脂肪组织FOXC2蛋白表达与肥胖和胰岛素抵抗的关系

论文摘要

【研究背景和目的】肥胖是全球常见的流行病,并且是冠心病、高血压、2型糖尿病、高脂血症等许多代谢性疾病的共同危险因子。它的发生是多种因素综合作用的结果,但其核心环节在于脂肪细胞的过度增殖和分化,生成了过多的脂肪细胞。脂肪细胞的分化是受转录因子调控的复杂过程,FOXC2是新近发现的与脂肪细胞代谢有关的转录因子,它可以抵抗肥胖、高甘油三脂血症、饮食诱导的胰岛素抵抗等。这一特性对于治疗多种代谢性疾病来说具有重要价值,因此对FOXC2的深入研究在病因学和治疗学研究中可能占有重要地位,为阐明肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病的发病机制提供依据,为其治疗提供新靶点叉头框C2（forkhead box C2,FOXC2）或称为间充质叉头框1（mesenchymeforkhead 1,MHF1）,是属于人类属翼状螺旋/叉头转录因子家族的一个转录因子,Cederberg等从人类脂肪细胞cDNA文库中找到了FOXC2基因,并由此发现了FOXC2调控脂肪细胞代谢的作用。人FOXC2基因位于染色体16q24.3,只有一个长为1507 bp的外显子,而无内含子,5’端与3’端非翻译区域长度分别为638 bp与300 bp[2]编码的蛋白质含501个氨基酸。FOXC2在成年小鼠脂肪组织、人类脂肪组织及骨骼肌中都有表达。Cederberg等研究发现过表达FOXC2的转基因小鼠体内,启动脂肪细胞分化的转录因子如CCAAT增强子结合蛋白（C/EBP）、过氧化物酶体增殖物活化受体γ（PPARγ）及脂肪细胞分化决定因子/固醇调控元件结合蛋白1（ADD1/SREBP1）都上调。Davis KE等证实,FOXC2的表达能够阻断3T3-L1前脂肪细胞进行脂肪形成的能力。其中与成熟脂肪细胞有关的蛋白的表达普遍下降,尤其是C/EBPα、脂联素（adiponectin）、脂滴包被蛋白（perilipin）和脂肪特异的脂肪酸结合蛋白FABP4/aP2。其研究显示FOXC2并没有影响PPARγ与PPARγ反应元件结合或从反应元件激活的能力。认为FOXC2是通过抑制PPARγ促进脂肪形成基因亚群的表达而抑制白色脂肪分化的。Yang等研究发现在胰岛素抵抗的人类个体中FOXC2 mRNA的表达是降低的,同时与棕色脂肪生成相关基因如丝/苏氨酸激酶（MASK）、MEK激酶（MAP3K5）,视网膜母细胞瘤蛋白（pRb）、PPARγ、RXRγ和PPARγ协同刺激因子-1（PGC-1）的表达也是降低的,并呈正相关。这些都说明FOXC2基因在调控脂肪细胞分化与生成中起着非常重要的作用。高脂饮食喂养的肥胖小鼠其Foxc2 mRNA水平是增加的。Ridderstrale等研究了38例非糖尿病肥胖患者的腹部内脏脂肪和皮下脂肪,发现FOXC2 mRNA在内脏脂肪中比皮下脂肪高12±4倍,内脏脂肪组织FOXC2 mRNA与总体脂肪量、空腹血清胰岛素浓度呈负相关,内脏和皮下脂肪FOXC2 mRNA水平相互之间也相关,但是皮下脂肪FOXC2 mRNA与脂肪量、HOMA-IR、空腹胰岛素无显著性相关。另外还对14例非糖尿病的肥胖患者进行高胰岛素—正葡萄糖钳夹试验,并在试验之前40分钟和之后120分钟股外测肌活检,发现骨骼肌FOXC2 mRNA和空腹胰岛素浓度呈负相关,在2小时钳夹期间人类骨骼肌中FOXC2 mRNA水平没有显著上调,但骨骼肌FOXC2 mRNA独立地解释大于50%地胰岛素敏感性的差异。作者认为FOXC2表达增高在人类个体中可以抵抗胰岛素抵抗而发挥保护作用。Yang等研究了非肥胖非糖尿病但有胰岛素抵抗和2型糖尿病家族史的瑞典男性个体,同时予以年龄、性别、BMI相匹配的但没有糖尿病家族史的对照组。活检研究其皮下脂肪组织和股外测肌。发现与胰岛素敏感的个体相比,胰岛素抵抗的个体其脂肪组织FOXC2表达降低,而在胰岛素抵抗的骨骼肌中FOXC2的表达没有变化。Gregorio等研究了35例BMI跨度为22—61kg/m2的非糖尿病个体,进行皮下脂肪组织和股外测肌活检,发现在人类骨骼肌中的FOXC2表达水平比脂肪组织的FOXC2表达低10倍。脂肪组织中FOXC2 mRNA和胰岛素敏感指数（SI）有显著的负相关,与空腹血清胰岛素显著正相关,并且独立于肥胖之外与胰岛素敏感性相关。在肌肉组织中FOXC2 mRNA与SI无关,而且与空腹血清胰岛素无关。纵上所述,在人类脂肪组织中FOXC2的表达及作用还有待进一步研究。为了解FOXC2在中国人群中不同部位脂肪组织中的表达及可能的作用,我们进行了本课题研究。【材料与方法】（一）、材料1、对象及分组:按照2000年亚太地区肥胖诊断标准和1998年世界卫生组织诊断糖尿病标准,入选15例体重稳定的非糖尿病的单纯性肥胖组（体重指数BMI≥35kg/m2）和8例非糖尿病的对照组（BMI＜23kg/m2）。