慢性寒冷暴露對腦神經(jīng)元能量代謝的影響.pdf

1、胰島素抵抗是組織對胰島素敏感性降低，導(dǎo)致胰島素介導(dǎo)的組織對葡萄糖的利用率下降，是肥胖和2型糖尿病早期重要的發(fā)病機(jī)制。線粒體是機(jī)體進(jìn)行能量代謝的樞紐，其數(shù)量和形態(tài)的改變及代謝系統(tǒng)的紊亂不但會影響能量產(chǎn)生，還會改變機(jī)體胰島素敏感性。早期研究發(fā)現(xiàn)，冷應(yīng)激可對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟及腦血管造成一定的損害，但近期我們發(fā)現(xiàn)慢性寒冷暴露可降低胰島素抵抗指數(shù)、增加線粒體數(shù)量，此現(xiàn)象促使我們繼續(xù)探究發(fā)現(xiàn)表觀遺傳修飾及轉(zhuǎn)錄輔激活因子PGC-1α可能在其中起到了

2、重要的調(diào)控作用。表觀遺傳修飾是在 DNA序列不變的情況下，通過DNA自身化學(xué)修飾在轉(zhuǎn)錄水平使基因功能發(fā)生可逆的、可遺傳的改變，而PGC-1α是線粒體生物合成的關(guān)鍵調(diào)控子，兩者可能為預(yù)防和治療肥胖和2型糖尿病提供新的靶點(diǎn)。
　　目的：建立慢性寒冷暴露模型，觀察冷應(yīng)激對胰島素敏感性、線粒體數(shù)量、能量代謝相關(guān)蛋白的影響，探討表觀遺傳修飾及PGC-1α在其中的調(diào)控作用，為預(yù)防和治療能量代謝性疾病提供更多的理論依據(jù)。
　　方法：選取8

3、周齡健康雄性C57BL/6J小鼠46只，隨機(jī)分為對照組和寒冷組。對照組一直飼養(yǎng)于20-25 oC室溫中，寒冷組于－1～4℃環(huán)境中飼養(yǎng)4周建立慢性寒冷暴露模型。采用血糖儀測定小鼠空腹血糖值及酶學(xué)法檢測血清胰島素濃度，并計(jì)算胰島素抵抗指數(shù)；利用MitoTracker在體標(biāo)記小腦皮質(zhì)顆粒細(xì)胞線粒體的方法統(tǒng)計(jì)線粒體的數(shù)量；采用免疫熒光染色法觀察胰島素受體底物（IRS2, insulin receptor substrate2）、瘦素受體（Ob-

4、R, a leptin receptor）、電壓依賴性陰離子通道蛋白1（VDAC1, voltage-dependent anion channel protein1）、細(xì)胞色素C（Cytc, cytochrome C）、5-甲基胞嘧啶（5-mC,5-methylcytosine）、組蛋白去乙酰化酶（HDAC1，Histone deacetylase1）、DNA甲基化相關(guān)酶、線粒體分裂、融合蛋白及PGC-1α的表達(dá)情況，并利用Weste

5、rn blot檢測上述相關(guān)蛋白。
　　結(jié)果：①慢性寒冷暴露降低胰島素抵抗指數(shù)（P＜0.01），增加海馬 IRS2和OB-R陽性細(xì)胞數(shù)（P＜0.01）。②免疫組織化學(xué)染色和Western blot顯示， 寒冷組線粒體能量相關(guān)蛋白VDAC1及Cytc的表達(dá)量明顯多于對照組（P＜0.01）。③慢性寒冷暴露增加 DNA甲基化和組蛋白去乙酰化，誘導(dǎo)組蛋白去乙酰化酶（HDAC1）和DNA甲基相關(guān)酶的表達(dá)（P＜0.01）。④與對照組相

6、比，寒冷組線粒體數(shù)量增多（P＜0.01），線粒體分裂、融合蛋白及轉(zhuǎn)錄輔激活因子PGC-1α表達(dá)水平均顯著增多（P＜0.01）。
　　結(jié)論：⑴慢性寒冷暴露能改善機(jī)體胰島素敏感性，DNA甲基化和組蛋白去乙?；瘏⑴c調(diào)控線粒體能量代謝，表觀遺傳學(xué)可能是冷應(yīng)激減緩胰島素抵抗的根本機(jī)制。⑵慢性寒冷暴露可能通過誘導(dǎo)PGC-1α的高表達(dá)增強(qiáng)線粒體生物合成，增加線粒體數(shù)量；活化的PGC-1α協(xié)同冷應(yīng)激促進(jìn)線粒體形態(tài)學(xué)調(diào)控蛋白表達(dá)，構(gòu)建了新的分裂和融