MicroRNA调控动物脂肪细胞分化研究进展

脂肪组织不仅在维持机体能量代谢和稳态上发挥重要作用,同时也是重要的内分泌器官。脂肪细胞分化是由间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSC)向成熟脂肪细胞分化的复杂生理过程,该过程由大量转录因子、激素、信号通路分子协同调控。miRNA作为内源性非编码RNA,主要通过抑制转录后翻译等机制来调控基因表达。近年来越来越多的证据表明miRNA通过调控脂肪细胞分化相关的转录因子和重要信号分子进而影响动物脂肪细胞的分化和脂肪形成。本文对miRNA影响动物白色、棕色和米色脂肪细胞分化的作用机制及其相关调控通路和关键因子进行了归纳总结,以期为肥胖等代谢性疾病的治疗提供一定的理论指导和新的治疗思路。     

MicroRNA在哺乳动物脂肪形成中的调控作用

间充质干细胞或前体脂肪细胞向成熟脂肪细胞分化的复杂过程对哺乳动物脂肪组织的形成和脂肪代谢至关重要。脂肪形成受激素和各种生脂转录因子的调控,这些生脂转录因子以级联转录的方式表达,促进脂肪细胞分化,最终导致成熟脂肪细胞表型的形成。micro RNAs(mi RNAs)属于small RNA家族,分子长度约为22个核苷酸。近几年研究表明,mi RNA参与了许多生物过程的调控,包括细胞分化、转录因子和/或其他基因的转录后调控。该文对mi RNAs在小鼠、人类和家畜体外模型中作为促生脂或抗生脂因子来调节脂肪生成的研究成果进行总结,以期为研究mi RNA调控哺乳脂肪生成的相关科研人员提供参考。     

脂肪细胞分化过程中MAPK信号通路的调控机制

促分裂原活化的蛋白激酶(MAPK)通路是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其家族控制着各种重要的生理性过程,包括细胞的生长、分化、增殖、死亡,主要有ERK、p38和JNK三条途径组成。现在肥胖已经成为多种疾病的危险因素,与胰岛素抵抗、高脂血症、2型糖尿病等都与肥胖有密切的联系。MAPK信号通路在脂肪细胞分化中起着非常重要的作用,深入的研究MAPK信号通路的在脂肪细胞中的调控作用,在预防肥胖及其引起的疾病治疗中,有着深远的意义。本文就MAPK信号通路对脂肪细胞分化的调控机制,其各个通路对脂肪细胞分化的正负调控及一些药物影响MAPK信号通路而影响脂肪细胞的分化,以及关于脂肪分化的一些新的研究做一综述。     

脂肪细胞因子对脂肪细胞增殖分化的反馈调节作用

肥胖已被证实是胰岛素抵抗、2 型糖尿病、高血压、高脂血症及冠状动脉粥样硬化性心脏病等代谢性疾病发生的重要诱因.肥胖的发生主要是由于体内脂肪细胞的异常分化和增殖,最终导致脂肪细胞异常增多及细胞内脂质过度沉积产生的.脂肪细胞的增殖分化受到多种因素的调控,其中脂肪细胞因子作为脂肪组织分泌的肽类激素,也在脂肪细胞的发育分化过程中起重要的反馈调节作用.大多数肥胖患者体内存在脂肪细胞因子分泌异常及其相应的功能紊乱.本文将对几种主要的脂肪细胞因子在脂肪细胞发育分化中的作用及最新研究进展进行简要综述及讨论.     

