脂肪組織FOXC2蛋白表達(dá)與肥胖和胰島素抵抗的關(guān)系.pdf

1、[研究背景和目的]: 肥胖是全球常見的流行病,并且是冠心病、高血壓、2型糖尿病、高脂血癥等許多代謝性疾病的共同危險(xiǎn)因子。它的發(fā)生是多種因素綜合作用的結(jié)果,但其核心環(huán)節(jié)在于脂肪細(xì)胞的過(guò)度增殖和分化,生成了過(guò)多的脂肪細(xì)胞。脂肪細(xì)胞的分化是受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的復(fù)雜過(guò)程,FOXC2是新近發(fā)現(xiàn)的與脂肪細(xì)胞代謝有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,它可以抵抗肥胖、高甘油三脂血癥、飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗等。這一特性對(duì)于治療多種代謝性疾病來(lái)說(shuō)具有重要價(jià)值,因此對(duì)FOXC2

2、的深入研究在病因?qū)W和治療學(xué)研究中可能占有重要地位,為闡明肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制提供依據(jù),為其治療提供新靶點(diǎn)叉頭框C2(forkhead box C2,FOXC2)或稱為間充質(zhì)叉頭框1(mesenchymeforkhead 1,MHF1),是屬于人類屬翼狀螺旋/叉頭轉(zhuǎn)錄因子家族的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子,Cederberg等從人類脂肪細(xì)胞cDNA文庫(kù)中找到了FOXC2基因,并由此發(fā)現(xiàn)了FOXC2調(diào)控脂肪細(xì)胞代謝的作用。人FOXC2基因

3、位于染色體16q24.3,只有-個(gè)長(zhǎng)為1507 bp的外顯子,而無(wú)內(nèi)含子,5'端與3'端非翻譯區(qū)域長(zhǎng)度分別為638 bp與300 bp[2]編碼的蛋白質(zhì)含501個(gè)氨基酸。FOXC2在成年小鼠脂肪組織、人類脂肪組織及骨骼肌中都有表達(dá)。 Cederberg等研究發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)FOXC2的轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi),啟動(dòng)脂肪細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄因子如CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(C/EBP)、過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ(PPARγ)及脂肪細(xì)胞分化決定因子/固

4、醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白1(ADD1/SREBP1)都上調(diào)。Dayis KE等證實(shí),FOXC2的表達(dá)能夠阻斷3T3-L1前脂肪細(xì)胞進(jìn)行脂肪形成的能力。其中與成熟脂肪細(xì)胞有關(guān)的蛋白的表達(dá)普遍下降,尤其是C/EBPα、脂聯(lián)素(adiponectin)、脂滴包被蛋白(perilipin)和脂肪特異的脂肪酸結(jié)合蛋白FABP4/aP2。其研究顯示FOXC2并沒(méi)有影響PPARγ與PPARγ反應(yīng)元件結(jié)合或從反應(yīng)元件激活的能力。認(rèn)為FOXC2是通過(guò)抑制PPA

5、Rγ促進(jìn)脂肪形成基因亞群的表達(dá)而抑制白色脂肪分化的。Yang等研究發(fā)現(xiàn)在胰島素抵抗的人類個(gè)體中FOXC2 mRNA的表達(dá)是降低的,同時(shí)與棕色脂肪生成相關(guān)基因如絲/蘇氨酸激酶(MASK)、MEK激酶(MAP3K5),視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(pRb)、PPARγ、RXRγ. 作者認(rèn)為FOXC2表達(dá)增高在人類個(gè)體中可以抵抗胰島素抵抗而發(fā)揮保護(hù)作用。Yang等研究了非肥胖非糖尿病但有胰島素抵抗和2型糖尿病家族史的瑞典男性個(gè)體,同時(shí)予以年齡、

