低氧／冷暴露對肥胖大鼠白色脂肪中UCP－1表達的影響

何婷 楊歷新 王葉 米娜

（1．青海大學研究生院，青海 西寧810000；2．青海省人民醫院，青海 西寧810000）

肥胖是指體內脂肪堆積過多和（或）分布異常，體重增加，進而引發一系列的病理生理過程及臨床表現，如冠心病、焦慮抑郁、腫瘤、代謝綜合癥等［1－3］。肥胖的主要特征之一就是脂肪組織的過度堆積，尤以白色脂肪組織（White Adipose Tissue，WAT）為著。脂肪組織因其來源、分布、作用機制等不同而被分為白色脂肪組織及棕色脂肪組織（Brown Adipose Tissue，BAT）。WAT 主要分布于內臟及皮下，其主要功能是用于儲存能量，BAT 在寒冷情況下可通過“非顫栗性產熱”維持體溫［4－5］。近年來研究發現，WAT 可通過多重機制轉化為BAT，進而起到產熱及減重的作用。其中，解耦聯蛋白－1（Uncoupling Protein－1，UCP－1）是BAT 特異性表達蛋白，是BAT 形成和活性評價的一個重要指標。UCP－1將線粒體氧化與磷酸化解偶聯后，代謝脂肪酸，產生能量，維持體溫，這對于新生兒、嚙齒類動物十分重要［6］。肥胖已經嚴重影響到了人類的健康和生活質量，因此如何減輕與控制體重成為研究的難點與熱點。目前，減重的主要方法有外科性手術、中西醫藥物、運動及飲食控制等，但大多副作用大、依叢性差而獲益有限［7－8］，因而尋求一種療效佳、依從性好的減重方法已經成為了現代醫務工作者的使命。有報道指出：低氧暴露可減少體脂含量，冷暴露可誘導白色脂肪棕色化（browning of white fat）、棕色脂肪組織分化［9－11］，但低氧聯合冷暴露的復合環境對體脂含量的變化及白色脂肪棕色化的報道尚少。本文主要觀察低氧／冷暴露的復合環境對WAT 中UCP－1表達的影響，進而探討白色脂肪棕色化的調控機制。報告如下。

1 材料和方法

1.1 實驗材料 低氧實驗組選擇在青海大學醫學院高原醫學研究中心低壓氧艙（中航風雷，DXY－3000）進行模擬。實驗動物為實驗中所用動物為SPF 級 健 康♂Sprague Dawley 大 鼠［SCXK（陜）2017－003，購自西安交通大學醫學實驗動物中心］20只，雄性，10～12周齡，體脂量（6．20±5.48），差異無統計學意義可以對比（P＞0．05）。分組見表1。

表1 實驗分組情況表

1.2 實驗方法 （1）每天觀察4組大鼠精神狀態及活動情況，每周測量體重。①N：常氧常溫下飼養4周；②NT／H：在常溫的環境下進行連續4周的低氧暴露（4h／d，5d／w）；③NH／C：在常氧的環境下進行連續4周冷暴露（24h／d，7d／w）；④H／C 組：在低氧及冷暴露環境下進行連續4 周的低氧暴露（4 h／d，5d／w）及冷暴露（24h／d，7d／w）。（2）動物取材及處理：①取材及保存：4周后，大鼠禁食18h經乙醚麻醉后稱體重，分離腎周白色脂肪組織，并冷凍于－80 ℃；②總RNA 提取和熒光定量PCR 檢測白色脂肪組織UCP－1的表達：稱重0．5g的白色脂肪破碎，利用Trizol試劑（Invitrogen，15596026）從大鼠白色脂肪中提取總RNA，進行RNA 反轉錄，PCR 擴增，觀察解偶聯蛋白1（UCP－1）基因的表達量，應用ΔΔCT 法分析結果。

1.3 統計學方法 采用SPSS 21．0軟件進行統計處理，計量資料采用±s）表示，多組間數據比較用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD 法，計數資料以率或構成比表示，統計學檢驗采用卡方檢驗，檢驗標準α＝0．05。

