Survivin在脂肪组织稳态调控中的作用研究

Adipose tissue expansion in response to excess caloric intake is an important systemic response to avoid the lipotoxic effects exerted by excess lipid and fatty acid deposition in cells other than adipocytes. The basic mechanisms, leading to a gradual and “healthy” expansion of fat pads, are starting to be elucidated. The inability to expand adipose tissue is associated with ectopic lipid deposition and a deteriorated metabolic profile. Previous studies showed that survivin is abundantly expressed in all the most common human cancers, while most normal differentiated adult tissues do not express this molecule. However, expression and evidence of potential function for survivin in normal tissues is accumulating, suggesting that survivin expression is not cancer specific. Survivin expression is also up-regulated in terminally differentiated cells by some cytokines without cell cycle progression, indicating that survivin may be important in these cells. Our previous research showed that survivin can be induced in adipocytes from the visceral adipose tissue of mice fed with high fat diet. Survivin can inhibit apoptosis, DNA oxidative damage and lipolysis induced by TNF-αin the adipocytes, which facilitates lipid storage. We postulated that the increased survivin expression in the adipocytes from obese mice may be an adaptive response and an important preemptive factor for preventing obesity-associated systemic inflammation and insulin resistance. To test this, we will generate adipose-specific survivin knockout mice, and research the function of survivin in the adipose tissue homeostasis.

应对环境变化，脂肪组织稳态是维持机体能量平衡的关键, 而脂肪细胞本身的代谢适应性无疑是最重要因素，营养过度条件下脂肪组织的良性适应性扩张和重构可防止脂质异位沉积和胰岛素抵抗的发生。Survivin是凋亡抑制蛋白IAPs家族中一员，早期研究认为其特异表达于胚胎组织及大多数的人肿瘤细胞，近期发现Survivin在一些成人正常细胞中亦有表达，少数研究甚至发现Survivin可在某些终末分化的细胞中被重新诱导表达，参与细胞功能调控。Survivin在脂肪细胞中的表达和功能尚未见报道。我们前期工作发现高脂饮食可诱导Survivin在内脏脂肪组织的脂肪细胞上的表达,细胞研究发现Survivin可抑制TNF-α引起的脂肪细胞凋亡、DNA氧化损伤和脂质分解，促进脂肪细胞的脂质储存。因此我们拟构建脂肪组织特异的Survivin基因敲除小鼠，探讨 Survivin在整体水平是否调控脂肪组织稳态和机体能量代谢。

脂肪组织中存在一些能感知营养状态、从而调控脂肪稳态的蛋白。本课题旨在探讨Survivin蛋白在脂肪组织及机体能量代谢中的作用。主要内容：1.探讨脂肪细胞中Survivin蛋白的表达调控；2.观察脂肪条件性敲除Survivin小鼠在整体水平的代谢表型；3.运用敲除及病毒介导的过表达研究Survivin在脂肪细胞中的功能。重要结果：1.皮下与内脏脂肪组织中的Survivin表达极低，fast状态下几乎检测不到，而在refed状态下显著上调；胰岛素可通过PI3K/mTOR信号增加Survivin在成熟脂肪细胞中的表达；白色脂肪中的Survivin可通过抑制Adrb3-cAMP-HSL通路和上调Fsp27表达抑制脂解；炎症状态下Survivin 具有对抗凋亡早期的DNA损伤和抑制脂解的作用，提示Survivin在营养过剩条件下维持脂肪稳态中发挥作用。2.脂肪细胞中survivin蛋白表达水平可以被支链氨基酸上调，且该作用具有时间依赖性；而磷脂酸也可以上调survivin蛋白的表达水平，进一步证实脂肪细胞中survivin确实可以被一些营养成分重新诱导表达；3.通过慢病毒过表达survivin的脂肪细胞，探究培养基中血清、葡萄糖等营养成分的缺失对survivin蛋白表达水平的影响，脂肪细胞中survivin蛋白主要通过蛋白酶体途径降解；4. 在动物整体水平，我们发现survivin敲除小鼠BAT重量显著减少、脂滴偏大，产热相关蛋白表达显著降低，提示其BAT功能失活；在HFD喂养条件下，SKO小鼠胰岛素敏感性下降、葡萄糖耐量受损，同时皮下脂肪扩张在一定程度上受限；出现了更严重的肝脏脂质异位沉积。5. SKO小鼠给予冷刺激后仍有很多大腔脂滴，qRT-PCR和WB结果进一步证实了冷刺激后SKO小鼠BAT产热基因和蛋白表达水平显著低于CON组，提示其BAT功能活化不如CON小鼠。结论及研究意义：我们的研究提示脂肪细胞Survivin表达与降解受营养调控，Survivin在体内有利于BAT正常体积及功能的维持，且在营养过剩状态下有利于SAT的良性扩张；动物及细胞水平进一步证实Survivin正向调控米色/棕色脂肪细胞产热及线粒体氧化磷酸化功能。本研究首次揭示了Survivin在维持脂肪稳态和能量代谢中的重要作用。