长链非编码RNA AK043773在脂肪细胞分化中的作用

探索长链非编码RNA(lnc RNA)AK043773在脂肪细胞分化过程中的表达变化和调控作用。将小鼠前脂肪细胞成脂诱导,利用实时定量PCR技术检测成脂分化调控基因KLF7及AK043773的表达,构建AK043773过表达载体检测其对成脂分化的影响。经UCSC数据库检索发现AK043773位于KLF7基因4号外显子的3'端下游,骨髓基质细胞系ST2和前脂肪细胞系3T3-L1成脂诱导分化后,实时定量PCR检测结果显示AK043773及KLF7表达协同下调;构建p CDNA3.1-AK043773过表达载体,转染ST2细胞后能显著提高AK043773的表达,进行脂肪细胞分化条件诱导,通过油红O染色及OD520nm吸光值检测可见AK043773过表达显著抑制ST2细胞中脂滴产生。AK043773及KLF7在脂肪细胞分化过程中协同下调,上调AK043773的表达可显著抑制脂肪细胞分化。     

ROS在脂肪分化中的作用研究新进展

由于肥胖及肥胖相关疾病在全球范围内的广泛流行,明确脂肪组织如何生长非常重要。脂肪组织主要由脂肪细胞分化、脂肪细胞肥大以及脂解作用共同调节。脂肪细胞分化是由多能干细胞或前脂肪细胞分化形成脂肪细胞的一个复杂而又程序化的过程。脂肪细胞的分化过程被分为四个阶段,生长抑制阶段,克隆扩增阶段,早期分化阶段和分化为成熟脂肪细胞表型的终末阶段。来自国内外多个研究的大量数据表明,活性氧(Reactive oxygen species, ROS)可以显著调节脂肪分化的过程进而影响肥胖及相关疾病的发生发展。作为一类重要的高活性分子,ROS在细胞内具有多种来源,主要包括线粒体、NADPH氧化酶、黄嘌呤氧化还原酶、黄嘌呤氧化酶、一氧化氮合酶等。本文回顾近年来的一些文献,对ROS及其生成系统在脂肪细胞分化中的作用进行综述,以期从氧化还原调节的角度明确脂肪细胞分化以及肥胖形成的机制,为肥胖及相关疾病的治疗提供新思路。     

KLF转录因子家族与脂肪细胞分化

Kruppel样转录因子（Kruppel-like factors, KLF）是一类具有锌指结构的转录因子,其典型结构特征是在其羧基端具有3个C2H2锌指结构. KLF广泛参与细胞增殖、凋亡、分化以及胚胎发育等多个生命活动的调控. 近年来脂肪细胞分化研究的结果显示,KLF家族的多个成员参与脂肪细胞分化过程的调控,既有促进脂肪细胞分化的,也有抑制脂肪细胞分化的. 其中KLF4通过与Krox20协同作用,激活C/EBPβ（CCAAT-enhancer-binding protein β）基因表达,促进脂肪细胞分化;KLF5和 KLF15都通过直接结合到氧化物酶增殖体激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ, PPARγ）基因的启动子,激活PPARγ基因表达,促进脂肪细胞分化;而KLF6则通过抑制前脂肪细胞因子（pre-adipocyte factor 1, PREF1）基因表达,促进脂肪细胞分化. 抑制脂肪细胞分化的KLF2通过结合于PPARγ的启动子,抑制PPARγ基因表达,从而抑制脂肪细胞的分化;KLF3通过募集辅助抑制因子C-末端结合蛋白（c-terminal binding protein, CtBP）形成KLF3 CtBP抑制复合体,结合于C/EBPα（CCAAT-enhancer-binding protein α）基因的启动子,抑制C/EBPα表达,进而抑制脂肪细胞的分化;KLF7通过抑制葡萄糖转运蛋白2（glucose transporter2,GLUT2）基因的表达抑制脂肪细胞的成熟. 本文综述这些KLF转录因子在脂肪细胞分化过程的作用及其作用的机制.     

