脂肪细胞分化的分子机制研究进展

肥胖已经成了世界性的健康问题,肥胖是由于个体的吸收大于消耗而引起的,在细胞水平上,肥胖是由于脂肪细胞的数目增多或单个脂肪细胞体积增大引起的。脂肪的形成被分为两个阶段:第一阶段,新的脂肪细胞从间充质干细胞产生或者原有脂肪细胞通过去分化形成前脂肪细胞;第二阶段,前脂肪细胞通过终末分化形成成熟的脂肪细胞。脂肪的分化过程在前脂肪细胞系3T3-L1中被广泛的研究。该文综述了前脂肪细胞分化的调控机制,其中,主要涉及前脂肪细胞向终末分化细胞转化过程中的脂肪细胞关键基因表达调控因子过氧化物体增殖物受体γ(peroxisome proliferator-activated receptorγ,PPARγ)的表观遗传修饰及活化的PPARγ与CCAAT增强子结合蛋白家族(CCAAT/enhancer-binding protein,C/EBP)转录因子的协同作用,同时,也讨论了目前对脂肪分化作用方面的研究热点。     

EGCG对猪前体脂肪细胞增殖和分化的作用

表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin-3-gallate,EGCG）是绿茶提取物EGCG的生物活性成分,为了探讨其对猪前体脂肪细胞增殖和分化的影响,以不同浓度EGCG处理猪前体脂肪细胞,MTT法测定EGCG对猪前体脂肪细胞生长的影响;油红O染色检测猪前体脂肪细胞的形态学变化;油红O染色提取法定量分析脂肪细胞充脂量的变化;半定量RT-PCR检测分化转录因子过氧化物酶体增生物激活受体佗（PPARγ2）和CCAAT／增强子结合蛋白α（C／EBPα）mRNA表达水平变化。结果显示：EGCG随着浓度的递增显著抑制猪前体脂肪细胞的增殖（P〈0．01）;低浓度的EGCG（5μmol／L）不影响脂肪细胞分化,而高浓度EGCG（200μmol／L）显著抑制猪前体脂肪细胞分化,同时下调PPARγ2和C／EBPαmRNA表达,本研究结果表明EGCG可抑制猪前体脂肪细胞的增殖和分化。     

视黄酸X受体α促进猪前体脂肪细胞分化

采用细胞转染、油红O染色、油红O染色提取法、GPDH活性测定、semi-qRT-PCR等方法研究了视黄酸X受体α (retinoic acid X receptor α, RXRα)在猪原代前体脂肪细胞分化中的作用及其机理.结果表明,转染pRXRα-EGFP促进了猪前体脂肪细胞RXRα 的表达,脂肪细胞分化能力随之增强, 脂肪细胞GPDH活性、分化转录因子PPARγ和C/EBPαmRNA表达水平均显著升高(P<0.05). 结果提示,RXRα可能通过调控过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptor-γ, PPARγ)和CAAT/增强子结合蛋白家族（CCAAT/enhancer binding proteins, C/EBP）C/EBPα 基因表达变化促进猪前体脂肪细胞分化.     

中脑神经前体细胞的体外分离、培养和特性

为了解中脑神经前体细胞的体外培养特性和建立中脑神经前体细胞的体外分化调控机制提供细胞模型。本实验采用含有丝分裂源表皮生长因子(EGF)的无血清培养基培养来源于大鼠胚胎E14.5天的中脑神经前体细胞,应用免疫细胞化学方法了解其前体细胞特性。结果发现中脑神经前体细胞呈神经前体细胞特征性标记Nestin免疫染色阳性,无分化细胞标记;细胞克隆实验证实中脑神经前体细 胞有自我更新能力;在EGF刺激下增殖迅速;当撤去EGF后置于含胎牛血清的培养基和被覆多聚赖氨酸(PLL)的培养皿内,中脑神经前体细胞可分化成神经元和星形胶质细胞。本试验证明我们培养的中脑神经前体细胞具有增殖、自我更新能力和多向分化潜能特性。     

应用原子力显微镜分析猪脂肪前体细胞的分化

脂肪形成过程中发生的异常变化与许多疾病的产生有着密切的关系。为深入了解脂肪形成的机制,利用原子力显微镜研究脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化前后细胞形貌、超微结构和机械性能的变化。结果表明,脂肪前体细胞与成熟脂肪细胞在形貌上存在明显的差异。在超微结构的探测中成熟脂肪细胞表面粗糙度低于脂肪前体细胞。通过力曲线的分析得出,分化前后两种细胞的机械性质均发生改变。脂肪前体细胞在粘弹力、硬度和杨氏模量的研究中比成熟脂肪细胞都高出约20％。原子力显微镜在纳米尺度上分析脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化过程中细胞膜的改变,其研究结果为进一步探讨脂肪形成机制提供可视化定量数据。     

