游离脂肪酸通过抑制TLR9/KLF4促进脂肪细胞炎症反应的作用及机制研究

Under Obese state, high levels of free fatty acid (FFA) can activate NF-кB inflammatory signaling pathways in adipocytes. KLF4 can promote fatty acid β-oxidation, and it binds with p65, the active unit of NF-кB to inhibit inflammation. KLF4 expression was positively correlated with TLR9. High levels of FFA can make fat cells DNA methyltransferase (DNMT) expression and activity increase. The preliminary data shows that: In abdominal adipose tissue of obese rats, the TLR9 / KLF4 expression level was lower, with the FFA and inflammatory factors levels negatively correlated. Therefore, it was speculated that under obese state, high level of FFA inhibited TLR9 / KLF4 expression by increasing DNMT expression and activity, thus promote fat cell inflammation. In this study, based on in vitro cultured fat cells and fat induced TLR9 knockout rat model of obesity, we observed how high concentrations of FFA effect on DNMT1 / 3 expression and activity, as well as its effect on TLR9, KLF4 gene promoter DNA methylation and expression; in addition, observe the effects of high concentrations of FFA on fatty acid oxidation and inflammatory response of adipocytes. Discover mechanisms of how TLR9 / KLF4 inhibit fat cell inflammatory response, which will provide new theoretical and experimental basis to clarify the molecular mechanisms of how obesity initiates inflammation.

肥胖状态下，高水平游离脂肪酸(FFA)可激活脂肪细胞NF-кB炎症信号通路。KLF4可促进脂肪酸β氧化，同时与NF-кB活性单位P65结合抑制炎症，KLF4表达与TLR9正相关。高水平FFA可使脂肪细胞内DNA甲基转移酶(DNMT)表达量及活性增加。预实验结果表明：肥胖大鼠腹部脂肪组织TLR9/KLF4表达均降低，与FFA及炎症因子水平负相关。推测肥胖状态下，高水平FFA通过增加DNMT表达量及活性抑制TLR9/KLF4表达，促进脂肪细胞炎症反应。本研究在体外培养脂肪细胞及高脂诱导TLR9基因敲除大鼠肥胖模型基础上，观察高浓度FFA对DNMT1/3表达及其活性的影响，以及对TLR9、KLF4基因启动子区DNA甲基化状态及其表达的影响；观察对脂肪细胞脂肪酸氧化能力及炎症反应的影响。探讨TLR9/KLF4抑制脂肪细胞炎症反应的作用机制。为阐明肥胖始动炎症的分子机制提供新的基础理论和实验依据。

肥胖是一种慢性低炎症状态，与高水平游离脂肪酸激活脂肪细胞NF-кB炎症信号通路密切相关。转录因子KLF4可促进脂肪酸β氧化，同时可与NF-кB活性亚单位P65结合抑制炎症，KLF4表达与TLR9受体的激活正相关。本研究观察肥胖受试个体和高脂饮食诱导肥胖小鼠腹部脂肪组织TLR9、KLF4、NF-кB及下游炎症因子表达；以脂肪细胞为模型，观察高浓度游离脂肪酸对TLR9、KLF4、NF-кB及下游炎症因子表达的影响，探讨TLR9/KLF4抑制脂肪细胞炎症反应的作用及机制。研究结果发现：（1）肥胖受试个体网膜脂肪组织中TLR9、KLF4表达水平显著降低，P65、TNF-α和IL-6表达水平显著升高；肥胖个体网膜脂肪组织中DNA甲基转移酶DNMT1和DNMT3a表达水平显著升高，并且KLF4基因启动子区CpG位点甲基化率显著增加；（2）饮食诱导的肥胖大鼠血清中游离脂肪酸含量增加，网膜脂肪组织TLR9、KLF4表达水平显著降低，P65、TNF-α和IL-6表达水平显著升高；（3）在体外培养的3T3-L1脂肪细胞中发现：高浓度棕榈酸可通过抑制KLF4的表达，促进炎症因子P65、MCP-1和IL-6的表达，抑制抗炎因子APN的表达，最终导致脂肪细胞糖脂代谢能力降低，而上述过程并不是通过TLR9来实现的。高浓度棕榈酸可通过促进脂肪细胞DNMT1和DNMT3a的表达，使KLF4基因启动子区发生甲基化，继而抑制KLF4表达；（4）高浓度棕榈酸可通过上调脂肪细胞TLR4促进KLF7的表达，KLF7可通过直接靶向结合IL-6启动子区转录激活IL-6，发挥促炎作用；棕榈酸可通过GPR120促进p38 MAPK的磷酸化，进而抑制KLF15表达，导致脂肪细胞糖消耗能力的降低。油酸通过GPR120（或GPR40）抑制KLF15，导致脂肪细胞糖消耗能力降低，此过程不依赖p38 MAPK的磷酸化。本研究结果将为阐明肥胖始动炎症的分子机制提供新的基础理论和实验依据。依托本项目，共发表科研论文9篇，其中SCI收录5篇（JCR 1区1篇，2区4篇），科研获奖4项，培养硕士研究生3名，帮助课题组青年教师成功获批国家自然基金委青年基金项目1项。