DOC《西北农林科技大学动物科技学院》

饲喂高脂日粮时,敲除鼠体增重减少,葡萄糖吸收增强,胰岛素敏感性也增加,而且无肥胖体征或肝脏脂肪变性出现[10].然而同为Par-1家族激酶成员的Mark4,其生理功能的研究,较之家族的其他成员较少,其具体功能目前仍不清楚. 3.1.3 Mark4研究近况 有报道称,Mark4S 亚型在脑中大量表达,这预示着该很可能参与神经元的分化,而Mark4L 亚型在肝癌细胞和神经胶质瘤细胞中表达上调,这预示着该亚型,可能会参与细胞周期调控 [3].此外,在Sun等人[11]研究中,Mark4敲缺小鼠可通过上调棕色脂肪活性,表现出食欲过胜、活动量增多、代谢率增加的效应,从而有效抵制高脂日粮引起的肥胖.该研究进一步指出,Mark4缺乏可减轻胰岛素抵抗相关的饮食诱导肥胖,而该作用是通过增加并激活胰岛素刺激的AKT 磷酸化来实现;

Mark4缺失可通过上调并活化AMPK 相关激酶来维持体内葡萄糖代谢的稳态.据已有研究表明,磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)能够底物磷酸化作用于4,5二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2),从而生成3,4,5三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3),而PIP3能够通过PKB/Akt等下游的诸多细胞信号通路,调控细胞增殖、能量平衡、糖代谢、脂类代谢等生理反应[12-13].此外,PI3K/Akt还能够抑制细胞的线粒体凋亡通路:首先通过磷酸化促凋亡蛋白Bad而使之发生降解,从而增加抗凋亡蛋白Bcl2和Bcl-xl的活性,最终抑制凋亡[14]. 综上所述, PI3K/Akt信号通路很可能在Mark4促进脂沉积的过程中起着重要的作用,并且涉及线粒体功能的改变.另外,PI3K/Akt信号通路可通过磷酸化从而降解IκB,然后活化NF-κB,进而促进细胞的存活. 3.2 线粒体功能相关机理的研究 在动物细胞中,线粒体是脂肪酸氧化、氧化磷酸化和ATP合成的主要场所[1],也是很多代谢活动的重要调控者,例如糖代谢,脂代谢,细胞信号转导和凋亡[2].线粒体功能紊乱可以引起一系列的人类疾病,例如糖尿病,肥胖,癌症, 衰老, 心血管疾病,神经性退化疾病等[15].PGC-1α 这类共转录共激活因子是线粒体生物合成的主要诱导物[16].许多研究表明,脂肪化的肝脏中,线粒体的超微结构出现异常,比如线粒体肿胀,线粒体嵴扭曲[17-18].有研究表明,胆固醇合成的增加,可以抑制线粒体功能的发挥,并降低了线粒体合成蛋白质的能力,这一现象揭示了细胞脂质代谢的改变可以影响线粒体功能这一规律[19].另有研究发现,吡格列酮可通过激活肌肉中的AMPK信号通路,从而增加血浆中脂联素的含量,并且增加有关线粒体功能和脂肪氧化中关键基因的表达[20].据研究报道,在3T3-L1细胞的分化过程中,线粒体的异常蓄积可能与脂肪酸的氧化和葡糖糖的转运有关[21].而Kim等人在3T3-L1前体脂肪细胞研究中,添加了诱导剂以及线粒体呼吸链的抑制剂鱼藤酮,在相关处理之后,发现脂肪细胞的分化表现异常,主要是甘油三酯形成被显著降低了.因此推测线粒体与脂代谢密切相关[22]. 最近研究表明,脂肪细胞分化过程中线粒体生物合成增加[23],但在肥胖db/db小鼠的脂肪细胞的线粒体的数量减少[24-25].这些数据表明,线粒体的发生是脂肪细胞分化以及代谢活动所必需的,脂肪细胞肥大过程伴随着线粒体数量的减少.mtTFA是一种重要的核编码线粒体基因,调控线粒体基质蛋白和线粒体DNA的表达[26].EH Koh[25]研究发现腺病毒介导的NRF-1基因3T3L1 脂肪细胞中过表达增加了mtTFA 表达和 mtDNA 含量,并且伴随着脂联素分泌的增加 近年来,肥胖发生时的线粒体功能紊乱一直是研究热点.有研究报道了在啮齿动物骨骼肌中AMPK 的活化既可以增加线粒体的生物合成也可以增加线粒体的活性.而在AMPK-α2 的敲缺鼠中,PGC-1α表达量减少,和活化AMPK可增加线粒体生物合成这一结果一致[27].在肥胖动物模型中,脂联素激活的 AMPK 可以增加肌肉和肝脏中的脂肪的氧化,并且增加胰岛素的敏感性[28].有研究揭示,活化的AMPK 促进乙酰辅酶A羧化酶β(acetyl-coenzyme A carboxylase,ACCβ) 的磷酸化作用,减少丙二酰辅酶A的表达, 增加 CPT-1 的活性和线粒体中脂肪酸的氧化[29-30].总的来说,这些数据皆揭示了AMPK的激动剂可以同时增加线粒体的数目和线粒体的氧化能力.AMPK/ACC2信号通路也可以为为本试验提供理论上的机理解释. 综上所述,线粒体功能与脂代谢、细胞凋亡、氧化应激、胰岛素抵抗、肥胖、糖尿病等代谢综合症等相关过程的发.生有着密切的联系,并且其中可能涉及JNKs、AMPK-ACC、Akt等多条信号通路的参与.但是Mark4是否影响线粒体功能,又是否通过线粒体功能影响其他相关生理功能的实现,还有待研究. 4.研究内容 (1)Mark4对3T3-L1脂肪细胞中线粒体的形态学影响;