对比研究胎儿和成年来源的胰岛前体细胞体外增殖和分化潜能

对比研究胎儿和成年胰岛来源的前体细胞(hIPCs)体外增殖和分化,探讨胎儿和成年hIPCs的体外增殖和分化潜能,为细胞移植治疗糖尿病提供实验数据。体外分离培养胎儿和成体hIPCs,诱导分化,通过免疫组织化学、分子生物学方法,检测hIPCs体外增殖潜能和分化效率。与成年hIPCs相比较,胎儿hIPCs在体外具有更强的增殖潜能,BrdU掺入率明显高于成年胰岛来源的hIPCs(P0.05)。体外诱导hIPCs分化成具有分泌胰岛素功能的胰岛样细胞团(ICCs),免疫荧光染色显示ICCs表达Insulin、Glucagon和Somatostatin,定量检测Insulin、PDX-1和ISL-1基因的相对表达量,胎儿来源的ICCs明显高于成年ICCs(P0.05),分别是成年ICCs的1.69倍、1.51倍和1.81倍。提示胎儿来源的胰岛前体细胞具有较强的增殖和分化能力。     

黄芩素对猪前体脂肪细胞增殖分化的影响

研究黄芩素(BAI)对猪前体脂肪细胞增殖分化的影响,并探讨其可能的作用机制。原代培养猪前体脂肪细胞,采用油红O染色观察细胞分化的形态学变化;MTT检测细胞增殖状况;油红O染色提取定量分析细胞内脂肪生成及细胞分化程度;分光光度法测定脂肪酸合酶(FAS)的活性;逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测分化特异基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ2(PPARγ2)mRNA表达变化。结果显示,前体脂肪细胞在分化成脂肪细胞的过程中,其形态由梭形变成椭圆形、圆形,细胞内充满大小不一的脂滴;BAI浓度在160～640μmol/L时显著抑制其增殖(P<0.05)、BAI浓度为40～320μmol/L时显著抑制PPARγ2mRNA表达和FAS的活性,并抑制细胞分化(P<0.05)。以上结果说明,BAI对前体脂肪细胞增殖分化均有一定抑制作用,BAI可能通过抑制PPARγ2mRNA表达和降低FAS活性,从而抑制猪前体脂肪细胞分化。     

维生素C通过调控脂肪形成相关基因的转录促进猪前体脂肪细胞的增殖与分化

探讨维生素C（Vit C）诱导猪前体脂肪细胞增殖分化最佳浓度及在分化过程中,5种脂肪形成相关基因peroxisome proliferator activated receptor gamma(PPARγ)和retinoid X receptor alpha(RXRα),脂肪细胞分化标志基因lipoprotein lipase (LPL),生脂基因phosphoenolpyruvate carboxykinase(PEPCK)、stearoyl CoA desaturase(SCD) mRNA表达时序性的变化. 以3　d龄猪前体脂肪细胞为实验对象,用Vit C诱导猪前体脂肪细胞增殖分化,分别在增殖分化第2、4、6和8 d收获细胞,利用MTT测定其增殖程度;油红O染色提取法检测其脂肪含量;采用SQ RT PCR法检测脂肪生成相关基因PPARγ、RXRα、LPL、PEPCK和SCD mRNA表达的变化. 结果显示,PPARγ mRNA在诱导分化第2 d时有低水平表达,在诱导分化过程中表达量逐步升高,在终末分化阶段仍保持高水平表达;RXRα mRNA在诱导分化第2和4 d表达量很低,诱导分化第6 d时表达增加.在诱导分化第8 d,RXRα mRNA表达与第6 d相比差异不显著,直至终末分化. 脂肪细胞分化标志基因LPL在第2 d开始表达,第4和6 d逐步升高,在终末分化阶段仍保持高水平的表达;生脂基因PEPCK和SCD mRNA在第2和4 d开始表达,第6和8 d仍保持高水平的表达. 研究结果表明,100 μmol/L的Vit C促进猪前体脂肪细胞增殖能力最强;250 μmol/L Vit C能显著促进猪前体脂肪细胞分化. 其作用机制可能是通过对转录因子PPARγ和RXRα及标志基因LPL mRNA时序性表达的调控来进行的,促进生脂基因的表达,从而诱导脂肪细胞的分化.     

