【摘要】：目的:線粒體被稱為人體的“能量工廠”,在調(diào)節(jié)細(xì)胞糖、脂代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近期研究發(fā)現(xiàn)線粒體功能異常與糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)。A型激酶錨定蛋白1(AKAP1)定位于線粒體外膜,通過與蛋白或mRNA相互作用調(diào)控多種線粒體功能。體外研究發(fā)現(xiàn)線粒體AKAP1與脂質(zhì)代謝相關(guān),且AKAP1表達(dá)在脂肪細(xì)胞分化過程中顯著增加,但AKAP1究竟在機(jī)體脂代謝中發(fā)揮何種作用,線粒體功能是否參與其中尚未可知。本研究擬利用AKAP1敲除小鼠,構(gòu)建高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病模型,研究AKAP1在肥胖型糖尿病發(fā)生中的作用和具體機(jī)制。材料及方法:長期高脂飲食喂養(yǎng)野生型小鼠及AKAP1敲除小鼠,并且在喂養(yǎng)期間每兩周檢測一次小鼠的體重、空腹血糖。飼養(yǎng)24周后,利用雙能X射線骨密度儀分析小鼠的體脂率,進(jìn)行葡萄糖耐量、胰島素耐量實(shí)驗(yàn),并檢測小鼠甘油三酯、膽固醇以及游離脂肪酸水平,HE染色觀察小鼠脂肪及肝臟組織形態(tài)變化。進(jìn)一步,為初步研究AKAP1影響肥胖型糖尿病發(fā)生的機(jī)制,我們采用代謝籠監(jiān)測小鼠能量收支變化,利用自動化應(yīng)用熱像儀測定小鼠體溫及肩胛棕色脂肪溫度,并利用小動物直腸溫度檢測器測定小鼠直腸溫度,利用Micro-PET/CT檢測小鼠~(18)F-FDG葡萄糖攝取情況,又通過蛋白免疫印跡、實(shí)時(shí)定量PCR及免疫組織化學(xué)檢測相關(guān)分子的表達(dá)情況,再通過透射電鏡觀察高脂飲食誘導(dǎo)的AKAP1敲除小鼠模型的各組織線粒體形態(tài)、數(shù)目及面積變化。最后,我們利用腺相關(guān)病毒恢復(fù)AKAP1敲除小鼠棕色脂肪組織中AKAP1的表達(dá),并高脂喂養(yǎng),檢測小鼠體重、胰島素敏感性及組織形態(tài)學(xué)改變。結(jié)果:我們發(fā)現(xiàn),與野生型小鼠相比,AKAP1敲除可顯著緩解高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病發(fā)生,具體表現(xiàn)為:(1)體重增長較慢;(2)體脂率較低;(3)血清中甘油三酯、膽固醇及游離脂肪酸含量更少;(4)改善高脂飲食誘導(dǎo)的脂肪肝。隨后,利用代謝籠研究發(fā)現(xiàn)與野生型對照相比,AKAP1敲除小鼠食物攝入量無顯著差異,但產(chǎn)熱增加。進(jìn)一步,我們發(fā)現(xiàn)敲除小鼠肩胛區(qū)體溫升高,且急性冷刺激6h后敲除小鼠體溫顯著高于對照組,提示AKAP1敲除小鼠肩胛區(qū)棕色脂肪組織(BAT)產(chǎn)熱增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)寒冷刺激下AKAP1敲除小鼠BAT的~(18)F-FDG葡萄糖攝取能力增強(qiáng),提示其代謝活性增強(qiáng)。此外,免疫組化和Western Blot結(jié)果均顯示AKAP1敲除小鼠BAT中UCP1表達(dá)顯著增多。上述結(jié)果提示AKAP1敲除小鼠BAT產(chǎn)熱活性增加。最后,我們利用腺相關(guān)病毒恢復(fù)敲除小鼠BAT組織的AKAP1表達(dá),發(fā)現(xiàn)高脂飲食飼養(yǎng)六個(gè)月后,與注射對照病毒的AKAP1敲除小鼠相比,恢復(fù)棕色脂肪組織中AKAP1表達(dá)后小鼠體重增加,發(fā)生胰島素抵抗,且全身產(chǎn)熱減少,提示AKAP1可通過抑制棕色脂肪組織線粒體產(chǎn)熱促進(jìn)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖及糖尿病發(fā)生。結(jié)論:在本研究中,我們利用AKAP1敲除小鼠構(gòu)建高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病模型,研究AKAP1在肥胖型糖尿病發(fā)生中的作用,并初步探討其機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn),AKAP1敲除可以抑制高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖,改善高脂飲食誘導(dǎo)的代謝紊亂、血糖異常變化以及血脂增高。進(jìn)一步,我們發(fā)現(xiàn)AKAP1敲除小鼠BAT線粒體UCP1表達(dá)增多,且產(chǎn)熱活性增加。最后,恢復(fù)AKAP1敲除小鼠BAT中AKAP1表達(dá)可逆轉(zhuǎn)上述效應(yīng),提示AKAP1可通過抑制BAT線粒體產(chǎn)熱促進(jìn)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖型糖尿病發(fā)生。
【圖文】：

糖、糖化血紅蛋白的效果，且需使用的降糖藥物隨之減少。上述證據(jù)提示，能量過剩導(dǎo)致的肥胖是引發(fā)肥胖型糖尿病的始動因素。圖1.1 多器官間相互作用及肥胖誘導(dǎo)的胰島素抵抗[27]肥胖的根本原因是能量攝入超過能量消耗。所以，研究者嘗試使用減少能量攝入（節(jié)食）或者增加能量消耗（運(yùn)動）的方式來促進(jìn)人或者動物抵抗肥胖，這些研究也取得了可觀的成果，，節(jié)食及運(yùn)動均可以有效地對抗肥胖、二型糖尿病及胰島素抵抗[30-36]。有研究者發(fā)現(xiàn)，禁食模擬飲食（FMD，F(xiàn)asting-Mimicking Diet）可以減重且降低體脂[36]。也有研究者發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動可以激活骨骼肌中的 KYN（KynurenicAcid，犬尿酸）激活 Gpr35（G protein-coupled recptor

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文24圖1.2 肥胖型糖尿病情況下各器官線粒體功能變化[11]線粒體能量代謝異常，特別是棕色脂肪細(xì)胞線粒體產(chǎn)熱障礙可能是肥胖相關(guān)代謝疾病發(fā)病及進(jìn)展過程中極為重要的環(huán)節(jié)。近些年來，隨著研究界不斷深入的研究肥胖型糖尿病，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)脂肪組織有可能在肥胖型糖尿病的發(fā)生及發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。在棕色或米色脂肪細(xì)胞（棕色化的白色脂肪細(xì)胞，零星地存在于白色脂肪組織）中，線粒體內(nèi)膜上特異性的存在解偶聯(lián)蛋白 UCP1。大量的研究表明在 BAT 產(chǎn)熱過程中 UCP1 發(fā)揮著重要的作用，棕色脂肪組織中含有豐富的 UCP1 蛋白，UCP1 蛋白的主要功能是能將內(nèi)膜間隙大量質(zhì)子轉(zhuǎn)入線粒體基質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R587.1

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本文編號：2620546