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。     

氧化还原敏感转录因子调控脂肪分化中的分子机制

由于肥胖及肥胖相关疾病在全球范围内的日益流行,对于人们来说,清楚地认识脂肪组织如何生长变得非常重要。多项研究结果表明,氧化还原敏感转录因子在脂肪细胞分化的过程中起到了关键的作用。通过明确氧化还原敏感转录因子调节脂肪分化的作用机制,可以为干预脂肪分化和肥胖的形成提供理论和实验依据。本文回顾了最近的一些数据来列举包括核因子E2相关因子2(Nrf2),过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(PGC-1α),p53,核因子κB(NF-κB)和叉头转录因子(Fox O)等氧化还原敏感转录因子在脂肪细胞分化中起到的作用,为研究脂肪分化的分子机制和干预肥胖及其相关疾病提供新思路。     

microRNA调控棕色脂肪细胞的分化

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类长度约为20~24个核苷酸序列的内源性的具有转录后调节功能的单链非编码小RNA,在基因表达调控方面具有广泛作用,参与了生物体生长发育、细胞增殖、分化、凋亡等多种生物学过程.最新研究发现,microRNA193b-365在棕色脂肪细胞分化过程中,通过上调或下调一些影响棕色脂肪细胞分化方向的因子（如Runx1t1 、Cdon、Igfbp5、PRDM16等）的表达水平,而发挥促进棕色脂肪细胞分化的功能.促进棕色脂肪形成可增加热量的产生,同时减少脂肪堆积,从而有助于减少肥胖症及其相关疾病的发生.microRNA正性调控棕色脂肪细胞分化这一作用机制为治疗肥胖症的研究提供了新方向,有可能成为脂类代谢性疾病治疗的潜在靶点.     

肥胖相关基因FTO、FNDC5、PRDM16的研究进展

脂肪量及肥胖相关基因(FTO)被认定为肥胖关联最强最确切的基因,其单核苷酸多态性变异是导致肥胖的主要原因,通常来讲,其通过与其他肥胖相关基因、细胞因子发生相互作用,从而影响体内脂质的代谢,达到调控体脂量的目的。但是,FTO的很多作用机制尚未得到确切证实。本文综述了FTO通过调控IRX3、IRX5的表达,致使白色脂肪细胞内UCP1增多,变成米色脂肪细胞,从而影响能量代谢反应的相关生理机制。FNDC5是新近发现的肌肉相关因子,受到细胞因子PGC-1的诱导激活后,可表达Irisin蛋白,从而促使棕色脂肪细胞的UCP-1表达增加,同时促进细胞转化,提高解偶联呼吸作用的产热耗能反应。PRDM16被冠以"棕色脂肪细胞开关"一名,可激活棕色脂肪细胞关键特征,增强线粒体作用、解耦连呼吸作用及调控PGC-1a和UCP1等的表达;抑制富集白脂肪的几种基因的m RNA水平如resistin和serpin3ak的表达,达到强有力地干预棕色脂肪细胞的分化、代谢及转化反应的效果。     

MicroRNA调控动物脂肪细胞的分化

MicroRNA (miRNA)属于非编码小调节RNA,在动物细胞的增殖、分化、凋亡和代谢等许多生物学过程中具重要作用.研究显示大量miRNA也参与动物脂肪细胞的分化调节,在前体脂肪细胞向成熟脂肪细胞的分化过程中具有多种功能.目前的研究结果表明,这些miRNA在脂肪细胞分化的早期或后期通过其靶基因发挥功能,如miR-17-92和miR-143分别通过其靶基因Rb 2/p 130和ERK 5/BMK 1调节脂肪细胞分化,过表达可促进体外培养的脂肪细胞分化.因此,了解更多miRNA在脂肪细胞分化中的功能,可以加深对动物脂肪形成分子机制的理解,并有可能将其作为脂类代谢性疾病治疗的潜在靶点.     