6、性別、BMI相匹配的但沒(méi)有糖尿病家族史的對(duì)照組?；顧z研究其皮下脂肪組織和股外測(cè)肌。發(fā)現(xiàn)與胰島素敏感的個(gè)體相比,胰島素抵抗的個(gè)體其脂肪組織FOXC2表達(dá)降低,而在胰島素抵抗的骨骼肌中FOXC2的表達(dá)沒(méi)有變化。Gregorio等研究了35例BMI跨度為22-61kg/m2的非糖尿病個(gè)體,進(jìn)行皮下脂肪組織和股外測(cè)肌活檢,發(fā)現(xiàn)在人類骨骼肌中的FOXC2表達(dá)水平比脂肪組織的FOXC2表達(dá)低10倍。脂肪組織中FOXC2 mRNA和胰島素敏感指數(shù)(S

7、I)有顯著的負(fù)相關(guān),與空腹血清胰島素顯著正相關(guān),并且獨(dú)立于肥胖之外與胰島素敏感性相關(guān)。在肌肉組織中FOXC2 mRNA與SI無(wú)關(guān),而且與空腹血清胰島素?zé)o關(guān)?？v上所述,在人類脂肪組織中FOXC2的表達(dá)及作用還有待進(jìn)一步研究。為了解FOXC2在中國(guó)人群中不同部位脂肪組織中的表達(dá)及可能的作用,我們進(jìn)行了本課題研究。 [材料與方法]: (一)、材料 1、對(duì)象及分組：按照2000年亞太地區(qū)肥胖診斷標(biāo)準(zhǔn)和1998年世界衛(wèi)生組

8、織診斷糖尿病標(biāo)準(zhǔn),入選15例體重穩(wěn)定的非糖尿病的單純性肥胖組(體重指數(shù)BMI≥35kg/m2)和8例非糖尿病的對(duì)照組(BMI<23kg/m2)。所有患者均簽署知情同意書。肥胖組患者檢測(cè)皮質(zhì)醇、促腎上腺皮質(zhì)激素、血甲狀腺激素譜、生長(zhǎng)激素、性激素排除繼發(fā)性肥胖,并行口服75g口服葡萄糖耐量試驗(yàn)排除糖尿病。肥胖組中35≤BMI<40有8例,40≤BMI<50有4例,BMII≥50有3例。 2、脂肪組織標(biāo)本活檢：從長(zhǎng)海醫(yī)院普通外科進(jìn)行手

9、術(shù)的15例原發(fā)性肥胖患者取得腹部?jī)?nèi)臟脂肪和皮下脂肪,從8例慢性膽囊炎手術(shù)患者取得腹部?jī)?nèi)臟脂肪和皮下脂肪組織作為正常對(duì)照,。活檢組織立即冷凍并保存于液氮中。 (二)、方法 1、體格檢查：測(cè)量身高、體重、腰圍、臀圍、身高。 2、血液檢查：所有患者檢測(cè)血糖、血脂、胰島素、糖化血紅蛋白(HBAlC)。 3、胰島素抵抗相關(guān)指標(biāo)：通過(guò)空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG或G0)和空腹胰島素(

10、fasting insulin,FINS或I0)水平計(jì)算胰島素抵抗(insulin rosistance,IR)程度。采用如下兩個(gè)公式計(jì)算胰島素指標(biāo)。當(dāng)存在胰島素的抗時(shí),FPG/FINS(Go/I0)、IAI降低。 (1)空腹葡萄糖/空腹胰島素:FPG/FINS(或Go/I0) (2)胰島素作用指數(shù)(IAI)=1/(FPG×FINS)或1/(G0×I0) 4、脂肪組織FOXC2蛋白表達(dá)使用Western blot

11、方法測(cè)定。 5、統(tǒng)計(jì)分析：使用spass 12.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間各測(cè)量值均數(shù)比較用成組t檢驗(yàn),肥胖組、對(duì)照組中大網(wǎng)膜脂肪組織和皮下脂肪組織FOXC2表達(dá)的比較用配對(duì)t檢驗(yàn)。各指標(biāo)之間相關(guān)研究采用Pearson相關(guān)分析。P≤0.05為差異有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 [結(jié)果]: 腹部脂肪組織FOXC2表達(dá)較皮下脂肪組織增高,具有顯著性差異,P=0.023。并且兩者之間顯著

