低氧／冷暴露对肥胖大鼠白色脂肪中UCP－1表达的影响

何婷 杨历新 王叶 米娜

（1．青海大学研究生院，青海 西宁810000；2．青海省人民医院，青海 西宁810000）

肥胖是指体内脂肪堆积过多和（或）分布异常，体重增加，进而引发一系列的病理生理过程及临床表现，如冠心病、焦虑抑郁、肿瘤、代谢综合症等［1－3］。肥胖的主要特征之一就是脂肪组织的过度堆积，尤以白色脂肪组织（White Adipose Tissue，WAT）为著。脂肪组织因其来源、分布、作用机制等不同而被分为白色脂肪组织及棕色脂肪组织（Brown Adipose Tissue，BAT）。WAT 主要分布于内脏及皮下，其主要功能是用于储存能量，BAT 在寒冷情况下可通过“非颤栗性产热”维持体温［4－5］。近年来研究发现，WAT 可通过多重机制转化为BAT，进而起到产热及减重的作用。其中，解耦联蛋白－1（Uncoupling Protein－1，UCP－1）是BAT 特异性表达蛋白，是BAT 形成和活性评价的一个重要指标。UCP－1将线粒体氧化与磷酸化解偶联后，代谢脂肪酸，产生能量，维持体温，这对于新生儿、啮齿类动物十分重要［6］。肥胖已经严重影响到了人类的健康和生活质量，因此如何减轻与控制体重成为研究的难点与热点。目前，减重的主要方法有外科性手术、中西医药物、运动及饮食控制等，但大多副作用大、依丛性差而获益有限［7－8］，因而寻求一种疗效佳、依从性好的减重方法已经成为了现代医务工作者的使命。有报道指出：低氧暴露可减少体脂含量，冷暴露可诱导白色脂肪棕色化（browning of white fat）、棕色脂肪组织分化［9－11］，但低氧联合冷暴露的复合环境对体脂含量的变化及白色脂肪棕色化的报道尚少。本文主要观察低氧／冷暴露的复合环境对WAT 中UCP－1表达的影响，进而探讨白色脂肪棕色化的调控机制。报告如下。

1 材料和方法

1.1 实验材料 低氧实验组选择在青海大学医学院高原医学研究中心低压氧舱（中航风雷，DXY－3000）进行模拟。实验动物为实验中所用动物为SPF 级 健 康♂Sprague Dawley 大 鼠［SCXK（陕）2017－003，购自西安交通大学医学实验动物中心］20只，雄性，10～12周龄，体脂量（6．20±5.48），差异无统计学意义可以对比（P＞0．05）。分组见表1。

表1 实验分组情况表

1.2 实验方法 （1）每天观察4组大鼠精神状态及活动情况，每周测量体重。①N：常氧常温下饲养4周；②NT／H：在常温的环境下进行连续4周的低氧暴露（4h／d，5d／w）；③NH／C：在常氧的环境下进行连续4周冷暴露（24h／d，7d／w）；④H／C 组：在低氧及冷暴露环境下进行连续4 周的低氧暴露（4 h／d，5d／w）及冷暴露（24h／d，7d／w）。（2）动物取材及处理：①取材及保存：4周后，大鼠禁食18h经乙醚麻醉后称体重，分离肾周白色脂肪组织，并冷冻于－80 ℃；②总RNA 提取和荧光定量PCR 检测白色脂肪组织UCP－1的表达：称重0．5g的白色脂肪破碎，利用Trizol试剂（Invitrogen，15596026）从大鼠白色脂肪中提取总RNA，进行RNA 反转录，PCR 扩增，观察解偶联蛋白1（UCP－1）基因的表达量，应用ΔΔCT 法分析结果。

1.3 统计学方法 采用SPSS 21．0软件进行统计处理，计量资料采用±s）表示，多组间数据比较用单因素方差分析，两两比较采用LSD 法，计数资料以率或构成比表示，统计学检验采用卡方检验，检验标准α＝0．05。

