生長激素與其信號分子STAT5B對脂肪細胞分化的影響.pdf

1、本課題的工作分以下幾部分開展:
　　第一部分 生長激素對脂肪細胞分化及脂肪組織的影響
　　目的:
　　探討生長激素對3T3-L1前脂細胞分化過程中基因表達的影響以及生長激素對高脂喂養(yǎng)的C57BL/6小鼠內(nèi)臟脂肪組織中基因表達的影響。
　　內(nèi)容:
　　1.應用3T3-L1前脂肪細胞作為模型，誘導脂肪細胞分化。同時在分化過程中加入生長激素(125 ng/ml)進行干預，在分化的第0，2，3，4，5天收取細胞。檢

2、測脂肪代謝相關的分子如Fasn表達變化以及激素敏感性脂肪酶(Hormone-sensitive lipase，HSL)的活性變化。
　　2.構建包裝靶向抑制STAT5B表達的shRNA慢病毒:LV3-STAT5B-shRNA，感染3T3-L1前脂細胞后篩選出STAT5B敲出的細胞克隆。以表達LV3-NC的慢病毒為陰性對照，分別誘導兩種脂肪細胞分化，分別在分化的第0，2，3，4，5，10天收取細胞。
　　3.分別用普通飼料和高

3、脂飼料喂養(yǎng)6周齡C57BL/6小鼠，在高脂喂養(yǎng)的小鼠中隨機選取部分進行生長激素腹腔注射，其余兩組注射滅菌的磷酸鹽緩沖液(Phosphate bufferedsaline，PBS)。
　　4.觀察GH在PKA抑制劑(H89)作用下對激素敏感性脂肪酶(Hormone-sensitivelipase，HSL)活性的影響。
　　結果:
　　1.經(jīng)過誘導，兩組細胞均能進行分化，但是油紅O染色顯示，在分化第五天時GH處理組細胞與對

4、照組相比分化效率明顯降低。對不同天數(shù)收取的兩組細胞樣品進行Western blot分析發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，GH處理組細胞在分化過程中STAT5B基因一直處于活化狀態(tài)，與脂肪積累相關的蛋白如Fasn表達降低，與脂肪分解相關的p-HSL蛋白水平升高。
　　2.經(jīng)過加入嘌呤霉素進行篩選后，Western blot檢測證明，敲出STAT5B蛋白表達與對照組相比降低到10％，基因表達干擾效果較好。分別對兩組細胞進行誘導分化后，油紅O染色顯示

5、，在分化成熟后STAT5B敲出的細胞分化效率明顯高于對照組。對不同天數(shù)收取的兩組細胞樣品進行Western blot分析發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，STAT5B敲出的細胞在分化過程中STAT5B基因也處于受抑制狀態(tài)表達降低，與脂肪積累相關的蛋白如Fasn表達與對照相比出現(xiàn)差異，其中Fasn表達呈逐漸升高趨，在第5天相比于對照組升高，與脂肪分解相關的p-HSL蛋白表達水平降低。經(jīng)過qPCR檢測，在分化至第10天時，STAT5B敲出的脂肪細胞中PP

6、ARγ，C/EBPα等mRNA水平與對照組相比表達均升高。
　　3.經(jīng)過12周的造模，高脂喂養(yǎng)組體重增長超過本身的20％，成為肥胖模型組;而腹腔注射GH的高脂飲食組體重變化介于正常對照組和高脂喂養(yǎng)組之間，體重增長沒有達到肥胖模型要求，其每日食物攝取和體質百分數(shù)均低于其他兩組。血糖濃度顯示GH注射組空腹血糖濃度接近于高脂喂養(yǎng)組，口服葡萄糖耐受實驗(OGTT)實驗表明GH注射組的糖耐量優(yōu)于高脂喂養(yǎng)組，更接近于正常對照組（兩小時后血糖為

7、，正常對照組:8.6 mmol/L，GH注射組:10.4 mmol/L，高脂喂養(yǎng)組:14.6 mmol/L）。從生化指標檢測來看，GH注射組與高脂喂養(yǎng)組相比能夠降低動物血清中的甘油三酯(Triglycerides，TG)和膽固醇(Cholesterol，CHO)的含量。對內(nèi)臟脂肪組織進行Western blot分析發(fā)現(xiàn)在GH注射組中p-HSL蛋白表達明顯高于高脂喂養(yǎng)組，但是低于正常對照組。
　　4.脂肪分化誘導劑本身就能夠活化HS

8、L，同時在蛋白激酶A(PKA)抑制劑(H89)的作用下p-HSL水平明顯降低，而且PKA活性的分子標記p-CREB的水平也降低。生長激素+誘導劑+H89的細胞中相比于誘導劑+H89組p-HSL和p-CREB水平升高。
　　結論:
　　1.在細胞模型和實驗動物模型中，生長激素作用能減緩脂肪細胞的分化或緩解高脂喂養(yǎng)引發(fā)的脂質積累。
　　2.敲出STAT5B后，分化過程中Fasn和p-HSL變化與生長激素作用時相反，提示生長