粗枝云杉胚性愈伤组织增殖后期的体细胞胚发生方式转变

粗枝云杉愈伤组织在增殖后期体细胞胚的分化能力显著降低,转变愈伤组织增殖方式和体细胞胚分化培养方式有利于体细胞胚发生能力的提高。采用液体悬浮增殖取代半固体增殖更有利于胚性的保持。在增殖后期,首选的体细胞胚发生方式为＂液体增殖-滤纸分化＂,其次为＂块状增殖-块状分化＂,最后是＂块状增殖-滤纸分化＂。     

猪脂肪前体细胞分化过程中聚脂相关基因的表达模式

本实验采用胶原酶消化法分离猪皮下脂肪前体细胞,用含850 nmol/L 胰岛素和50 nmol/L地塞米松的诱导培养液进行诱导,采用油红O提取法测定了细胞中的甘油三酯含量,同时采用实时定量RT-PCR方法检测了细胞分化过程中聚脂相关基因的表达.结果显示:转录因子PPAR γ和C/EBP β在诱导后12 h即迅速表达,SREBP-1 mRNA表达水平在诱导后12 h出现显著下调,随后逐渐升高,96 h达到最高水平;脂肪合成相关酶基因GPDH、FAS、ACC和LPL呈现出与SREBP-1相似的表达模式;脂肪酸转运相关基因aP2、FAT、FATP1与VLDLR的表达量随着细胞分化过程的延长而不断增加,并且与细胞内甘油三酯的含量变化高度相关.本实验结果表明,PPAR γ、C/EBP β和SREBP-1可能是调控猪脂肪前体细胞分化的关键转录因子.猪皮下脂肪组织在聚脂过程中,在分化早期可能以脂肪细胞自身合成脂肪酸为主,而后期则主要依赖细胞外脂肪酸的跨膜转运.这些结果可能有助于揭示脂肪细胞的分化调控规律.     

脂肪来源间充质干细胞体外定向诱导分化血管细胞的研究进展

脂肪来源的间充质干细胞具有较强的体外增殖能力,因具有生物学特性稳定、来源充足、体外培养条件低等优势已引起各国学者的关注。脂肪间充质干细胞凭借其多向分化潜能,是人体干细胞库潜在的重要来源之一。目前,研究人员已成功地在体外将其诱导为内皮细胞,成骨细胞、成软骨细胞、脂肪前体细胞、平滑肌细胞,心肌细胞、神经样细胞等。就脂肪来源的间充质干细胞体外定向诱导分化血管细胞的研究进展作一综述。     

EPA对草鱼前体脂肪细胞增殖分化的影响

体外培养草鱼前体脂肪细胞,并用不同浓度(0-100 μmol/L)二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA)进行处理,噻唑兰比色法(Methyl thiazolte trazoliu,MTT)和油红O染色提取法检测EPA对细胞增殖及分化的影响,Real-time qPCR检测过氧化物酶增殖激活受体家族(Peroxidase proliferation activated receptor,PPARs)、脂蛋白酯酶(Lipoprotein lipase,LPL)、过氧化物酶体增殖激活受体γ辅助活化因子1α (Peroxisome proliferatoractivated receptor gamma coactivator-1α,PGC-1α)等基因的表达情况.结果显示,不同浓度EPA在2d内均显著促进草鱼前体脂肪细胞增殖(P＜0.05);不同浓度EPA处理ld后均显著抑制草鱼前体脂肪细胞分化(P＜0.05),且100μmol/L EPA处理细胞2d可显著促进LPL和PGC-1α基因的表达(P＜0.05).研究表明,EPA可促进草鱼前体脂肪细胞增殖,抑制其分化,该抑制作用与其调控PGC-1α、LPL等脂代谢基因的表达有关.     