12、相關(guān)。腹部脂肪組織FOXC2的表達(dá)水平與胰島素抵抗指數(shù)空腹血糖/空腹胰島素、IAI[1/(空腹血糖*空腹胰島素)]顯著相關(guān),即胰島素敏感性越高的患者FOXC2水平越高。腹部脂肪組織和皮下脂肪組織中FOXC2的表達(dá)水平與BMI、腰圍、臀圍、腰臀比均無(wú)相關(guān)性。 [討論]: 對(duì)脂肪組織過(guò)表達(dá)FOXC2的轉(zhuǎn)基因小鼠的研究首次揭示了FOXC2在肥胖和胰島素抵抗中可能的作用。這些小鼠較消瘦、胰島素敏感性更高,而且在高脂喂養(yǎng)時(shí)不發(fā)生肥

13、胖。這些提示FOXC2可以抵抗飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗。而且,FOXC2的過(guò)表達(dá)對(duì)于基因表達(dá)具有多效性。PKA亞單位構(gòu)成被改變,形成能夠使PKA對(duì)cAMP敏感性增加的調(diào)節(jié)亞單位。這樣一個(gè)作用被推測(cè)可導(dǎo)致基礎(chǔ)脂解的增加,從而導(dǎo)致消瘦。隨后的一項(xiàng)在人類中的研究,測(cè)定了肥胖個(gè)體中內(nèi)臟脂肪和肌肉的FOXC2 mRNA表達(dá)。此研究中胰島素抵抗最嚴(yán)重的個(gè)體顯示了脂肪和肌肉中較低的FOXC2表達(dá)。這些資料趨向于肯定小鼠的研究,并提示FOXC2水平的增加能

14、夠抵抗人類胰島素抵抗,就像在轉(zhuǎn)基因小鼠中作用一樣。然而,另一項(xiàng)對(duì)于單是非肥胖個(gè)體的研究沒(méi)有觀察到FOXC2和胰島素敏感性之間的相關(guān)性,其中胰島素抵抗是用葡萄糖鉗夾試驗(yàn)測(cè)定的。盡管這項(xiàng)研究觀察到FOXC2與葡萄糖處理率之間無(wú)相關(guān)性,胰島素抵抗的個(gè)體仍然顯示出比胰島素敏感的個(gè)體具有更低FOXC2表達(dá)。高熱量飲食和低體力活動(dòng)是2型糖尿病的重要發(fā)病因素。大部分這種病人是肥胖的。在2型糖尿病治療中的一個(gè)主要問(wèn)題是治療時(shí)應(yīng)增加胰島素敏感性而不能增加

15、脂肪細(xì)胞的分化(例如噻唑烷二酮)和/或增加甘油三脂的儲(chǔ)存(例如胰島素),因?yàn)楦嗟暮透蟮闹炯?xì)胞增加胰島素抵抗,增加甘油三脂的儲(chǔ)存有抵抗2型糖尿病治療中胰島素效用的潛在可能。理想的治療應(yīng)該不僅增加胰島素敏感性也能消散過(guò)多的能量。 本研究顯示,腹部脂肪組織FOXC2表達(dá)較皮下脂肪組織增高,具有顯著性差異。并且兩者之間顯著相關(guān)。腹部脂肪組織FOXC2的表達(dá)水平與胰島素抵抗指數(shù)空腹血糖/空腹胰島素、IAI[1/(空腹血糖*空腹胰島素

16、)]顯著相關(guān),即胰島素敏感性越高的患者FOXC2水平越高。腹部脂肪組織和皮下脂肪組織中FOXC2的表達(dá)水平與BMI、腰圍、臀圍、腰臀比均無(wú)相關(guān)性。 1962年提出的節(jié)儉基因?qū)W說(shuō)認(rèn)為遺傳選擇在沒(méi)有穩(wěn)定食物供應(yīng)的艱難環(huán)境中會(huì)支持能量?jī)?chǔ)存的表現(xiàn)型。同時(shí)這些基因在食物充足的條件下又是發(fā)生肥胖相關(guān)的疾病例如胰島素抵抗和2型糖尿病的危險(xiǎn)因素。FOXC2基因可被看作是“抗節(jié)儉”基因。FOXC2轉(zhuǎn)基因小鼠對(duì)飲食誘導(dǎo)的體重增加和飲食誘導(dǎo)的胰島素抵