脂肪细胞的分化及调控

越来越多的研究结果表明脂肪组织不仅仅是被动的能量储存器官 ,而且是能够分泌多种激素类物质的内分泌器官 ;脂肪细胞分化及其调控失常与人类多种疾病如肥胖症、糖尿病、脂肪肝、高脂血症及乳腺癌等密切相关。对脂肪细胞分化机制及其调控的研究 ,不但对于探讨上述重大生命和疾病过程具有重要理论意义 ,而且对于上述疾病的预防与治疗 ,特别是对于在细胞和分子水平上筛选针对上述疾病的药物 ,也具有实际意义。本文从脂肪细胞的起源、前脂肪细胞向脂肪细胞的分化过程、脂肪细胞分化的调控 ,以及对脂肪细胞分化研究应注意的问题等进行了综述 ,以期对脂肪细胞分化及其调控进行全面总结     

木犀草素是具有PPARγ激动剂活性的新型AMPK激活剂

目的:木犀草素是一种天然黄酮类化合物,早期报导其能激活PPARγ,本实验室发现其也能激活AMPK。因此本研究验证木犀草素在脂肪细胞中能否激活PPARγ和AMPK,并探究这两种活性对脂肪前体细胞分化及脂联素高聚化的影响。方法:使用LanthaScreen TR-FRET PPARγ竞争性结合检测试剂盒检测木犀草素与PPARγ的结合能力,并用PPRE转录激活报告基因体系验证木犀草素是否激活PPARγ转录活性,利用油红O染色法检测木犀草素对3T3-L1脂肪前体细胞分化的影响,采用RNA干扰沉默成熟脂肪细胞中AMPKα1,用Western Blot检测相关蛋白水平。结果:木犀草素能直接结合PPARγ,其IC50为1880 nmoL·L-1,并显示剂量依赖的PPARγ转录激活活性,抑制PPARγSer-273位点磷酸化。木犀草素能升高pAMPK(Thr-172)水平,抑制脂肪前体细胞分化,升高脂联素高聚化水平。结论:木犀草素通过激活AMPK和PPARγ调控脂肪前体细胞分化和脂联素高聚化,是一种具有PPARγ激动剂活性的新AMPK激活剂,有望成为治疗Ⅱ型糖尿病和肥胖等代谢紊乱疾病的潜在药物。     

调控褐色脂肪细胞分化的microRNAs

MicroRNA(miRNA)是近年来在真核生物中发现的一类长约22nt的内源性非编码RNA,在动物中主要通过抑制靶mRNA翻译,在转录后水平调控基因表达。动物体内有两种类型的脂肪组织：褐色和白色脂肪,白色脂肪以甘油三脂形式贮存能量,而褐色脂肪利用甘油三酯产生能量。褐色脂肪因其对肥胖的拮抗作用而对研究肥胖等代谢疾病具有重要意义,大量研究表明miRNA在褐色脂肪细胞分化中扮演着重要角色,其自身也受到多种转录因子和环境因子调控,这个复杂的调控网络维持了体内脂肪组织稳态。文章主要综述了miRNA在褐色脂肪细胞分化中的最新研究进展,以期为利用miRNA进行肥胖、糖尿病等相关疾病及其并发症的治疗提供新思路。     

脂肪细胞分化及其调控的研究进展

肥胖症等多种代谢疾病在全世界范围内的流行使得人们高度关注脂肪沉积调控的机制研究。在细胞水平上,脂肪组织的沉积是脂肪细胞数目增加和单个细胞体积增大的结果。其中,脂肪细胞数目由多潜能干细胞定向分化为前体脂肪细胞的程度决定,而单个细胞体积则与其分化程度和甘油三酯积累量相关。因此,揭示脂肪细胞分化的细胞和分子机制,将为上述代谢性疾病预防和治疗提供重要的理论基础。本文对脂肪细胞的起源、脂肪细胞分化的体外研究模型、脂肪细胞分化的规律和调控以及脂肪细胞分化研究中关键的问题等方面的研究成果进行总结,综述了近年来关于脂肪细胞分化及其调控的研究进展。     