罗格列酮对猪脂肪前体细胞分化过程中聚脂相关基因表达模式的影响

为了解罗格列酮对猪脂肪前体细胞诱导分化过程的影响, 利用胶原酶消化法分离猪皮下脂肪前体细胞, 采用含50 nmol/L胰岛素、100 nmol/L地塞米松及0.25 mmol/L 3-异丁基-1-甲基黄嘌呤的分化培养液Ⅰ(对照组)和在分化培养液Ⅰ中添加100 nmol/L罗格列酮的分化培养液Ⅱ(实验组)两种诱导分化方法对脂肪前体细胞进行诱导分化, 借助实时定量RT-PCR方法检测了细胞分化过程中聚脂相关基因的表达。结果显示: 罗格列酮对PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT基因的表达有显著的上调作用, 而对PPARα有一定的下调作用。试验组中PPARα、PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT等基因分别于48 h、48 h、48 h、108 h、60 h和24 h达到表达高峰, 此时的表达量分别是诱导前的1.7、48、3.3、487.5、5.8和3.6倍, GPAT同PPARα和FASN基因表达量间均达到显著相关(P<0.05); 而对照组中PPARα、PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT等基因分别于84 h、96 h、48 h、96 h、36 h和36 h达到表达高峰, 此时的表达量分别是诱导前的2.1、11、1.6、216.5、3.5和2.8倍, GPAT同PPARα和FASN基因表达量间均达到极显著相关(P<0.01)。本实验结果表明: 罗格列酮不仅可以极大的促进PPARγ和C/EBPα基因的表达, 还能让其协同达到表达高峰; PPARγ和C/EBPα可能是调控猪脂肪前体细胞分化的关键转录因子; 在脂肪形成过程中, 甘油脂类的生物合成可能发生较早, 同时PPARα可能主要参与甘油脂类生物合成的调控。     

烟酰胺在原代培养的猪前体脂肪细胞增殖分化中的作用

为研究烟酰胺(Nicotinamide,NAM)在原代培养的猪前体脂肪细胞增殖分化中的作用,探讨其作用的分子机制,用不同浓度(0-500μmol/L)的NAM处理猪前体脂肪细胞。MTT和油红O染色及提取法检测结果表明:在不同的作用时间内,与对照组相比,100-500μmol/L的NAM均可以促进猪前体脂肪细胞的增殖分化,随着NAM浓度的增加,其对前体脂肪细胞增殖分化的促进作用逐渐上升,当浓度为300μmol/L时达到高峰,即300μmol/L NAM的促进效果最为显著(P<0.05);随后,400和500μmol/L NAM的促进作用逐渐减弱。RT-PCR法分析结果表明,Sirt1 mRNA表达显著下降(P<0.05),而其靶基因FoxO1和脂肪细胞分化标志基因PPARγ2、C/EBPα mRNA表达量明显升高(P<0.01),aP2和LPL表达也显著增加(P<0.05)。表明NAM是Sirt1的一个有效抑制剂,它可能通过抑制Sirt1的表达来促进猪前体脂肪细胞增殖和分化。     

共轭亚油酸对前脂肪细胞增殖分化的影响

培养前脂肪细胞3T3-L1,MTT法检测CLA对3T3-L1增殖的影响;以油红O染色检测3T3-L1分化过程胞内脂肪的堆积;同时采用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)检测CLA对过氧化物酶体增殖物激活受体γ2(PPARγ2)mRNA表达的影响.结果显示: t10,c12-CLA以及CLA混合物对前脂肪细胞3T3-L1增殖均有显著的抑制作用(P<0.05).油红染色比色结果表明,t10,c12-CLA具有显著的抑制脂肪分化作用(P<0.05).RT-PCR结果显示,在前脂肪细胞3T3-L1分化过程中,经100 μmol/L t10,c12-CLA和50 μmol/L t10,c12-CLA处理后PPARγ2 mRNA表达量分别为对照组的52.1%,83.0%.     

低氧诱导大鼠内脏脂肪组织炎症状态对SePP1的影响

目的：既往研究显示SePP1具有一定的抗氧化作用,而随着年龄的增加机体逐步出现一个慢性低氧、炎症状态,我们通过4％O2浓度体外培养大鼠脂肪前体细胞模拟其体内的低氧状态,进而观察常氧（21％O2）及低氧（4％02）状态下大鼠脂肪前体细胞中炎症因子（IL-6,MCP-1,SePP1）水平的变化及不同状态下硒蛋白SePP1水平的变化。方法：取6—8周SD大鼠肾周脂肪前体细胞,分别于常氧（21％O2）及低氧（4％O2）状态下进行体外培养,诱导分化后采用油红0染色进行鉴定,至第三代后,分别采用PCR及Westem Blot技术检测两种状态下脂肪前体细胞中1L-6,MCP-1,SePPl基因及蛋白表达的不同变化,同时观察不同氧浓度对脂肪前体细胞增殖的影响。结果：4％氧浓度状态下培养的脂肪前体细胞中IL-6,MCP-1的基因及蛋白表达均明显高于正常氧浓度下的脂肪前体细胞,而SePP1的基因及蛋白表达均下降,且低氧状态下脂肪前体细胞增殖较常氧状态下加快。结论：低氧培养可进一步使机体内脏脂肪组织堆积加重,造成脂肪前体细胞的炎症状态,并且可导致SePP1的表达下降,而SePP1具有一定的抗氧化作用,与机体动脉粥样硬化等心血管疾病的发生、发展有一定的关联,本实验结论为通过干预体内SePP1的水平为靶点治疗动脉粥样硬化提供了一定的实验依据,为进一步研究SePP1在低氧状态下对动脉粥样硬化的影响及作用机制提供了一定的试验基础。     

