大电导钙激活钾通道在脂肪细胞分化和脂肪因子分泌中的作用及机制研究

Adipose tissue is not only an energy storage organ but also an important endocrine organ. In our previous studies, we found that there are a large number of large conductance calcium activated potassium channels (BK) in mature adipocytes, and BK currents activities can be recorded, while their physiological significance is not clear. In the current project, cellular and molecular biology and patch clamp techniques will be used to detect the expression, subunit composition and electrophysiological characteristics of BK in adipocytes at different differentiation stages and compare the difference between lean and obese animals. Expression and function of BK will be intervened by overexpression/knockdown, drug blocking/activation at cellular level and gene knockout at animal level and effects of BK on pre-adipocytes maturation will be observed from cell to whole animal levels. Chip technology will be used to detect the influence of BK on adipokines secretion. This study will reveal the role of BK in differentiation and secretion function of adipocytes, and provide theoretical as well as experimental basis for clarifying the physiological function of BK in adipocytes. BK may be an important target to study the regulation mechanism of physiological function and pathogenesis of functional disorders of adipocytes.

脂肪组织既是能量储存器官也是重要内分泌器官，其生理功能的调控机制远未阐明。我们前期研究发现成熟脂肪细胞上分布着大量大电导钙激活钾通道（BK），且有电流活性，但其生理意义不清。本项目拟采用细胞和分子生物学、膜片钳等技术检测不同分化阶段脂肪细胞BK的表达水平、亚基构成和电生理特性及在正常和肥胖动物的差异；采用细胞上过表达/敲减、药物阻断/激活及动物水平基因敲除技术干预BK的表达和功能，从细胞和整体水平观测BK对脂肪细胞分化成熟的影响，并利用芯片技术检测脂肪因子研究BK对脂肪因子分泌的影响。本研究将揭示BK在脂肪细胞分化和分泌功能中的作用，为阐明BK在脂肪细胞的功能并以BK为靶点研究脂肪生理功能的调控机制和病理条件下功能紊乱的发生机制提供理论和实验依据。

脂肪组织既是能量储存器官也是重要的内分泌器官，其生理功能的调控机制远未阐明。成熟脂肪细胞高表达大电导钙激活钾通道（BKCa），但生理意义不清。本课题检测了不同分化阶段脂肪细胞BKCa的表达水平、亚基构成和电生理特性；从细胞和整体水平研究了BKCa对脂肪细胞分化、脂肪因子分泌和甘油三酯在脂肪细胞的沉积等生理功能的影响。.研究发现脂肪细胞上可检测到α和β1亚基的表达，且α亚单位以STREX型为主。随着脂肪细胞的分化成熟，BKCa表达水平升高，电流活动随之增强。给予BKCa阻断剂后，脂肪细胞膜电位发生去极化改变，提示脂肪细胞上有BKCa通道功能活动。进一步检测了BKCa通道电流的调控机制，结果表明STREX型BKCa具有牵张敏感性，ZERO型BKCa在β1亚基存在的条件下也可被牵张刺激激活；PKC抑制ZERO型BKCa通道而对STREX型没有影响。BKCa的多重调控机制使得脂肪细胞这种非可兴奋细胞上BKCa的激活成为可能，进而参与脂肪细胞的各种功能活动的调节。构建了全身敲除大鼠，主要表型为机体脂质成分减少。抑制或者敲除BKCa在脂肪细胞诱导早期主要促进细胞分化，而晚期则抑制甘油三酯在脂肪细胞的沉积。以上结果提示BKCa具有抑制脂肪细胞分化而促进脂质沉积的作用。脂肪因子分泌的研究显示BKCa促进脂联素的合成和分泌而抑制Apelin的合成。进一步研究BKCa影响脂质沉积的机制，结果发现抑制或敲除BKCa对甘油三酯合成和分解过程无显著影响，主要影响胰岛素介导的葡萄糖摄取从而减少TG在脂肪细胞的沉积。.本课题发现BKCa通道抑制脂肪细胞分化，促进胰岛素刺激下脂肪细胞的脂质沉积。揭示BKCa通道在脂肪细胞分化和胰岛素信号通路中的作用及机制具有重要的生物学意义。抑制或敲除BKCa促进脂肪细胞分化，抵抗脂肪细胞肥大，更多的小脂肪细胞具有比大脂肪细胞更为活跃的功能。BKCa是肥胖相关代谢疾病发病机制和防治策略的重要研究靶点。