SOCS2抑制小鼠脂肪细胞线粒体脂肪酸氧化的分子机制研究

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细胞因子信号抑制物SOCS2是SOCS家族一员,在肌肉、神经、胰腺和脂肪组织中广泛表达。多项研究表明SOCS2在机体生理活动中起关键作用,如脂肪沉积、骨骼肌发育、中枢神经发育、代谢、免疫应答、乳腺发育和其他依赖细胞因子的进程。SOCS2是猪脂肪细胞GH信号的负调节物(促进脂肪合成抑制脂肪分解),并且抑制C2C12细胞线粒体的合成。SOCS3是SOCS家族一员,已被证实是Leptin和胰岛素信号主要的负调节因子,肌肉过表达SOCS3抑制脂肪酸氧化和线粒体功能Leptin调节基因的表达。SOCS3能够调节骨骼肌Leptin抵抗,从而导致肥胖个体脂肪酸代谢紊乱。尽管SOCS2可与Leptin受体相作用。但是,在不同组织中相互作用的的具体功能需要进一步研究。同时关于SOCS2在脂肪酸氧化中所发挥的作用以及相关的分子调节机制研究也未见报道。本实验旨在探究SOCS2抑制小鼠脂肪细胞线粒体脂肪酸氧化的分子机制,获得以下结果:1.SOCS2逆转Leptin对小鼠脂肪酸氧化的促进作用:8周龄C57BL/6J雄性鼠,注射生理盐水或2.5μg/g的Leptin两周,SOCS2腺病毒载体注射一周。结果显示Leptin增加体温并减少采食量,增加血清游离脂肪酸FFA释放量,但对TG没有显著影响;Leptin降低FABP4、脂肪酸合酶(FAS)和脂肪酸转运蛋白(FATP)水平,提升PGC-1α、脂肪酸转移酶(FAT)蛋白水平、CPT-1酶活性及p-ACC水平;SOCS2抑制Leptin对游离脂肪酸(FFA)的释放作用;Leptin增加血清TG含量,SOCS2对TG含量影响不显著;SOCS2逆转Leptin降低的[14C]标记的棕榈酸产生量;SOCS2降低Leptin增加的[14C]标记的棕榈酸氧化至CO2产生量;SOCS2逆转Leptin对FABP4蛋白水平的下调,对CPT-1酶活性和p-ACC水平的上调;SOCS2降低Leptin增加的Leptin受体mRNA水平;以上结果说明SOCS2逆转Leptin对小鼠脂肪酸氧化的促进作用。2.SOCS2负调节Leptin促进的小鼠脂肪细胞的脂肪酸氧化:分离培养C57BL/6J小鼠脂肪细胞,转染SOCS2腺病毒载体进行效率检测,超表达组SOCS2蛋白表达水平显著升高,干扰组SOCS2蛋白水平显著降低,SOCS1和SOCS3 mRNA水平均无显著变化;SOCS2增加脂滴积累和TG含量,降低FFA释放量;SOCS2降低线粒体脂肪酸氧化关键酶MCAD和LCAD活性,抑制Leptin受体mRNA表达水平,减少[14C]标记的棕榈酰氧化至CO2的产生量,降低p-ACC、p-JAK水平和CPT-1酶活性;SOCS2降低PGC1-α,NRF-1,TFAM,AOX1,COX2和UCP2 mRNA水平,降低线粒体复合物I和III蛋白水平,降低细胞色素C的荧光强度,减少线粒体DNA拷贝数和ATP产生量;SOCS2抑制Leptin受体mRNA水平,Leptin提升的p-ACC水平和CPT-1酶活性可被SOCS2显著降低,Leptin降低的FABP4蛋白水平可被SOCS2显著提升;Leptin提升的PGC1-α,Cyt C蛋白水平和线粒体ATP含量可被SOCS2显著降低;Leptin增加的FFA释放量和[14C]标记的棕榈酸氧化成CO2的产生量可被SOCS2显著降低;实验发现SOCS2是脂肪细胞脂肪酸氧化的负调控因子,SOCS2能够逆调节Leptin促进的小鼠脂肪细胞脂肪酸氧化。3.SOCS2通过抑制leptin信号降低脂肪细胞脂肪酸氧化:寡霉素是呼吸链磷酸化抑制剂,通过彻底降低线粒体ATP水平抑制线粒体氧化功能。SOCS2超表达加剧寡霉素对于呼吸链的抑制作用,敲除SOCS2增加ATP产生量和[14C]标记的CO2含量,从而修复被削弱的线粒体氧化作用;寡霉素对SOCS2、Leptin以及其受体的mRNA水平均无显著影响;寡霉素处理后降低的p-JAK、p-ACC水平和CPT-1酶活性在SOCS2超表达状态下被进一步降低;香豆霉素A1是JAK2信号通路的诱导剂,香豆霉素A1增加JAK2磷酸化水平,增加[14C]标记的CO2的生成量;SOCS2降低Leptin受体mRNA水平;SOCS2降低香豆霉素A1提升的p-ACC水平、CPT-1酶活性、[14C]标记的CO2产生量;SOCS2提升香豆霉素A1降低的FABP4蛋白水平;即在寡霉素和香豆霉素A1模型基础上,SOCS2通过抑制LepR-JAK2信号通路降低脂肪细胞脂肪酸氧化。综上所述,通过SOCS2和Leptin共处理,研究SOCS2对小鼠脂肪酸氧化影响和Leptin处理下SOCS2对小鼠脂肪酸氧化调节作用,并证实SOCS2通过LepR-JAK2信号通路抑制小鼠脂肪细胞脂肪酸氧化,从而为SOCS2的研究奠定基础,并为治疗一些相关代谢病提供借鉴。
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