肥胖大鼠肝臟糖代謝相關(guān)基因的表觀遺傳學(xué)研究.pdf

1、據(jù)調(diào)查，近年來全世界肥胖的人口數(shù)目以每5年增長一倍的趨勢(shì)日漸增多。美國體重超標(biāo)者已占總?cè)丝诘?/3左右，每年肥胖造成的直接和間接死亡人數(shù)已達(dá)30萬。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，我國肥胖人口數(shù)目也在快速增多，肥胖導(dǎo)致的相關(guān)代謝綜合征(糖尿病、高血壓、高血脂等)患者也日益增多。
　　 代謝綜合征又被稱為胰島素抵抗綜合征，是新世紀(jì)嚴(yán)重危害人類健康的問題之一。葡萄糖不耐受、糖耐量異常、胰島素抵抗、血漿甘油三酯升高，向心性肥胖等等都是

2、代謝綜合征的表現(xiàn)，代謝綜合征患者一般較正常人肥胖。
　　 高熱量、高脂飲食和靜止的生活方式是引起肥胖的主要原因。調(diào)整膳食結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)是減肥的關(guān)鍵。表觀遺傳修飾變化主要受環(huán)境因素的影響，它的輕微變化可以改變代謝關(guān)鍵基因的表達(dá)量從而影響到整個(gè)代謝通路。從而將表觀遺傳學(xué)與后天環(huán)境造成的疾病聯(lián)系了起來。肝臟是機(jī)體物質(zhì)代謝的中樞，是加工和分配營養(yǎng)物質(zhì)的中心，在穩(wěn)定血糖、清除血氨和解毒方面具有重要作用。本課題以肥胖大鼠為模型，從肝臟糖代謝

3、相關(guān)基因的表觀遺傳學(xué)調(diào)控入手，為代謝綜合征的發(fā)生和糖尿病的分子生物學(xué)發(fā)生機(jī)制提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上引入傳統(tǒng)中藥小檗堿的干預(yù)，擬從表觀遺傳學(xué)的角度來探明其治療機(jī)制。
　　 方法和結(jié)果：
　　 一、不同飲食大鼠肝臟糖代謝相關(guān)基因的表觀遺傳學(xué)研究：
　　 1.大鼠模型的建立：正常飲食大鼠、高脂飲食肥胖大鼠和高脂飲食加小檗堿干預(yù)組的SD大鼠經(jīng)一段時(shí)間喂養(yǎng)，測(cè)定各生理指標(biāo)確定造模成功。各組大鼠空腹血糖均正常，但肥胖大鼠的空腹

4、胰島素水平最高，表明肥胖與胰島素抵抗有一定關(guān)系。
　　 2.肝臟糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平：肥胖大鼠肝臟糖代謝基因Gck，Glut2和L-PK表達(dá)水平較正常飲食大鼠降低，小檗堿處理組部分基因的表達(dá)水平有所上調(diào)。
　　 3.不同飲食大鼠肝臟糖代謝相關(guān)基因的表觀遺傳學(xué)研究：利用本實(shí)驗(yàn)室姜明紅博士建立的DNA甲基化定量法，將大鼠肝臟DNA經(jīng)亞硫酸氫酸處理后PCR擴(kuò)增并直接測(cè)序，根據(jù)測(cè)序峰值圖中“T”和℃"堿基的峰高計(jì)算CpG位點(diǎn)

5、的甲基化程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高脂飲食大鼠糖代謝基因LPK，Glut2基因的甲基化程度上升，小檗堿處理組的甲基化水平發(fā)生回落，且甲基化與基因表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　 二、游離脂肪酸誘導(dǎo)的胰島素抵抗肝細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)研究大鼠肝臟BRL細(xì)胞系，人肝臟LO2細(xì)胞系經(jīng)游離脂肪酸誘導(dǎo)建立胰島素抵抗肝細(xì)胞模型。在細(xì)胞水平上進(jìn)一步研究表觀遺傳學(xué)與胰島素抵抗之間的關(guān)系：
　　 1.胰島素抵抗肝細(xì)胞模型的基因表達(dá)變化：濃度為0.1mM的PA

6、誘導(dǎo)大鼠和人的正常肝細(xì)胞株24h后即成胰島素抵抗細(xì)胞模型。葡萄糖消耗量也有顯著差異。細(xì)胞中的LPK，Glut2，PFK等基因的表達(dá)量均有下降。
　　 2.胰島素抵抗肝細(xì)胞模型的LPK啟動(dòng)子區(qū)甲基化程度的變化：PA誘導(dǎo)使LPK啟動(dòng)子區(qū)甲基化略有上調(diào)，小檗堿干預(yù)后甲基化水平又有下調(diào)。
　　 結(jié)論：肥胖是產(chǎn)生胰島素抵抗的重要原因。本課題從表觀遺傳學(xué)，主要是從基因啟動(dòng)子區(qū)甲基化方面分析了發(fā)生胰島素抵抗的分子生物學(xué)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了糖代

7、謝關(guān)鍵基因LPK在肥胖大鼠中甲基化程度與基因表達(dá)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，影響了肝臟正常的糖代謝。高脂飲食，使得肝臟甘油三酯發(fā)生沉積，血清游離脂肪酸水平上升，引起一系列代謝綜合征的癥狀。藥物BBR能上調(diào)LPK的表達(dá)量，可能從去甲基化的角度改善胰島素抵抗的癥狀。綜上，本課題對(duì)肥胖動(dòng)物和細(xì)胞模型的糖代謝基因甲基化機(jī)制進(jìn)行了初步探索，同時(shí)引入了傳統(tǒng)中藥一小檗堿的干涉治療，為肥胖及相關(guān)的代謝疾病的表觀遺傳學(xué)研究提供了新思路，同時(shí)也為從表觀遺傳學(xué)角度防治代謝