DIO/DR大鼠能量代谢相关蛋白在下丘脑和外周器官的表达

随着人们生活方式的改变和生活水平的提高,肥胖已经成为世界范围内的慢性流行病,由其诱发的疾病严重威胁着人类的健康。肥胖的产生主要是由于摄入的热量过多,在体内形成脂肪堆积造成的。在维持机体能量平衡的过程中,一些与代谢相关的蛋白发挥了关键作用。随着研究的进展,我们发现有一些新的蛋白与肥胖及代谢紊乱有着密不可分的关系。目的： 本研究旨在通过建立食源性肥胖(diet induced obesity, DIO)(?)口肥胖抵抗(diet resistant, DR)大鼠模型,开展下丘脑的蛋白组学研究,筛选下丘脑差异表达的蛋白质,并运用免疫荧光技术、western blotting和半定量RT-PCR方法探究差异蛋白在与糖代谢和脂代谢相关的外周器官内分布,揭示摄食和能量代谢相关蛋白质在肥胖个体脂肪代谢和糖代谢过程中的作用,为肥胖的防治提供新的靶点。 方法： 1.建立DIO-DR大鼠模型。 2.运用荧光差异双向电泳(two-dimensional differential in-gel eletrophoresis,2D-DIGE)结合串联质谱(MALDI-TOF-MS/MS)的技术筛选并鉴定DIO-DR大鼠下丘脑差异表达的蛋白质。 3.应用免疫荧光技术、Western blotting和半定量RT-PCR方法鉴定部分与代谢相关的下丘脑表达差异蛋白在胰腺、肝脏和骨骼肌等与糖、脂肪代谢关系密切器官表达的研究。主要选取突触相关蛋白(SNAP25)、分子伴侣(PDIA3)、细胞骨架蛋白(p3-Tubulin)、葡萄糖代谢相关蛋白(GLUT4)进行研究。 结果： 1.DIO和DR大鼠表型差异。 1)高能饲料喂养早期(4周)DIO大鼠与DR大鼠初始体重相当,高脂饮食喂养中期(4周到8周),DIO大鼠体重和每日平均摄食量均迅速超过DR大鼠。 2)高能饲料喂养14周后,DIO大鼠腓肠肌、睾丸和心脏的重量与DR大鼠无差异,而内脏脂肪含量如附睾、肾周脂肪重量明显高于DR大鼠。DIO大鼠的血浆甘油三酯、自由脂肪酸水平高于DR大鼠,而DR大鼠与普通饲料对照组相比无明显差异。 3) Elisa检测发现在肥胖早期(4周)和中期(8周)DIO大鼠的血清瘦素、胰岛素水平与普通饲料组及DR组相比没有明显差异；而在肥胖后期(14周)DIO大鼠血清胰岛素、瘦素水平明显高于DR组,DR大鼠血清胰岛素、瘦素水平与对照组差异无统计学意义,提示DIO大鼠经过长期高能饲料喂养后出现胰岛素抵抗和瘦素抵抗。 2.2D-DIGE结合串联质谱对DIO-DR大鼠下丘脑差异表达蛋白质进行筛选。 运用2D-DIGE筛选出42个蛋白质点,运用串联质谱技术(MALDI-TOF-MS/MS)鉴定出33种蛋白质,主要包括分子伴侣、细胞代谢相关蛋白、突触相关蛋白、细胞骨架蛋白、抗氧化蛋白等几个类别。3.分子生物学技术检测下丘脑差异表达蛋白在外周器官的表达。实验结果发现PDIA3、β3-Tubulin在DIO大鼠胰腺、肝脏和骨骼肌表达增强,在DR大鼠的该器官表达下调；SNAP-25和GLUT4在DIO大鼠胰腺、肝脏和骨骼肌表达下调,在DR大鼠的该器官表达上调。 结论： 1.建立了与人类肥胖具有很多相似特征的DIO-DR大鼠模型,发现在饮食因素诱导下肥胖个体可出现胰岛素抵抗和瘦素抵抗。 2.通过蛋白质组学的研究,成功筛选了DIO和DR大鼠下丘脑差异表达蛋白,为揭示肥胖的发生及导致代谢障碍的机制奠定了分子基础。 3.由于长期高脂饮食导致DIO大鼠发生细胞水平葡萄糖转运障碍、细胞骨架正常结构破坏、细胞发生氧化应激和内质网应激,造成DIO大鼠出现代谢紊乱现象。