脂肪细胞分化相关转录因子的结构和功能

关于脂肪细胞分化调控的研究主要集中在转录因子的作用上。目前了解得比较清楚的分化转录因子有多种,其中CAAT增强子结合蛋白家族（C/EBPs）中的C／EBPα和过氧化物酶体增殖物激活受体家族（PPARs）中的PPARy是转录调控中起主要作用的两种因子。两者有各自的结构特点和功能,但在脂肪细胞中它们之间相互协同促进细胞的分化成熟。本文主要就C／EBPs和PPARs家族中主要成员的结构和功能及相互作用进行综述。     

过表达鸡Gata2或Gata3基因抑制Pparγ基因的转录

脂肪细胞分化是脂肪组织发育的一个重要过程. 目前,鸡脂肪细胞分化的分子调控机制还不十分清楚. 哺乳动物的研究结果表明,转录因子GATA结合蛋白2(Gata2)和GATA结合蛋白3(Gata3)具有抑制脂肪细胞分化的功能,它们在白色脂肪组织和棕色脂肪组织中的表达模式不同. 鸡没有棕色脂肪组织,目前还没有关于Gata2 和Gata3作用于鸡脂肪细胞分化的研究报道. 本研究利用半定量RT PCR的方法分析了Gata2和Gata3基因在鸡腹部脂肪组织和前脂肪细胞中的表达规律,发现鸡腹部脂肪组织中高水平表达Gata2 基因,低水平表达Gata3基因|鸡前脂肪细胞中Gata2 基因的表达水平远高于Gata3基因的表达水平,油酸诱导分化后的鸡前脂肪细胞Gata2基因的表达水平明显下调.此外,鸡过氧化物酶体增殖体激活受体γ(Pparγ)启动子（－1985/－89）报告基因荧光素活性分析和半定量RT PCP发现,在DF1细胞中过表达Gata2 或Gata3抑制鸡PPARγ基因的转录. 本研究结果为进一步研究鸡脂肪细胞分化的分子调控机制和Gata2和Gata3基因的生物学功能提供了参考.     

家兔前体脂肪细胞分化不同时期基因表达谱分析

脂肪的过度积累严重危害人类健康。前体脂肪细胞分化是脂肪发育的关键过程,研究前体脂肪细胞分化相关基因的表达有助于认识脂肪沉积的机理。尽管家兔是一种理想的研究脂肪发育的动物模型,但是针对其前体脂肪细胞分化不同时期基因表达谱的研究鲜见报道。本研究通过诱导家兔前体脂肪细胞分化,在分化第0 d、3 d和9 d收集脂肪细胞,利用转录组测序(RNA-seq),在分化第3 d样本与第0 d样本的比较中筛选出1352个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),在分化第9 d样本与第3 d样本的比较中筛选出888个DEGs。GO (gene ontology)功能富集和KEGG (kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路分析发现,0~3 d分化期上调的DEGs显著富集在PPAR信号通路和PI3K-Akt信号通路上,3~9d分化期上调的DEGs显著富集到与细胞周期调控有关的GO条目和KEGG信号通路,0~3d和3~9d阶段特异上调的DEGs可能分别作用于细胞质和细胞核。通过DEGs的蛋白-蛋白互作(protein-protein interaction, PPI)网络分析发现,筛选出的核心节点(hub node)基因可能通过调控细胞周期而影响家兔前体脂肪细胞分化。     

PU.1转录因子调控前体脂肪细胞生脂的分子机制研究进展

PU.1转录因子是保守的DNA结合蛋白Ets家族成员,因其DNA结合区识别共有序列GAGGAA,故该区又称为Ets结合区或PU.1box。PU.1主要在造血系统如髓细胞和B淋巴细胞中表达,调节关键髓系基因的转录从而调控造血系统的分化。PU.1周身敲除后,由于胎儿肝脏中缺乏B淋巴细胞和髓系细胞,导致小鼠胚胎早期死亡,表明PU.1是调控生命过程的关键转录因子。目前,在脂肪细胞中PU.1对脂肪生成作用及机制的研究报道较少。PU.1与脂肪细胞脂肪生成,与miRNAs、antisense RNA以及C/EBPα/β-PPARγ通路的调控关系将是今后研究的重点。