质粒DNA超表达技术转染phPAs和SGBS PAs,利用细胞油红O染色及油红O染色提取法、real time PCR、Western blot、ELISA及细胞葡萄糖吸收检测等技术分析了人为改变BAMBI基因表达对人脂肪细胞定向及分化的影响。同时,在干扰BAMBI基因的前提下,分别利用自分泌/旁分泌细胞因子Wnt3a、TGF-β1及BMP-4处理SGBS PAs,研究了BAMBI基因对这些细胞因子在成脂过程中调节作用的影响。此外,采用了高脂饮食诱导的肥胖小鼠C57/BL6为模型,研究了BAMBI基因在肥胖小鼠脂肪组织中的表达情况。获得的主要研究结果如下:1.与基因芯片结果一致(FGF-1下调BAMBI基因表达13倍,p=0.01;B-val=50.8),在phPAs及SGBS PAs细胞中,BAMBI基因在FGF-1处理的情况下或脂肪细胞分化过程中极显著地下调;利用抑制剂分析得知,FGF-1下调BAMBI基因的表达依赖于PI3K信号通路。2. siRNA干扰BAMBI促进了phPAs及SGBS PAs定向及分化的潜能。干扰BAMBI后,前体脂肪细胞分化的比例增加,细胞内脂滴含量增多,脂肪细胞分化标志基因表达水平升高,成熟脂肪细胞分泌抗炎性细胞因子的功能及胰岛素敏感性增强。相反,超表达BAMBI后,抑制了前体脂肪细胞分化。此外,干扰BAMBI对脂肪细胞分化的促进作用与FGF-1的作用一致。3.干扰BAMBI后细胞内的Wnt/β-catenin信号通路受到抑制,这与FGF-1处理的细胞中Wnt/β-catenin信号通路受到抑制一致。在干扰BAMBI基因的细胞中,Wnt3a抑制脂肪细胞分化的能力受到削弱,而这一过程是通过抑制细胞内Wnt/β-catenin信号通路来完成的。4.在脂肪细胞分化过程中,BAMBI促进TGF-β信号通路。siRNA下调BAMBI后,显著削弱了TGF-β1抑制脂肪细胞分化的能力。5.在SGBS PAs分化过程中,BAMBI同样促进了TGF-β另一家族成员——BMP-4信号通路。干扰BAMBI后细胞内的BMP-4信号通路受到抑制,BMP-4促进脂肪细胞分化的能力受到削弱。6.在高脂饮食诱导的肥胖小鼠和遗传性肥胖小鼠(ob/ob小鼠)脂肪组织中,BAMBI基因的表达水平显著下调。以上实验结果证实,在脂肪细胞形成过程中,BAMBI起着显著的负调控作用,并参与调节自分泌/旁分泌细胞因子(Wnt3a、TGF-β1及BMP-4)对脂肪细胞形成的影响。以上结果为进一步研究BAMBI基因在肥胖发病机理中的作用奠定基础;为改善脂肪组织功能提供新的治疗思路。