长期饮食诱导的肥胖小鼠中肥大细胞调控附睾脂肪组织萎缩阶段血管化的机制

Adipose tissue angiogenesis plays an important role in the development of obesity and associated complications.During the developmest of long-standing diet-induced obesity in mice, epididymal adipose tissues (EAT) possess a typical remodeling process from extension to atrophy, intiating hepatic steatosis.Our previous studies showed that mast cells could promote adipose tissue angiogenesis and finally lead to diet-induced obesity. Meanwhile, the accumulation of mast cells into EAT is closely related to EAT angiogenesis and liver complication during EAT atrophy.However,it is unclear which and how cell biological mechasims are invloved in the processes.Therefore, we are plan to investigate the regulatory role of mast cells in angiogenesis during EAT atrophy. Flow cytometry will be used to isolate three pairs of mast cell samples, which possess similar functional differences in mast cell associated EAT angiogenesis, from EAT in mice. Using gene microarray and RNA interference，we are able to screen and affirm the essential molecules in mast cells, which can regulate EAT angiogenesis during EAT atrophy. Further, in vitro and in vivo studies will help us understand the basic functional mechanisms of mast cells in the processes. The proposal will not only give us more cell biological knowledge about role of mast cells in obesity and associated hepatic steatosis, but also suggest a new therapeutic approach for these common diseases.

脂肪组织血管化在肥胖及其并发症的发展中起重要作用。在小鼠长期高脂饮食诱导的肥胖中，附睾脂肪组织（EAT）具有先"扩张"再"萎缩"的独特重构过程，引起脂肪肝的发生。我们前期研究显示，肥大细胞通过启动脂肪组织血管化，导致饮食诱导肥胖的发生，而肥大细胞的EAT聚集，与EAT萎缩阶段血管化及肝脏并发症的发生密切相关，但是对于其细节细胞生物学调控并不了解。本项目拟在此基础上，以肥大细胞调控EAT萎缩阶段血管化作用为研究主体；利用流式细胞分选技术，分离三对在此方面具有相似功能差异性的EAT肥大细胞为材料；通过基因芯片、RNA 干涉等分子和细胞生物学方法，筛选、确认肥大细胞中调控EAT萎缩阶段血管化的关键因子；再从体外和体内水平，对关键因子产生和作用的细节通路进行初步的研究。该项目的执行,不仅能丰富肥大细胞调控肥胖及相关肝脏疾病的细胞生物学理论，而且也能为相关疾病治疗方法的发展提供新的思路。

肥胖的发生、发展既牵涉到多种免疫细胞的作用，又包含脂肪组织血管化程度、能量代谢水平发生改变等现象。本项目围绕肥大细胞（MC）在脂肪组织血管化中的作用进行研究，取得以下研究成果：1）研究了小鼠长期高脂饮食(HFD,20周)诱导的肥胖过程中附睾脂肪组织（EAT）重构的详细生理改变，确认了EAT重构包含着“扩张”和“萎缩”两个过程，发现了EAT“萎缩”重构过程中MC数目的改变与EAT重量、脂肪细胞大小、脂质沉积相关基因表达、巨噬细胞浸润、凋亡水平、缺氧水平等显著负相关，而与EAT血管化水平和肝脏重量显着正相关，提示EAT萎缩期MC在EAT的萎缩重构及相关肝脏脂肪沉积的发生中发挥重要作用；2）为了进一步探讨MC调控脂肪组织血管化的可能因子，我们利用流式细胞术分选了不同血管化状态EAT中的MC，通过转录组分析找到了一系列可能关键因子；3）除了HFD，我们也利用西方饮食（WD）诱导小鼠肥胖，研究其EAT重构过程，发现WD20周诱导期间不发生EAT萎缩现象，且脂质更早地从EAT沉积至肝脏，EAT中肥大细胞聚积和血管化水平提升也更早，提示WD相对于HFD更早地激活了EAT中的MC；4）鉴于HFD和WD最主要的物质成分差异是胆固醇含量，我们进一步研究了含胆固醇高脂饮食对小鼠体重和胰岛素抵抗的影响、MC稳定剂对这些影响的抑制作用、脂蛋白对小鼠骨髓衍生肥大细胞的激活作用，证明了膳食胆固醇可以通过形成低密度脂蛋白而激活肥大细胞；5）脂肪组织血管化与棕脂化密切相关，因此我们研究MC在小鼠皮下脂肪组织（SAT）棕脂化中的作用，发现MC是SAT血清素的主要来源，MC的缺失和稳定能够通过抑制血清素合成，升高PDGFRα+浅棕色脂肪细胞祖细胞的数目，启动SAT棕色化和系统的能量代谢。此外，我们也对于一些天然肥大细胞稳定剂调控细胞代谢的机制和组织蛋白酶L调控脂质积累的机制进行了研究。这些结果不仅丰富了饮食诱导的肥胖及其并发症发生和发展的细胞生物学理论，也提示了一系列具有实际应用前景的相关疾病治疗和干预手段。