利用生物信息学研究肥胖与2型糖尿病患者肝组织基因表达变化

目的:利用芯片数据分析工具对GEO基因芯片数据进行数据挖掘,系统分析肥胖与2型糖尿病患者肝组织相关基因表达的变化,探讨肥胖与2型糖尿病的联系及糖尿病早期预防和诊断的新靶点。方法:首先在公共芯片数据库中选择肥胖与2型糖尿病相关芯片数据(GSE15653),利用R等芯片数据分析工具分析肥胖与2型糖尿病患者肝组织基因的表达变化,并预测相关差异表达基因在血中蛋白表达。结果:肥胖患者与正常人肝组织比较发现412个差异表达基因,其中上调表达基因212个,下调表达基因200个,2型糖尿病患者中控制良好者与正常人肝组织比较发现486个差异表达基因,其中上调表达基因253个,下调表达基因233个,而2型糖尿病患者中控制不良者与正常人肝组织比较发现1051个差异表达基因,其中上调表达基因560个,下调表达基因491个;2型糖尿病控制良好者与肥胖患者肝组织有263个相同的表达变化基因,而2型糖尿病控制不良者与肥胖患者肝组织有131个相同的表达变化基因;结合蛋白质组学结果分析肥胖与2型糖尿病相关的差异表达基因中有30个蛋白表达产物是分泌型蛋白。结论:肥胖及2型糖尿病患者肝组织与正常肝组织比较基因表达均发生明显变化,其基因表达变化数目随疾病的严重性增加而增多,而且2型糖尿病的控制情况与肝组织基因表达变化有密切关系。肥胖与2型糖尿病相关的差异表达基因中表达分泌型蛋白的可进一步用于研发监测疾病发生发展的候选靶分子。     

非神经元型胆碱能系统在（前）脂肪细胞的表达及nAChRα7功能状态对前脂肪细胞Visfatin基因表达的影响

原核生物、真核生物、植物体的非神经细胞和组织中,尤其是多种免疫活性细胞中,均证实乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase,AChE）、胆碱乙酰转移酶（choline acetyltransferase,ChAT）和乙酰胆碱受体（acetylcholine receptor, AChR）各亚型在内的胆碱能系统组分的存在,其中烟碱样乙酰胆碱受体α7（nicotinic acetylcholine receptor α7,nAChRα7）是烟碱样胆碱能抗炎通路（nicotinic anti-inflammatory pathway）中重要的分子核心机制,同时也是机体限制宿主防御反应扩大的内源性抗炎机制之一. 本文旨在探讨（前）脂肪细胞上非神经元型胆碱能系统是否存在及初步揭示烟碱样胆碱能受体α7对前脂肪细胞功能的影响. 以体外培养的3T3-L1前脂肪细胞为研究对象,采用免疫组化和蛋白质免疫印迹技术,分别检测前脂肪细胞和成熟脂肪细胞中乙酰胆碱酯酶、胆碱乙酰转移酶和烟碱样乙酰胆碱受体α7的3种胆碱能系统主要组分的蛋白表达. 另将前脂肪细胞分为给予广谱烟碱样乙酰胆碱受体激动剂尼古丁、特异性烟碱样乙酰胆碱受体α7激动剂氯化胆碱及特异性烟碱样乙酰胆碱受体α7拮抗剂甲基牛扁亭碱干预12 h、24 h、36 h,并设立相应处理时间的空白对照组,逆转录聚合酶链反应检测前脂肪细胞visfatin mRNA表达情况. 免疫组化染色可见前脂肪细胞中AChE、ChAT及AChRα7均有阳性表达;蛋白免疫印迹检测进一步半定量证实了前脂肪细胞和成熟脂肪细胞中AChE、ChAT及AChRα7的蛋白表达;拮抗剂甲基牛扁亭碱(10⁶～10⁴mol/L)时间、剂量依赖性上调前脂肪细胞visfatin mRNA表达(1.3～1.55fold,P<0.01),与对应空白对照组相比,存在显著性统计学差异; 加入不同剂量的尼古丁和氯化胆碱,则前脂肪细胞中visfatin mRNA表达水平与对应空白对照组相比,均不同程度地下降,其中以氯化胆碱的抑制效应更为显著. 前脂肪细胞与成熟脂肪细胞中均存在有独立的胆碱能体系,其中AChRα7很可能在调节脂肪细胞因子分泌及肥胖相关的病理生理过程中发挥重要作用.     

