应用脂肪特异性转基因/基因敲除小鼠模型对Seipin功能的研究

脂肪组织维持机体能量代谢平衡。seipin基因突变导致2型先天性全身脂肪营养不良症，出现全身性脂肪缺失、严重高甘油三酯血症以及胰岛素抵抗，提示其在脂肪细胞生物学功能中的重要作用，但是该基因的功能和代谢紊乱发生的机制至今不明。最近本实验室制备了Seipin的脂肪组织特异性转基因和基因敲除小鼠模型，拟于本项目中首先开展表型分析，从整体水平研究Seipin在脂肪发育和分化中的生物学功能，同时结合原代细胞体外培养分析seipin如何影响脂肪细胞中脂质的积累以及脂肪细胞分化的机制。另外观察此两种小鼠模型的甘油三酯和葡萄糖代谢以及胰岛素敏感性，探讨seipin在糖脂代谢中的可能作用，为更全面地认识脂肪细胞在代谢内分泌调节中的重要作用提供新信息，并为临床研究及药物开发提供潜在靶点。

本项目主要对先天性脂肪营养不良2型（BSCL2）致病基因seipin的功能进行了研究。通过在小鼠体内基因过表达或敲除导致的表型变化，分析seipin基因的生理功能和相关疾病的病生理机制。因为seipin在脂肪细胞中的有重要功能。所以我们首先制备了脂肪组织特异性seipin转基因小鼠，利用Ap2启动子过表达一个短亚型的人类BSCL2基因（编码398个氨基酸），白色脂肪组织过表达一倍以上。和我们预计相反，转基因小鼠白色脂肪组织显著减少。脂肪细胞和脂滴的大小也显著降低。通过细胞实验和脂肪组织的基因表达变化分析，可能是由于脂肪分解率升高。同时肝脏有近50％的甘油三酯含量的增加导致脂肪肝。另外，我们分别制备了全身和脂肪特异性敲除的小鼠。全敲的小鼠体重正常，但脂肪组织几乎没有，伴有严重的脂肪肝，糖耐量升高和高胰岛素血症，雄性不育。瘦素和脂联素水平也显著下降。然而高甘油三酯血症在敲除小鼠中没有观察到，可能肝脏的脂质蓄积是原因之一。上述结果发表了两篇SCI文章。脂肪特异性seipin敲除的小鼠3月龄脂肪组织没有明显减少，而6月龄到10月龄小鼠全身脂肪组织减少40%到70%，其中以皮下、生殖器和肾周脂肪减少最明显。对6月龄以上小鼠脂肪组织的形态学观察发现基因敲除导致脂肪细胞明显减少和体积减小，脂肪组织中巨噬细胞和淋巴细胞增多，结缔组织增多。脂肪组织中一些脂肪因子表达下调超过一倍，脂肪细胞分化相关的基因表达也明显下调。以上表型和全敲小鼠相似。这部分实验还继续在体外进一步证实seipin在脂解、脂肪细胞分化、脂肪细胞自噬中的作用及机制，有关脂肪特异性敲除小鼠的工作预计2013年发表一篇SCI文章。我们在项目实施过程中，还制备了神经细胞特异性敲除seipin的小鼠，由于没有明显表型，没有进一步分析。南京生殖医学国家重点实验室利用我们提供的全敲小鼠完成了seipin敲除雄性不育的研究工作。另外，通过将转基因小鼠和全敲小鼠杂交以及全敲小鼠移植野生型小鼠脂肪的方法，能够改善敲除引起的一系列表型，我们基本证明seipin敲除引起的脂肪肝是全身代谢紊乱导致的，而不是肝脏seipin局部缺失导致的。为了进一步证明，我们还繁殖了肝脏特异性敲除的小鼠，这个模型的研究工作刚刚开始。这样本项目发表两篇SCI论文，产生6种自主知识产权的相关动物模型，并为本实验室PI获得2012年国自然项目打下良好基础。