鲤鱼ATGL基因及其调控因子CGI-58和G0S2在肝脏甘油三酯代谢中的分子机制研究

Fatty liver is a nutritional disease caused by lipodystrophy, which has become one of popular problems, impeding the sustained and healthy development of the aquaculture industry. The latest study showed that adipose triglyceride lipase (ATGL) as the lipolysis rate-limiting enzyme could catalyze the initial step of lipolysis converting triglyceride (TG) to diacylglycerol (DG) and free fatty acid (FFA). This process is the first step of lipolysis. Thus, the research of ATGL and its regulatory factors will unveil the mechanism of formation of nutritional fatty liver in fish. The project is focus on the key factors of TG metabolism, which include ATGL and the regulator: CGI-58, G0S2 in the liver of Cyprinus carpio. The pivotal research will investigate as following two fields: different nutritional conditions including feeding, fasting and refeeding period; through peritoneal injection and primary cell culture of liver, we will use a variety of lipid metabolism regulator in order to interfere with the expression of factors, and then concentrate on the systematic investigation, including the regulation pattern of ATGL, CGI-58, G0S2 in the liver and the relation of TG metabolism. This study will elucidate the molecular mechanism of TG metabolism in the liver of Cyprinus carpio. Moreover, it will provide the theory basis and scientice results for the control of nutritional fatty liver in Cyprinus carpio.

鱼类营养性脂肪肝是脂肪代谢障碍引起的疾病，目前已成为严重困扰水产养殖业持续健康发展的难题之一。最新研究表明，脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）是脂肪分解限速酶，水解甘油三酯为甘油二酯和游离脂肪酸，该过程是脂肪分解的第一步骤，因此对ATGL及其调控因子的研究有望取得揭示鱼类营养性脂肪肝形成机制的突破。本项目针对调控脂肪分解的ATGL及其关键因子CGI-58和G0S2展开研究，对鲤鱼通过正常投喂、饥饿和饥饿后重新喂食等不同营养条件处理；同时，通过腹腔注射和离体培养肝脏细胞孵育，采用多种脂肪代谢调节剂干预ATGL、CGI-58、G0S2的表达，系统研究鲤鱼ATGL基因和调控因子CGI-58、G0S2在肝脏中的调控作用及其与甘油三酯代谢的关系，以期揭示鲤鱼肝脏中甘油三酯代谢的分子机制，为鲤鱼营养性脂肪肝的防治奠定理论基础和科学依据。

鱼类营养性脂肪肝是脂肪代谢障碍引起的疾病，目前已成为严重困扰水产养殖业持续健康发展的难题之一。最新研究表明，脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）是脂肪分解限速酶，水解甘油三酯为甘油二酯和游离脂肪酸，该过程是脂肪分解的第一步骤，因此对ATGL及其调控因子的研究有望取得揭示鱼类营养性脂肪肝形成机制的突破。本项目针对调控脂肪分解的ATGL及其关键因子CGI-58和G0S2展开研究，对鲤鱼通过正常投喂、饥饿和饥饿后重新喂食等不同营养条件处理；同时，通过肝脏细胞孵育，采用多种脂肪代谢调节剂干预ATGL、CGI-58、G0S2的表达，并进行了转录组测序分析。研究结果表明：三种因子均在脂肪代谢关键器官：肝脏中大量表达；当处于饥饿状态时，ATGL和CGI-58表达均显著提高，证实其作为甘油三酯分解限速酶的重要作用，同时验证了CGI-58可以作为促进因子上调ATGL的表达，而G0S2的表达恰恰与之相反，证实其作为脂肪代谢抑制因子的功能；生长激素、胰岛素、肾上腺素、葡萄糖均会下调ATGL表达，当肝脏细胞中不添加任何激素时，ATGL表达最高，而CGI-58与ATGL的表达变化几乎一致，再次验证了其作为脂肪代谢促进因子的功能；转录组分析结果表明：生长激素与细胞增殖、性腺发育以及免疫系统等有密切联系，在注射生长激素以后，有168个基因的表达受影响，此外还有15种生理生化反应产生显著变化，而胰岛素调控基因功能主要集中在葡萄糖代谢、激素分泌和免疫系统的调节等；在注射胰岛素以后共有782个基因表达发生变化，其中444个基因发生上调，而338个基因发生下调；KEGG数据库分析表明富含153种通路与基因表达差异型相关，包括TLR和NF-kB这两种重要的信号通路。以上研究结果阐明了鲤鱼肝脏中甘油三酯水解与沉积的分子机制，为鲤鱼营养性脂肪肝的防治提供理论指导和科学依据；ATGL、CGI-58和G0S2可以作为鱼类脂肪肝诊断、预警的分子标记为水产养殖业提供科学保障。