高脂饲料诱导的肥胖大鼠网膜素水平的实验研究

人群调查发现肥胖人群网膜素水平较正常人群低,而正常及肥胖大鼠血清网膜素水平及其基因表达情况尚不清楚.将SD大鼠随机分为正常组(n=10)和高脂组(n=30),分别喂养普通饲料和高脂饲料.6 w后从高脂组选取体重增长最快的20只,再从中随机抽取10只继续喂养高脂饲料,12 w后两组各剩9只,采用全自动生化仪ADVIA2400测定血糖及血脂、ELISA检测血清胰岛素及网膜素水平、RT-PCR检测网膜脂肪组织网膜素mRNA表达水平.结果显示高脂组大鼠体重、体重增加值、肥胖指数、低密度脂蛋白、胰岛素、血清网膜素水平及网膜脂肪组织网膜素mRNA表达水平均高于正常组(P<0.05).首次发现肥胖大鼠血清网膜素水平及网膜脂肪组织中网膜素mRNA表达水平较正常大鼠显著增高,与人群调查结果不一致.     

葛根素对肥胖型高血压大鼠血压和血管功能影响的实验研究

目的:本研究旨在观察饮食中添加葛根素对肥胖型高血压大鼠的心血管代谢指标的影响,尤其关注其对于血压和血管功能的效应。方法:①自发性高血压大鼠24只,分正常饮食对照组(8只)、高脂饮食组(8只)、高脂饮食+葛根素组(8只),大鼠先进行1周的适应性喂养,1周后进行干预,干预时间为14周;②每周测1次体重、鼠尾血压;③实验结束时空腹取血浆测血脂、血糖值,取胸主动脉观察主动脉的内皮依赖性及非内皮依赖性舒张功能。结果:①葛根素可防止高脂饮食导致的自发性高血压大鼠体重的增加及血压、血糖的升高,与高脂饮食组比较,P<0.05或P<0.01。②长期葛根素喂养可有效防止高脂饮食导致的高血压大鼠的血脂水平升高;③长期的葛根素喂养可显著改善肥胖型高血压大鼠的血管舒张功能及降低血压。结论:葛根素可有效改善肥胖型高血压大鼠的相关代谢指标,并可明显降低血压及改善血管功能,提示葛根素对肥胖型高血压有较好的防治作用,值得进一步深入研究。     

C57BL/6J小鼠在构建2型糖尿病模型中体重和非空腹血糖浓度的异常变化

由北京市一实验动物生产单位购入近交系C57BL/6J(B6)和封闭群ICR(3周龄)小鼠,分别以高脂饲料、高脂饲料-3%果糖饮水(实验组)和常规饲料(对照组)喂养6周,实验组腹腔注射链脲佐菌素(STZ,100mg/kg体重),然后以相应饲料继续喂养4周。每周测定小鼠体重,于注射STZ前和注射后每周测定非空腹血糖浓度。研究显示,无论是否补充果糖饮水,B6对照组体重显著高于实验组,而相应周龄的ICR小鼠,实验组体重显著高于对照组。两品系小鼠实验组间体重无差异。注射STZ后,B6实验组血糖浓度均没有达到糖尿病小鼠非空腹血糖浓度的成模标准(11mmol/L),而ICR实验组血糖浓度均达到并超过糖尿病小鼠非空腹血糖浓度的成模标准。研究表明,无论补充果糖与否,ICR小鼠均能成功建模,而B6小鼠建模均失败。因此,ICR小鼠仍是目前应用高脂饲料-STZ联合诱导2型糖尿病模型中经济、有效的候选动物,而B6小鼠在体重和血糖浓度上的异常表现很可能是其遗传背景变化的结果,这尚需进一步研究证实。     