2 实验结果

2.1 实验后各组大鼠的体重 见表2。

表2 各组大鼠体重情况表（±s）

表2 各组大鼠体重情况表（±s）

备注：＊与正常对照组相比较；＃与常氧／冷暴组相比较；＆ 与常温／低氧组相比较

分组 体重正常对照组343．00±22.71常温／低氧组 318．80±34.60＊常氧／冷暴露组 302.80±17．45＊低氧／冷暴露组 290．80±14.20＊＃＆P＜0．05

2.2 实验后各组大鼠肾周白色脂肪组织中UCP－1的表达 见表3。

表3 各组大鼠肾周白色脂肪UCP－1的表达（±s）

表3 各组大鼠肾周白色脂肪UCP－1的表达（±s）

备注：＊与正常对照组相比较；＃与常氧／冷暴组相比较；＆与常温／低氧组相比较。

组别 n UCP－1正常对照组5 1.43±0．06常温／低氧组 5 1.64±0．04＊常氧／冷暴露组 5 1.68±0．04＊低氧／冷暴露组 5 1.93±0．03＊＃＆F 120．97 P＜0．05

3 讨 论

2009年Cypess等人利用18F脱氢葡萄糖正电子发射断层显像（18FDG－PET）技术证实BAT 存在于成人体内，且其含量与体重指数（BMI）呈负相关，尤其 是 在 老 年 人 中［12］；Van Marken lLiehtenbelt等［13］研究表明BAT 经过寒冷暴露后确实存在于人体内 并 发 挥 产 热 作 用；Yoneshiro 等［14］发 现，BAT参与了寒冷引起的全身能量消耗的增加，从而维持体温及控制体重；Watanabe等研究［15］表明了，寒冷对BAT 刺激所引起的RNA 的生成和基因的表达比WAT 更大；Zamboni研究表明在高山跋涉过程中体重降低由去脂体重和体脂同步降低所致；Schwartz和Reynolds的报道指出低氧训练［16］和高山跋涉［17］的过程中体重降低主要由体脂降低所致；Workman等研究说明单纯常压低氧暴露后，超重久坐青年男性脂肪氧化供能增加44%，基础代谢率增加16%［18］；格日力等的研究显示平原人暴露在海拔3 500m 以上之后体重显著减轻，体重越高者，体重减轻的程度越大，与常氧环境相比较，自然高原环境和人工模拟低氧暴露更容易减轻体重、减少体脂含量，并可能伴随有去脂体重和体内水含量的变化［19］。综上研究表明经低氧暴露环境后，体脂消耗加快，体重明显减轻；冷暴露不仅能高度选择性地刺激皮下脂肪UCP－1表达和产热活性，还能提高棕色脂肪活性［20－21］。但目前尚无研究证实低氧与冷暴露的复合环境是否对白色脂肪棕色化有增强效应。

本研究通过建立低氧与冷暴露的复合环境，发现寒冷暴露联合低氧暴露后，肥胖大鼠白色脂肪组织中UCP－1的表达增高，表明低氧／冷暴露后，棕色脂肪细胞形成明显增加，代谢加快，产热活性加大。我们考虑低氧／冷暴露后脂肪组织中PRDM16 与PPARγ2的通路使UCP－1高表达，促进棕色脂肪组织分化及白色脂肪棕色化。主要原因为一方面寒冷暴露或低氧暴露可能促进了PRDM16与PPARγ2的结合，并抑制了前体细胞向白色脂肪细胞的转化；另一方面PRDM16的高表达又促进了白色脂肪中UCP－1的表达，出现了白色脂肪棕色化的倾向。我们认为可通过对适应低氧和寒冷的自然环境，调控脂代谢相关基因的表达，促使白色脂肪棕色化、激活棕色脂肪组织的功能，最后通过消耗脂肪来产热，从而改善脂代谢状态，减轻体重。