ORP2在脂肪细胞胆固醇转运中的作用：调节脂肪功能和胰岛素抵抗

In obese subjects, over 50% of total body cholesterol (Ch) resides in the adipose tissue. It is estimated that over 30% of adipocyte Ch locates in lipid droplets (LDs), which is highly unique to adipocytes. Ch can modulate the surface tension of LDs and regulate the targeting and activity of LD surface proteins. The activity of de novo Ch biosynthesis in adipocytes is fairly low, mainly come from plasma lipoprotein. More over adipocytes don’t have a ‘buffering” system for Ch (i.e. the synthesis and hydrolysis of Ch esters). Therefore, efficient Ch transport is critical for adipocyte function, and it is important to understand how plasma Ch is eventually delivered to the surface of the LDs. Recent genetic data from mice and human studies also uncovered a strong link between cellular Ch trafficking and early-onset obesity and insulin resistance. Oxysterol binding protein related proteins (ORPs) are essential for subcellular Ch transport. ORP2 is the only ORP known to target LDs, and therefore, a prime candidate to deliver Ch to the LDs. In this study, we intent to use 3T3L1 pre-adipocyte and adipocyte specific ORP2 overexpression and knockout mouse models to study the function of ORP2 in adipocyte Ch transport and how may ORP2 regulates adipose tissue function, obesity and insulin resistance. Our work will result in a better understanding of how Ch, weight gain and insulin resistance are linked, and therefore, may lead to novel strategies that help control plasma Ch and body weight.

肥胖人群，约50%全身胆固醇(Ch)存在于脂肪组织，脂肪细胞中约30%的Ch定位在脂滴表面，这是脂肪细胞特有表型。Ch能调节脂滴表面的张力和蛋白靶向性及活性。脂肪细胞Ch从头合成效率极低，主要来自血浆脂蛋白；且脂肪细胞缺乏Ch酯的合成和水解，主要依靠转运来维持对Ch的需求。因此阐明血浆Ch如何最终转运到脂滴表面具有重要意义。近期人群和小鼠模型研究还发现细胞Ch转运与早发型肥胖及胰岛素抵抗（IR）有高相关性。氧化固醇结合蛋白相关蛋白家族（ORPs）可调节Ch亚细胞转运，ORP2是唯一定位在脂滴上的ORP，因此ORP2是介导Ch转运到脂滴的第一候选蛋白。本研究拟利用3T3L1前脂肪细胞和脂肪特异性过表达及基因敲除小鼠，研究ORP2如何参与脂肪细胞Ch转运及其对脂肪组织功能的影响。并进一步探索ORP2在肥胖和IR中的作用，以期发现Ch与肥胖和IR之间的关系，进而发现控制血浆Ch和体重的新靶点。

人群和小鼠模型的研究发现，细胞胆固醇转运与早发型肥胖及胰岛素抵抗有高相关性。氧化固醇结合蛋白相关蛋白家族（ORPs）可调节胆固醇亚细胞转运，ORP2是唯一定位在脂滴上的ORP，可能在脂肪组织中发挥重要功能。本研究发现在3T3L1前脂肪细胞中，ORP2与FSP27定位在不同的脂滴表面，ORP2可降低脂滴的直径。我们构建了ORP2全身及脂肪组织特异性敲除/过表达小鼠模型，探究ORP2对脂肪组织功能和肥胖及胰岛素抵抗的作用。发现在普通饮食饲养下，ORP2全身或脂肪组织特异性过表达/敲除对小鼠（全身敲除杂合子）血浆脂质、胰岛素敏感性以脂肪组织形态均没有明显影响，脂肪组织中多种脂肪功能相关蛋白表达也无显著变化。于是对脂肪组织特异性ORP2过表达小鼠高脂饮食喂饲5月后进行全身脂质代谢以及脂肪组织分析，发现脂肪特异性过表达ORP2可降低mTOR信号通路，上调脂肪组织甘油三酯脂肪酶(ATGL)表达，使得脂肪分解增加，脂肪细胞面积减少，增加内质网应激，加重糖耐量异常。. 动脉粥样硬化及其所致的心脑血管疾病严重危害着人类健康，巨噬细胞胆固醇沉积及泡沫细胞形成在动脉粥样硬化发生发展过程中发挥着重要作用。在CHO、HeLa等细胞系的研究中发现过表达ORP2可以增加细胞胆固醇外流，但ORP2对巨噬细胞胆固醇代谢及动脉粥样硬化的作用还不清楚。本研究利用巨噬细胞特异性ORP2敲除及过表达小鼠模型，在整体动物、原代腹腔巨噬细胞及分子水平探究巨噬细胞ORP2在动脉粥样硬化发生发展中的作用及机制。我们发现ORP2敲除的腹腔巨噬细胞胆固醇外流下调，ox-LDL孵育后更易诱导成泡沫细胞，胆固醇摄取相关基因表达上调而外流相关基因表达下调，培根饲料诱导的动脉粥样硬化病变加重。. 本项目可为肥胖、二型糖尿病以及心血管系统疾病的药物研发提供新思路。ORP2相关研究工作已整理，待发表。其他相关论文已发表10篇（英文SCI 8篇，中文2篇）。