生物钟基因clock对小鼠脂质代谢紊乱的作用和机制研究

睡眠时间缩短、倒班工作、倒时差等因素常可以扰乱现代人体生物钟。最新研究表明人群中生物钟紊乱是代谢综合症的独立危险因子。本课题组前期研究发现生物钟可以影响apoE-/-小鼠脂质代谢，生物钟基因与脂质代谢相关基因存在明显的相关性。据此，我们假设生物钟基因可通过调节脂质代谢相关因子调节小鼠脂质代谢。本项目将通过建立高表达或低表达生物钟基因clock的apoE-/-小鼠，在体内研究clock基因对PPARα、PPARγ、RORα、RXRα、SREBP-1c、ACC、FAS、FABP1、FABP4等脂质代谢基因是否存在调节作用；建立节律性表达生物钟基因的肝细胞模型，体外采用EMSA、ChIP、报告基因等方法研究生物钟基因对脂代谢基因的调控机制。本项目旨在阐明clock基因通过调节哪些脂质代谢基因来影响apoE-/-小鼠脂质代谢紊乱,将为因生物钟紊乱导致脂质代谢紊乱的防治提供实验依据。

生物钟基因在脂代谢及相关疾病中的作用近年受到关注，钟基因的改变可引起脂质代谢紊乱并促进炎症反应；本课题组发现脂质代谢、凋亡、凝血和血管收缩等动脉粥样硬化相关基因的表达呈现出生物钟节律，且表达高峰处于急性心血管事件高发时段。本课题发现钟基因可通过调节脂质代谢而参与动脉粥样硬化的发生发展。与对照组相比，经过六周的光照刺激（12L/12D 2w,12D/12L 2w,12L/12D 2w），给予西方类型膳的apoE-/-小鼠主动脉弓处可见明显的粥样易损斑块，且钟基因mClock、mBmal1、mPer2、mCry1、mRev-erbα和脂质代谢相关基因在apo E-/-小鼠与C57BL/6J组小鼠之间节律的振幅以及相位明显不同；Clock影响前脂肪细胞向成熟脂肪细胞的分化，降低前脂肪细胞3T3-L1中Clock的表达，其甘油三酯生成增加，3T3-L1细胞分化核心转录因子PPARγ（peroxisome proliferator-activated receptorγ）、C/EBPα（CCAAT/enhancer binding proteinα）脂质代谢相关基因FAS（fatty acid synthase）的mRNA表达较正常组增加。我们通过ChIP首次证实昼夜节律生物钟核心蛋白CLOCK作为转录因子，可与动脉粥样硬化相关基因LIF（leukemia inhibitory factor) 、NF-κB1（编码p105 NF-κB亚单位）、ADFP (adipose differentiation-related protein) 、ICAM-1含有E-box或E-box-like元件的启动子序列结合。采用clock-siRNA干扰技术下调C57BL/6J小鼠肝细胞内clock基因表达水平，或在CLOCK mutant小鼠肝细胞内均可检测到LIF、NF-κB1、ADFP、ICAM-1的mRNA水平表达明显下降。我们的研究提示LIF、NF-κB1、ADFP、ICAM-1基因可能是LIF、NF-κB1、ADFP、ICAM-1；生物钟clock基因可能通过调节细胞粘附功能而影响动脉粥样硬化发生发展。因此本课题的完成为动脉粥样硬化的研究提供新的实验基础，为动脉粥样硬化和急性心血管事件的防治提供理论依据和治疗靶点。