肝细胞生长因子促进猕猴胚胎干细胞来源的神经前体细胞的增殖

肝细胞牛长因子(hepatoeyte growth factor,HGF)足一个多效应因子,在神经系统中具有重要作用.早前的研究发现采用HGF和G5 supplement结合EB(embryoid body)法可诱导猕猴胍胎干细胞(rhesus embryonic stem cells,rESCs)定向分化成高纯度的可移植的神经前体细胞(neural progenitors),但对于HGF在整个诱导分化过程中的具体作用及机制还不清楚.本研究改进先前研究体系,采用单层培养法,同时添加HGF和bFGF(basic fibroblast growth factor,碱性成纤维细胞生长因子)诱导rESCs在两周内定向分化为高纯度[(81.66±4.37)%]的神经前体细胞,并且单独添加HGF或bFGF以及两者都没有添加的条件下也得到了相似比例的神经前体细胞,表明外源性的HGF在诱导rESCs向神经前体细胞转变的过程中对十神经细胞命运的决定并不起作用;进一步研究发现HGF能有效地促进神经前体细胞的增殖,并且与bFGF具有协同作用.总之,本研究建立了一种更为简单的诱导rESCs分化成神经细胞的方法,发现外源性的HGF在rESCs向神经前体细胞分化的过程中并没有神经诱导的作用,但能与bFGF协同作用促进rESCs来源的神经前体细胞的增殖.     

高等植物多肽生长因子PSKα

PSKα是高等植物体内一种重要的多肽生长因子,具有促进细胞增殖、分化,促进器官发生和体细胞胚胎发生等多种作用。本文对PSKα的结构、功能、前体、受体等几个方面进行了阐述。     

miR-191通过调控C/EBPβ转录影响猪前体脂肪细胞分化

对实验室前期Solexa结果进行深入挖掘,结合生物信息学分析从不同发育阶段猪皮下脂肪组织差异表达的miRNAs中筛选出高丰度差异极显著的候选miR-191.采用腺病毒过表达miR-191,实时定量PCR、Western blot及双荧光素酶报告基因检测等技术方法,初步研究miR-191对猪前体脂肪细胞分化的影响.结果发现,miR-191随着猪前体脂肪细胞的分化表达量逐渐增加.与对照组相比,过表达miR-191的猪前体脂肪细胞中miR-191转录本显著增加,并引起CCAAT增强子结合蛋白β(C/EBPβ)、PPARγ和aP2的mRNA水平降低,抑制了猪前体脂肪细胞分化.同时,Western blot结果显示,与对照组相比过表达miR-191的猪前体脂肪细胞在48 h C/EBPβ蛋白水平下降了55%.更重要的是,通过TargetScan等算法正向筛选以及MicroInspector反向筛选联合获得miR-191候选靶基因,经双荧光素酶报告基因检测结果证实,miR-191可直接作用于C/EBPβ3′UTR,从而降低萤火虫荧光素酶活性.综上所述,miR-191可能通过抑制脂肪细胞分化早期标志基因C/EBPβ的表达,从而抑制了猪前体脂肪细胞的分化.     

哺乳动物脂肪细胞的分化及调控

从形态特征上,可以将组成动物机体的脂肪分为白色脂肪、棕色脂肪和米色脂肪。骨髓来源和脂肪来源的间充质干细胞经血液循环等途径进入各组织器官,经过增殖形成脂肪祖细胞,再由祖细胞分化成为脂肪前体细胞与成熟的脂肪细胞。在生理条件下,白色脂肪与棕色脂肪可以相互转换,二者可动态转换。如果二者之间的平衡被打破,可能会引发多种疾病(如肥胖症、2型糖尿病、高血脂、脂肪肝、心血管疾病以及乳腺癌等)。米色脂肪是白色脂肪向棕色脂肪转化时出现的中间类型。不同类型脂肪之间的转换受若干种因子和因素的调控,该文将对脂肪的分化及其调节机制作一综述。