长角血蜱卵泡抑素相关蛋白的定性

参照GenBank中长角血蜱致病性Okayama株卵泡抑素基因的核苷酸序列(GenBank Accession No.DQ248886)设计合成一对引物,从本实验室保藏的单克隆洁净长角血蜱饥饿成蜱中快速提取总RNA,通过RT-PCR扩增出814bp的卵泡抑素基因,序列比对结果显示:与长角血蜱致病性Okayama株的核苷酸序列及氨基酸序列一致性分别为97.8%和99%,将其亚克隆到表达载体pGEX-4T-1中进行表达,GST融合重组蛋白预期分子量为57kD。表达重组蛋白经MagneGSTTM蛋白纯化系统纯化后作为抗原分别与抗不同发育阶段长角血蜱(卵、幼蜱、若蜱、成蜱)多克隆抗体作为一抗进行免疫印迹,结果表明:与长角血蜱卵制备的多克隆抗体有很强的免疫反应,而与其他发育阶段(幼蜱、若蜱、成蜱)饥饿长角血蜱制备的多克隆抗体反应性很弱。以上结果表明:长角血蜱卵泡抑素蛋白在长角血蜱产卵及卵成熟发育时期的表达水平较其他发育阶段(幼蜱、若蜱、成蜱)的蛋白表达水平高。     

运动干预对肥胖超重孕妇血清游离脂肪酸及胎儿的影响

目的:研究运动干预对不同糖耐量超重肥胖孕妇孕期体重增加、妊娠晚期血清游离脂肪酸(Free Fatty Acids,FFA)、甘油三酯(Triglyceride,TG)水平及新生儿体重的影响.方法:2008年6月～2009年12月,对来自高危门诊的的肥胖超重孕妇,分别给予单纯饮食干预(饮食组)或运动饮食联合干预(运动加饮食组).妊娠32周采集两组病例空腹血样,测定FFA及TG.排除各组有运动禁忌的孕妇.足月分娩妊娠期糖尿病(Gestational Diabetes Mellitus,GDM)及正常糖耐量(Normal Glucose Tolerant,NGT)孕妇共143例,运动加饮食组(n=73,GDM 21例,NGT 52例).饮食组(n=70,GDM23例,NGT47例)按不同糖耐量分别进行了对比研究.分析二组在孕期体重增加,孕晚期脂代谢水平及新生儿出生体重方面的差异,并就新生儿出生体重与孕期体重增加及孕晚期血清FFA水平的关系做相关性分析.结果:两组孕妇在年龄,孕前体重指数及分娩孕周方面差别无统计学意义.两组GDM在孕期增重(p＜0.01)、新生几出生体重体重(p＜0.05)、孕晚期血清FFA(p＜0.05)、TG水平(p＜0.05)等方面差别有显著性.两组NGT在孕期体重增加(p＜0.05)及新生儿出生体重方面差别有显著性(p＜0.05);饮食组平均血清FFA及TG水平高于运动加饮食组,但未形成显著性差异.饮食组新生儿出生体重与孕期增重(NGT,r=0.468,P＜0.01;GDM,r=0.564,p＜0.01)及孕32周血清FFA水平(NGT,r=0.431,P＜0.05;GDM,r=0.462,p＜0.05)相关有显著性.饮食加运动组新生儿出生体重与孕期增重相关无显著性,与血清FFA相关有显著性(NGT,r=0.375,P＜0.05;GDM,r=0.405,p＜0.05).两组孕妇在巨大儿发生率方面有显著性差异.结论:肥胖超重孕妇新生儿出生体重与孕晚期血清FFA水平有关.饮食结合运动干预有助于肥胖超重GDM孕妇在孕期体重增加,妊娠晚期血清FFA水平,新生儿出生体重,巨大儿发生率等方面取得良好的妊娠结局.     