2 實驗結果

2.1 實驗后各組大鼠的體重 見表2。

表2 各組大鼠體重情況表（±s）

表2 各組大鼠體重情況表（±s）

備注：＊與正常對照組相比較；＃與常氧／冷暴組相比較；＆ 與常溫／低氧組相比較

分組 體重正常對照組343．00±22.71常溫／低氧組 318．80±34.60＊常氧／冷暴露組 302.80±17．45＊低氧／冷暴露組 290．80±14.20＊＃＆P＜0．05

2.2 實驗后各組大鼠腎周白色脂肪組織中UCP－1的表達 見表3。

表3 各組大鼠腎周白色脂肪UCP－1的表達（±s）

表3 各組大鼠腎周白色脂肪UCP－1的表達（±s）

備注：＊與正常對照組相比較；＃與常氧／冷暴組相比較；＆與常溫／低氧組相比較。

組別 n UCP－1正常對照組5 1.43±0．06常溫／低氧組 5 1.64±0．04＊常氧／冷暴露組 5 1.68±0．04＊低氧／冷暴露組 5 1.93±0．03＊＃＆F 120．97 P＜0．05

3 討 論

2009年Cypess等人利用18F脫氫葡萄糖正電子發射斷層顯像（18FDG－PET）技術證實BAT 存在于成人體內，且其含量與體重指數（BMI）呈負相關，尤其 是 在 老 年 人 中［12］；Van Marken lLiehtenbelt等［13］研究表明BAT 經過寒冷暴露后確實存在于人體內 并 發 揮 產 熱 作 用；Yoneshiro 等［14］發 現，BAT參與了寒冷引起的全身能量消耗的增加，從而維持體溫及控制體重；Watanabe等研究［15］表明了，寒冷對BAT 刺激所引起的RNA 的生成和基因的表達比WAT 更大；Zamboni研究表明在高山跋涉過程中體重降低由去脂體重和體脂同步降低所致；Schwartz和Reynolds的報道指出低氧訓練［16］和高山跋涉［17］的過程中體重降低主要由體脂降低所致；Workman等研究說明單純常壓低氧暴露后，超重久坐青年男性脂肪氧化供能增加44%，基礎代謝率增加16%［18］；格日力等的研究顯示平原人暴露在海拔3 500m 以上之后體重顯著減輕，體重越高者，體重減輕的程度越大，與常氧環境相比較，自然高原環境和人工模擬低氧暴露更容易減輕體重、減少體脂含量，并可能伴隨有去脂體重和體內水含量的變化［19］。綜上研究表明經低氧暴露環境后，體脂消耗加快，體重明顯減輕；冷暴露不僅能高度選擇性地刺激皮下脂肪UCP－1表達和產熱活性，還能提高棕色脂肪活性［20－21］。但目前尚無研究證實低氧與冷暴露的復合環境是否對白色脂肪棕色化有增強效應。

本研究通過建立低氧與冷暴露的復合環境，發現寒冷暴露聯合低氧暴露后，肥胖大鼠白色脂肪組織中UCP－1的表達增高，表明低氧／冷暴露后，棕色脂肪細胞形成明顯增加，代謝加快，產熱活性加大。我們考慮低氧／冷暴露后脂肪組織中PRDM16 與PPARγ2的通路使UCP－1高表達，促進棕色脂肪組織分化及白色脂肪棕色化。主要原因為一方面寒冷暴露或低氧暴露可能促進了PRDM16與PPARγ2的結合，并抑制了前體細胞向白色脂肪細胞的轉化；另一方面PRDM16的高表達又促進了白色脂肪中UCP－1的表達，出現了白色脂肪棕色化的傾向。我們認為可通過對適應低氧和寒冷的自然環境，調控脂代謝相關基因的表達，促使白色脂肪棕色化、激活棕色脂肪組織的功能，最后通過消耗脂肪來產熱，從而改善脂代謝狀態，減輕體重。