FTO在限食條件下的表達(dá)改變及其機(jī)制.pdf

1、研究目的：
　　 肥胖在世界范圍內(nèi)流行。肥胖癥發(fā)病有環(huán)境因素的影響，如少量的體力勞動、過量的飲食等，然而肥胖也有較高的遺傳率，其發(fā)生40-70％和遺傳因素有關(guān)。
　　 通過大型的流行病學(xué)調(diào)查，使用全基因組掃描技術(shù)（genome-wide associationstudies，GWAS），人們發(fā)現(xiàn)了第一個確鑿的肥胖易感基因-FTO（fat mass and andobesity associated gene）。另一項研究

2、發(fā)現(xiàn)，意大利人FTO基因的突變和肥胖相關(guān)，對歐美人和拉美裔美國人的研究也得出了同樣的結(jié)論。第三個研究和前兩個研究幾乎同時發(fā)表，它發(fā)現(xiàn)歐洲人FTO基因的突變和嚴(yán)重的肥胖相關(guān)。
　　 到目前為止，已經(jīng)有許多與FTO表達(dá)相關(guān)的研究，同時，F(xiàn)TO與肥胖相關(guān)已經(jīng)在世界范圍得到證實。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中，關(guān)于FTO的功能和表達(dá)的調(diào)節(jié)已經(jīng)很多；但是在外周代謝敏感性組織中，F(xiàn)TO的功能和表達(dá)的調(diào)節(jié)仍然不是非常清楚。
　　 基于以上

3、的背景，我們選取了與體重密切相關(guān)的飲食量作為干預(yù)因素，試圖從研究限食對FTO的表達(dá)入手，研究其潛在的機(jī)制。首先，我們檢測了正常大鼠中樞和外周代謝敏感性組織中FTO mRNA和FTO蛋白的表達(dá)，然后研究了限食對FTO mRNA和FTO蛋白在代謝敏感性的外周組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)的影響。文獻(xiàn)報導(dǎo)瘦素（leptin）在腦組織中主要發(fā)揮能量攝取和能量消耗的功能，因此更進(jìn)一步，我們研究了FTO和瘦素受體中重要的受體一長型瘦素受體OB-Rb（lep

4、tin receptor long isoform）在中樞的下丘腦和腦干中的共表達(dá)情況，然后通過研究瘦素受體突變的db/db小鼠（自發(fā)的Ⅱ型糖尿病小鼠伴隨肥胖），初步闡明了FTO和瘦素信號通路潛在的關(guān)聯(lián)。之后，我們培養(yǎng)了C57小鼠下丘腦弓狀核組織，并給予瘦素和瘦素信號通路的抑制劑，為證明FTO和STAT3通路相關(guān)提供了直接的證據(jù)。以上研究的目的是為進(jìn)一步揭示FTO如何影響肥胖的發(fā)生發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
　　 實驗設(shè)計和方法：
　

5、　 實驗一：用RT-PCR、real-time PCR、western blotting三種方法檢測正常大鼠代謝敏感性的外周組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中FTO mRNA和FTO蛋白的表達(dá)。
　　 實驗二：大鼠8周和50周限食后，用real-time PCR和western blotting方法檢測代謝敏感性的外周組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中FTO mRNA和FTO蛋白表達(dá)與正常飲食大鼠相比的改變。
　　 實驗三：取大鼠的腦組織，處理成

6、腦片后，用雙重免疫熒光染色方法研究下丘腦和腦干中FTO與OB-Rb分布的關(guān)系。取大鼠的下丘腦，用免疫共沉淀的方法研究FTO與OB-Rb之間是否有直接的相互作用。
　　 實驗四：通過研究瘦素受體突變的db/db小鼠初步探討上述現(xiàn)象在體內(nèi)的機(jī)制。小鼠分為4個組別：db/db-正常飲食組；db/db-限食組；WT（野生型）-正常飲食組；WT-限食組。限食8周后，取db/db小鼠下丘腦與腦干，用western blotting法檢測FT

7、O蛋白的表達(dá)，并研究限食之后db/db小鼠下丘腦和腦干STAT3，GSK3，JAK2通路是否激活。
　　 實驗五：培養(yǎng)C57小鼠下丘腦弓狀核組織，并給予瘦素和STAT3，GSK3，JAK2通路通路的抑制劑，用western blotting法檢測FTO蛋白的表達(dá)的變化。
　　 主要結(jié)果
　　 1.FTO表達(dá)于大鼠的各種代謝敏感性的外周組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其中腦、骨骼肌、肝臟中FTO mRNA與FTO蛋白表達(dá)較高。

8、骨骼肌FTO mRNA與FTO蛋白比下丘腦和腦干的表達(dá)還高。
　　 2.大鼠限食降低中樞神經(jīng)系統(tǒng)而不是外周組織的FTO mRNA和FTO蛋白的表達(dá)，即限食后FTO mRNA和FTO蛋白在下丘腦和腦干表達(dá)下調(diào)。
　　 3.FTO與OB-Rb共表達(dá)于下丘腦弓狀核（ARH）和孤束核（NTS），用免疫共沉淀方法沒有觀察到這兩個蛋白直接的相互作用。
　　 4.db/db小鼠限食8周之后，F(xiàn)TO蛋白在下丘腦和腦干表達(dá)不變；野

9、生型小鼠限食8周之后，F(xiàn)TO蛋白在下丘腦和腦干表達(dá)降低。同時發(fā)現(xiàn)，限食激活的STAT3信號通路在db/db小鼠體內(nèi)受損；GSK3，JAK2通路在db/db小鼠體內(nèi)受損未受損。
　　 5.野生型小鼠限食8周后的體重與正常飲食的db/db小鼠的體重有明顯差別，但db/db小鼠限食8周后的體重與正常飲食的db/db小鼠的體重沒有差別。
　　 6.培養(yǎng)C57小鼠下丘腦弓狀核組織，給予瘦素，F(xiàn)TO蛋白的表達(dá)降低；給予GSK3。JA

10、K2通路的抑制劑，不能阻斷瘦素對FTO蛋白的降低；給予STAT3通路的抑制劑，卻幾乎完全阻斷瘦素對FTO蛋白的表達(dá)的影響。
　　 結(jié)論
　　 本研究檢測了FTO在代謝敏感性的外周組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)和限食之后表達(dá)的改變，發(fā)現(xiàn)腦組織、骨骼肌、肝臟中FTO mRNA與FTO蛋白表達(dá)較高。骨骼肌FTO mRNA與FTO蛋白比下丘腦和腦干的表達(dá)還高。大鼠限食降低中樞神經(jīng)系統(tǒng)而不是外周組織的FTO mRNA和FTO蛋白的表達(dá)