脂肪干细胞的能量感受机制及其在干细胞定向分化中的调节作用

肥胖是机体能量过剩而引起脂肪组织堆积的疾病，伴随脂肪细胞补充更新，脂肪干细胞是新生脂肪细胞的主要来源。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一种重要的蛋白激酶，能感受细胞内外能量水平的变化，从而调节能量代谢。申请者在预实验的基础上，提出如下假说：在机体能量过剩的状态下，脂肪干细胞内mTOR被激活，从而促进脂肪干细胞向成熟脂肪细胞定向分化，参与肥胖发生。为此，本项目拟以脂肪干细胞为靶点，从mTOR的角度，结合离体培养细胞及在体动物模型，模拟细胞内外高能量或能量缺乏状态，以探讨不同能量水平对脂肪干细胞定向分化能力的影响；阐明能量状态变化对mTOR磷酸化水平的调控；明确脂肪干细胞定向分化过程中，mTOR的磷酸化水平的变化及调控因素；采用基因特异失活或过表达技术，阐明mTOR对不同能量状态下脂肪干细胞定向分化能力的影响及其分子机制。本研究将揭示脂肪细胞补充的调控机制，为防治肥胖提供新思路和新途径。

肥胖是机体能量过剩而引起脂肪组织堆积的疾病，伴随脂肪细胞补充更新，脂肪干细胞是新生脂肪细胞的主要来源。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一种重要的蛋白激酶，能感受细胞内外能量水平的变化，从而调节能量代谢。我们发现,在机体能量过剩的状态下，脂肪干细胞内mTOR被激活，从而促进脂肪干细胞向成熟脂肪细胞定向分化，参与肥胖发生。我们以以脂肪干细胞为靶点，从mTOR的角度，结合离体培养细胞及在体动物模型，模拟细胞内外高能量或能量缺乏状态，以探讨不同能量水平对脂肪干细胞定向分化能力的影响；阐明能量状态变化对mTOR磷酸化水平的调控；明确脂肪干细胞定向分化过程中，mTOR的磷酸化水平的变化及调控因素；阐明mTOR对不同能量状态下脂肪干细胞定向分化能力的影响及其分子机制。本研究揭示了脂肪细胞补充的调控机制，为防治肥胖提供新思路和新途径。. 在研究过程中，我们还发现，脂肪组织特异性敲除mTOR上游分子TSC1的Fabp4-Tsc1cKO小鼠出生48h后全部死亡。在新生鼠的多个组织包括肺脏中发现有FABP4的广泛表达，这种FABP4表达的广泛性使得在多个组织中敲除了TSC1。应用雷帕霉素抑制mTOR信号后可以延长Fabp4-Tsc1cKO小鼠的存活时间，最长存活时间为23天；组织学结果显示肺脏明显的出血、肺泡壁增生及肺不张，其他组织无明显形态学改变。在Fabp4-Tsc1cKO小鼠肺脏上皮细胞中存在TSC1的敲除及pmTOR活性的增加，并且肺泡表面活性蛋白A和B的mRNA和蛋白表达水平明显下降；且在新生鼠的肺组织中FABP4、TSC1与SPB有共定位。因此，mTOR信号通路调节SPA和SPB的合成，SPA和SPB合成的缺失可能导致了Fabp4-Tsc1cKO小鼠出生后的死亡。