9、激素可能通過STAT5B分子發(fā)揮對脂肪細胞分化的調節(jié)作用。
　　3.在高脂喂養(yǎng)的動物模型中，GH通過調節(jié)Fasn和p-HSL的水平來影響內(nèi)臟脂肪細胞組織。
　　4.生長激素能夠通過PKA來影響p-HSL的水平。
　　第二部分 生長激素信號通路中STAT5B影響脂肪細胞分化的機制研究
　　目的:
　　探討STAT5B在脂肪細胞分化過程中的作用機制。
　　內(nèi)容:
　　1.誘導3T3-L1細胞分化，以

10、油紅O染色觀察脂肪細胞的分化程度。收取蛋白樣品檢測前脂細胞和成熟的脂肪細胞之間STAT5B等基因表達的差別。
　　2.誘導3T3-L1細胞分化，以油紅O染色觀察脂肪細胞的分化程度。分別在第0，2，4，6，8，10天收取蛋白樣品，檢測STAT5B，MOF等基因在脂肪分化過程中的變化趨勢。
　　3.提取第一部分中所敘述的正常小鼠和高脂喂養(yǎng)小鼠中的內(nèi)臟脂肪組織進行Western blot分析，檢測在動物內(nèi)臟脂肪組織中STAT5B和

11、MOF的表達情況。
　　4.在STAT5B敲出的前脂細胞中檢測MOF的表達情況。
　　5.雙熒光素酶實驗檢測STAT5B對MOF轉錄活性的影響，檢索數(shù)據(jù)庫，查找小鼠MOF基因的啟動子序列，利用基因工程的方法構建過表達STAT5B的載體以及多種MOF啟動子（全長啟動子和部分啟動子片段）的報告基因，同時在MOF啟動子上對已經(jīng)報道的STAT5B結合位點（GAS序列）進行突變，檢測熒光素酶活性。測定STAT5B在細胞內(nèi)能否促進MOF

12、啟動子的轉錄活性。應用染色質免疫沉淀(Chromatinimmunoprecipitation，ChIP)的方法檢測在3T3-L1脂肪細胞內(nèi)STAT5B是否跟MOF啟動子上的相關序列有物理的結合。
　　6.構建包裝靶向抑制MOF基因表達的shRNA慢病毒:LV3-MOF-shRNA，感染3T3-L1前脂肪細胞后篩選出穩(wěn)定低表達MOF的細胞克隆。以表達LV3-NC的慢病毒為陰性對照，分別誘導兩種脂肪細胞分化，在分化的第0，10天收取

13、細胞。以qPCR，Westernblot檢測MOF表達敲出的細胞中脂肪分化相關的分子如（PPARγ，F(xiàn)asn，F(xiàn)abp4，等）表達情況。
　　7.構建帶有FLAG標簽的過表達MOF的載體，以及帶有CCAAT增強子結合蛋白(CCAAT/enhancer binding proteinα，C/EBPα)和PPARγ啟動子序列的報告基因載體，利用雙熒光素酶實驗檢測過表達MOF是否能夠抑制C/EBPα或PPARγ啟動子的轉錄活性。將C/E

14、BPα啟動子分為多個片段，尋找MOF影響轉錄活性的區(qū)域。
　　結果:
　　1.分化成熟的脂肪細胞與3T3-L1前脂細胞相比STAT5B，MOF，H4K16ac等蛋白表達的水平均升高，其中MOF的mRNA表達水平也升高。
　　2.油紅O顯示在分化的第0，2，4，6，8，10天，隨著時間推移，脂肪細胞的數(shù)量逐漸的增多。Wesrten blot檢測結果顯示隨著脂肪細胞的分化，MOF蛋白的表達伴隨著STAT5B蛋白水平的增加而

15、增加。但是H4K16ac水平并沒有隨著MOF蛋白的增加而升高。
　　3.肥胖小鼠與正常對照小鼠相比STAT5B和MOF的蛋白水平都有顯著的增加，說明在動物體內(nèi)與體外培養(yǎng)的細胞模型中STAT5B和MOF表達的趨勢相一致。
　　4.慢病毒表達的shRNA可使3T3-L1前脂細胞中的STAT5B表達降低至對照的30％，同時MOF的蛋白水平也降低至對照的40％。
　　5.熒光素酶實驗結果顯示，在HeLa細胞中過表達STAT5B

16、蛋白或者GH刺激能夠增加MOF全長啟動子的轉錄活性。將全長的啟動子中假定的STAT5B結合位點突變之后，GH刺激后啟動子失去活性。ChIP實驗顯示，在分化成熟的脂肪細胞中STAT5B能夠結合于MOF啟動子上的GAS序列。
　　6.慢病毒表達的shRNA可成功地敲出3T3-L1前脂細胞中MOF的表達，可降低至相應對照的30％;前脂細胞敲出MOF表達后，在誘導分化過程中與脂肪分化相關的基因表達都有所升高，其中包括C/EBPα，PPAR

17、γ，F(xiàn)abp4，F(xiàn)asn。
　　7在HeLa細胞中過表達MOF對PPARγ的轉錄活性沒有影響，但能夠抑制C/EBPα的轉錄活性，進一步進行啟動子截短分析之后發(fā)現(xiàn)人為去除啟動子-800bp到-200bp的片段后，過表達MOF不能抑制C/EBPα啟動子的轉錄活性。
　　結論:
　　1.脂肪分化過程中STAT5B和MOF表達逐漸升高。
　　2.3T3-L1脂肪細胞中STAT5B通過調節(jié)MOF的表達，部分的調節(jié)脂肪分化。