所有患者均签署知情同意书。肥胖组患者检测皮质醇、促肾上腺皮质激素、血甲状腺激素谱、生长激素、性激素排除继发性肥胖,并行口服75g口服葡萄糖耐量试验排除糖尿病。肥胖组中35≤BMI＜40有8例,40≤BMI＜50有4例,BMI≥50有3例。2、脂肪组织标本活检:从长海医院普通外科进行手术的15例原发性肥胖患者取得腹部内脏脂肪和皮下脂肪,从8例慢性胆囊炎手术患者取得腹部内脏脂肪和皮下脂肪组织作为正常对照,。活检组织立即冷冻并保存于液氮中。（二）、方法1、体格检查:测量身高、体重、腰围、臀围。身高、2、血液检查:所有患者检测血糖、血脂、胰岛素、糖化血红蛋白（HBA1C）。3、胰岛素抵抗相关指标:通过空腹血糖（fasting plasma glucose,FPG或G0）和空腹胰岛素（fasting insulin,FINS或I0）水平计算胰岛素抵抗（insulin resistance,IR）程度。采用如下两个公式计算胰岛素指标。当存在胰岛素的抗时,FPG/FINS（G0/I0）、IAI降低。（1）空腹葡萄糖/空腹胰岛素:FPG/FINS（或G0/I0）（2）胰岛素作用指数（IAI）=1/（FPG×FINS）或1/（G0×I0）4、脂肪组织FOXC2蛋白表达使用Western blot方法测定。6、统计分析:使用spass 12.0统计软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差（×±s）表示,组间各测量值均数比较用成组t检验,肥胖组、对照组中大网膜脂肪组织和皮下脂肪组织FOXC2表达的比较用配对t检验。各指标之间相关研究采用Pearson相关分析。P≤0.05为差异有显著性统计学意义。【结果】腹部脂肪组织FOXC2表达较皮下脂肪组织增高,具有显著性差异,P=0.023。并且两者之间显著相关。腹部脂肪组织FOXC2的表达水平与胰岛素抵抗指数空腹血糖/空腹胰岛素、IAⅡ1/（空腹血糖·空腹胰岛素）]显著相关,即胰岛素敏感性越高的患者FOXC2水平越高。腹部脂肪组织和皮下脂肪组织中FOXC2的表达水平与BMI、腰围、臀围、腰臀比均无相关性。【讨论】对脂肪组织过表达FOXC2的转基因小鼠的研究首次揭示了FOXC2在肥胖和胰岛素抵抗中可能的作用。这些小鼠较消瘦、胰岛素敏感性更高,而且在高脂喂养时不发生肥胖。这些提示FOXC2可以抵抗饮食诱导的胰岛素抵抗。而且,FOXC2的过表达对于基因表达具有多效性。PKA亚单位构成被改变,形成能够使PKA对cAMP敏感性增加的调节亚单位。这样一个作用被推测可导致基础脂解的增加,从而导致消瘦。随后的一项在人类中的研究,测定了肥胖个体中内脏脂肪和肌肉的FOXC2 mRNA表达。此研究中胰岛素抵抗最严重的个体显示了脂肪和肌肉中较低的FOXC2表达。这些资料趋向于肯定小鼠的研究,并提示FOXC2水平的增加能够抵抗人类胰岛素抵抗,就像在转基因小鼠中作用一样。然而,另一项对于单是非肥胖个体的研究没有观察到FOXC2和胰岛素敏感性之间的相关性,其中胰岛素抵抗是用葡萄糖钳夹试验测定的。尽管这项研究观察到FOXC2与葡萄糖处理率之间无相关性,胰岛素抵抗的个体仍然显示出比胰岛素敏感的个体具有更低FOXC2表达。高热量饮食和低体力活动是2型糖尿病的重要发病因素。大部分这种病人是肥胖的。在2型糖尿病治疗中的一个主要问题是治疗时应增加胰岛素敏感性而不能增加脂肪细胞的分化（例如噻唑烷二酮）和/或增加甘油三脂的储存（例如胰岛素）,因为更多的和更大的脂肪细胞增加胰岛素抵抗,增加甘油三脂的储存有抵抗2型糖尿病治疗中胰岛素效用的潜在可能。理想的治疗应该不仅增加胰岛素敏感性也能消散过多的能量。本研究显示,腹部脂肪组织FOXC2表达较皮下脂肪组织增高,具有显著性差异。并且两者之间显著相关。腹部脂肪组织FOXC2的表达水平与胰岛素抵抗指数空腹血糖/空腹胰岛素、IAI[1/（空腹血糖*空腹胰岛素）]显著相关,即胰岛素敏感性越高的患者FOXC2水平越高。腹部脂肪组织和皮下脂肪组织中FOXC2的表达水平与BMI、腰围、臀围、腰臀比均无相关性。1962年提出的节俭基因学说认为遗传选择在没有稳定食物供应的艰难环境中会支持能量储存的表现型。同时这些基因在食物充足的条件下又是发生肥胖相关的疾病例如胰岛素抵抗和2型糖尿病的危险因素。FOXC2基因可被看作是“抗节俭”基因。FOXC2转基因小鼠对饮食诱导的体重增加和饮食诱导的胰岛素抵抗有抵抗证能力证实了这一点.本研究认为在目前社会物质充足的条件下,为防止发生胰岛素抵抗和体重增加,FOXC2可能有希望成为治疗的一个靶目标。【结论】通过对脂肪组织中FOXC2蛋白表达的分析,探讨了其与肥胖和胰岛素抵抗的关系,FOXC2可能对于维护胰岛素敏感性型有一定的作用。

论文目录

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