反式脂肪酸通过PPARs和Wnt/β-catenin途径影响脂肪干细胞成脂分化及其机制研究

It is reported that intake of trans fatty acids (TFA) produced in food processing is associated with a higher risk of obesity, especially in the early stage of adipose tissue development. The differentiation of adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) toward adipocytes is the key process in adipose tissue development. However，the effect of trans fatty acids on the differentiation of ADSCs and its mechanism remain unclear. This project will focus on the effect and its mechanism of trans fatty acids on the differentiation of ADSCs, with the emphasis of the involvement of TFA in PPARs and wingless (Wnt)/β-catenin pathways. We will analyse the effect of TFA on the differentiation of ADSCs toward adipocytes using indirect co-culture models; determine the pivotal peroxisome proliferator activated receptors (PPARs) and reveal the regulation of PPARs and Wnt/β-catenin pathways by TFA in modulating the differentiation potential of ADSCs through Realtime PCR, Western Blot,inhibition/activation experiments of these two signal pathways and gene silencing; ascertain the effect and target molecule of TFA in the development of adipose tissue through the regulation of ADSCs differentiation potential in vivo by ADSCs transplantation animal model with lentivirus transfection of target molecule. In this project, we will provide evidences of potential influences for TFA in the development of obesity and other lipids metabolic disorders related with TFA intake.

摄入食品加工过程中产生的反式脂肪酸（TFA）会引发肥胖，且脂肪组织发育早期TFA摄入与成年后肥胖发生率呈正相关。脂肪组织发育过程中脂肪干细胞分化发挥着至关重要的作用，但TFA对脂肪干细胞成脂分化的作用及其机制尚未探明。本项目将以TFA对过氧化物酶体增殖物激活型受体(PPARs)和Wnt/β-catenin途径的调节为切入点，应用体外间接共培养模型，分析TFA对脂肪干细胞成脂分化的影响；通过荧光定量PCR、蛋白免疫印迹及以上两个途径的抑制/激活实验和基因沉默技术分析参与TFA影响脂肪干细胞成脂分化过程的关键PPAR亚型，揭示TFA通过调节PPARs和Wnt/β-catenin途径发挥作用的机制；应用慢病毒转染的脂肪干细胞移植动物模型，探明TFA通过影响脂肪干细胞成脂分化调节脂肪组织发育的作用靶点，为进一步研究与TFA摄入有关的肥胖及其他脂类代谢异常的发生提供科学依据。

研究表明，反式脂肪酸能够增加心血管疾病的发病风险，且与Ⅱ型糖尿病等的发生有关。此外，反式脂肪酸过量摄入可造成明显的腹腔内脏脂肪沉积而导致肥胖，且脂肪发育早期TFA摄入与成年后肥胖发生率正相关。来自脂肪组织的成体干细胞，脂肪干细胞（ADSCs），可能受到多种内在机制和微环境因素的影响，通过自我复制维持自身干细胞数量稳定，并通过向脂肪细胞的分化在脂肪组织发育中发挥重要作用。但TFA对脂肪干细胞分化的作用及机制尚未探明。因此，本研究应用脂肪干细胞体外培养模型，研究反式脂肪酸对成脂分化的影响及其作用机制，结合小鼠动物模型体内实验，揭示其通过影响脂肪组织发育导致肥胖的作用靶点。应用脂肪干细胞体外培养模型，分析食品中的两种常见反式脂肪酸：反-9-十八碳烯酸（反油酸）和反-9,反-12-十八碳二烯酸（反亚油酸）对脂肪干细胞成脂分化的影响，应用组织学染色结合油红O染色及细胞甘油三酯定量分析发现反式脂肪酸能够显著促进脂肪干细胞体外成脂分化。进一步应用荧光定量PCR、蛋白免疫印迹技术及Wnt/β-catenin通路激活/抑制等分析发现反式脂肪酸能够影响Wnt/β-catenin通路关键蛋白β-catenin等的表达，抑制ADSCs成脂分化过程中Wnt/β-catenin通路的活化状态。通过对PPARs亚型在反式脂肪酸影响脂肪干细胞成脂分化作用中的变化特点及抑制实验等分析确定参与此作用的关键PPAR亚型为PPARγ。同时，应用PPARγ抑制实验，结合经典Wnt/β-catenin途径活化状态分析及脂肪干细胞体外成脂分化能力分析，从多层面解析PPARγ和Wnt/β-catenin通路的交互作用，发现反式脂肪酸可以通过对经典Wnt/β-catenin途径的活化状态的影响调节PPARγ的活化状态从而促进脂肪干细胞的体外成脂分化。但并未检测到反式脂肪酸通过对PPARγ通路的激活影响脂肪干细胞成脂分化过程中经典Wnt/β-catenin途径的活化状态。此外，应用小鼠动物模型体内实验，证明了反式脂肪酸通过影响脂肪组织发育促进脂肪堆积从而对肥胖产生影响及其作用靶点。