6周不同强度间歇性运动对肥胖大鼠体成分的影响*

目的:探讨不同强度间歇性运动对肥胖大鼠身体机能影响,为肥胖症的防治提供依据。方法:80只SD大鼠随机分成普通膳食组(n=20)和高脂膳食组(n=60),适应性喂养8周后,筛选普通膳食大鼠8只和高脂膳食肥胖大鼠32只,用于后续实验。将实验大鼠随机分为5组(n=8):普通对照组(CS),普通饲料喂养,不做任何运动;高脂安静组(HS):高脂饲料喂养,不作任何运动;高脂持续运动组(HC):进行60 min/d×5天/周×6周;高脂长时间低频率间歇性运动组(HLL):进行30 min/次×2次/天(间歇6 h)×5天/周×6周;高脂短时间高频率间歇性运动组(HSH):进行20 min/次×3次/天(间歇3 h)×5天/周×6周,各运动组大鼠在跑台上训练强度均为25 m/min。6周后,各组大鼠称重、检测RMR、FBG、TG等生化指标,并测量体脂及肌肉重量。结果:实验前,各组大鼠之间RMR、FBG、TG指标无统计学差异(P＞0.05);HSH、HLL、HC、HS组体重均明显高于CS组(P＜0.05)。实验后,HSH、HLL、HC组RMR均明显高于HS、CS组(P＜0.05),但HSH、HLL、HC组之间无显著性差异(P＞0.05);HS组体重高于CS组(P＜0.05),HSH、HLL、HC组体重明显低于HS组(P＜0.05),但三组之间无显著性差异(P＞0.05);HSH、HLL、HC组之间PF、EF、PF/W、EF/W均明显低于HS组(P＜0.01),而三者之间无统计学差异(P＞0.05);各组大鼠GM、QF均无显著性差异(P＞0.05),HSH、HLL、HC组之间GM/W、QF/W高于HS组(P＜0.05),而HSH、HLL、HC组之间无显著性差异(P＞0.05);HSH、HLL、HC组FBG、TG均明显低于CS、HS组(P＜0.05),但与HS组差异更显著(P＜0.01),而各训练组之间无显著性差异(P＞0.05)。结论:6周不同强度间歇性运动对肥胖大鼠体成分产生了良好的干预效果,且短时间高频率间歇性运动(HSH)效果可能更好。     

中脑-纹状体多巴胺可塑性:肥胖相关体力活动不足的重要机制

对高热量食物的过度摄取与体力活动不足(physical inactivity)是肥胖呈爆发式增长的重要原因,其中体力活动不足与心肺耐力下降及全因死亡率的增长还存在密切的关系。尽管人们已认识到肥胖者应该通过增加体力活动水平降低心血管病风险,但由于目前对肥胖相关体力活动不足的分子生物学机制了解有限,导致难以采取行之有效的措施。近年来,国内外的研究开始关注中脑多巴胺(dopamine,DA)系统功能障碍与肥胖相关体力活动不足的关系,认为中脑-纹状体多巴胺系统参与了肥胖的形成,其功能可塑性与肥胖相关体力活动不足有关,中脑-纹状体多巴胺神经元可能成为运动干预肥胖的重要靶点。本文就这一领域的研究现状做一综述,为揭示肥胖的发生及运动防治肥胖的神经生物学机制提供理论参考。     

内皮抑素-血管内皮细胞抑制因子重组腺病毒对新生血管的抑制效应

内皮抑素与血管内皮细胞抑制因子均为内源性新生血管抑制分子。为了探讨两分子融合后的生物学功能,以重组腺病毒为载体介导融合基因在体内外表达。体外实验表明重组腺病毒Ad-hENDO-VEGI151能够在ECV304、HepG2、L929等细胞中表达41000大小的融合蛋白,对血管内皮细胞增殖有明显的特异性抑制作用,对HepG2和L929细胞无抑制作用(F=13112.13,P=0.0001)。体内实验表明Ad-hENDO-VEGI151重组腺病毒表达的融合蛋白可以显著抑制鸡胚绒毛尿囊膜血管的生成;与AdLacZ对照组相比,Ad-hENDO-VEGI151对兔炎症性角膜新生血管的抑制明显(F=1413.11P=0.0001),免疫组化结果显示,融合蛋白主要在角膜上皮层表达;治疗荷肝癌裸鼠,注射Ad-hENDO-VEGI151的肿瘤体积(487.7±241.2mm3)与AdLacZ对照组(4075.9±1849.9mm3)差异显著(F=14.80P=0.0085),抑瘤率达到88.03%,免疫组化结果显示,胞膜染色阳性,Ad-hENDO-VEGI151组肿瘤的微血管密度30.75±3.31%与AdLacZ组50.25±8.65%差异明显F=17.72P=0.0056抑制率为39%。结果提示:重组腺病毒Ad-hENDO-VEGI151能够表达有生物学活性的融合蛋白,并发挥特异性的新生血管抑制作用。