肥胖者脂肪组织解偶联蛋白基因表达水平的研究*
作者：刘永明 Hannes Oberkofler Wolfgang Patsch
单位：刘永明 桂林医学院生物化学教研室 桂林 541001; Hannes Oberkofler Wolfgang Patsch Departmentof LaboratoryMedicine Landerkrankenanstalten Salzburg Austria
关键词：解偶联蛋白；基因表达；肥胖
广西医科大学学报990521
摘要 目的：探讨解偶联蛋白(UCP) 基因表达水平与人类肥胖的关系。方法：应用竞争性RT-PCR方法测定104例肥胖者,14例经胃箍术减肥恢复正常体质量的前肥胖者，和23例非肥胖对照者的腹膜内与腹膜外脂肪组织UCP mRNA表达水平。结果：肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平显著低于非肥胖对照者(P<0.01)；前肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平仍然较低，减肥前后差别无显著性(P>0.05)。结论：脂肪组织UCP基因表达水平的降低与本研究人群肥胖发病相关，但UCP基因表达缺陷是否是人类肥胖发病的关键因素还有待研究。
, http://www.100md.com
中国图书资料分类法分类号 R589.2
STUDY ON UNCOUPLING PROTEIN GENE EXPRESSION LEVEL IN ADIPOSE TISSUE OF OBESE SUBJECTS
Liu Yongming
(Department of Biochemistry Guilin Medical College Guilin 541001)
Hannes Oberkofler Wolfgang Patsch
(Department ofLaboratoryMedicine Landerkrankenanstalten Salzburg A-5020 Salzburg Austria)
, 百拇医药
Abstract Objective:To study associations of uncoupling protein (UCP) gene expression with human obesity.Methods:UCP mRNA levels in intra- and extraperitoneal adipose tissues of 104 obses subjects, 14 post-obses subjects who recover normal body weight subsequent to a gastric banding procedure,and 23 lean controls were determined by a competitive RT-PCR assay.Results:Intra- peritoneal UCP mRNA abundance of obses subjects were significantly lower than that of lean control (P<0.01); UCP mRNA expression levels in intraperitoneal adipose tissue of post-obese subjects remained low and showed no significant difference before and after weight reduction (P>0.05).Conclusion:Decreased adipose tissue expression of UCP associates with the pathogenesis of obesity in the people studied. But whether the deficienty expression of UCP is a causal contribution to pathogenesis of human obesity remains to be investigated.
, http://www.100md.com
Key words uncoupling protein; gene expression; obesity
肥胖是机体能量摄入大于消耗的一种慢性能量平衡失调状况。产热调节被证明为机体能量消耗和体质量平衡的重要因素，轻度的能量消耗缺陷将增加肥胖风险[1]。在啮齿类动物，机体产热调节的主要部位是棕色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)，其中的解偶联蛋白(uncoupling protein, UCP)在产热调节中起关键作用。UCP使呼吸链的氧化与ADP磷酸化解偶联而成为产热过程[2]。在人类，UCP在产热调节中的作用还不清楚。过去的观点认为，BAT在成人已消失，因而排除只在BAT表达的UCP参与成人的产热调节。但近年的一些研究指出，成人脂肪组织中有大量的棕色脂肪细胞分布[3，4]；并表达UCP[5，6]。此外，最近有人报道[7]，UCP基因转录起始点上游-3826 A→G变异在一些人群与肥胖密切相关。这些报道提示UCP 参与成人的产热调节和体质量平衡调节。为了进一步探讨UCP在成人体质量平衡的作用及其与人类肥胖的关系，本文应用竞争性逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法测定肥胖者、经胃箍术减肥恢复正常体质量的前肥胖者以及非肥胖对照者脂肪组织UCP mRNA的表达水平。现将结果报告如下。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 检测对象与脂肪组织样品：本研究包括104例肥胖者(BMI即体质量指数为42.3±8.1)，14例经胃箍术减肥恢复正常体质量的前肥胖者(BMI为29.9±6.9)，和23例非肥胖对照者(BMI为24.2±2.8)，研究对象间无亲缘关系。脂肪组织来自进行胃箍术的肥胖者，进行取胃箍或调胃箍手术的前肥胖者以及进行胆囊切开术或疝气修补术等外科手术的非肥胖者。其中取自腹部皮下的脂肪组织称腹膜外脂肪，取自腹腔内网膜的脂肪组织称腹膜内脂肪。脂肪组织取样后浸泡于预冷生理盐水运至实验室，经分装后贮存于-70℃低温冰箱。
1.1.2 试剂：Tag DNA 聚合酶和耐热逆转录酶Tth DNA聚合酶购自 Perking-Elmer-Applied Biosystems公司；Pfu DNA聚合酶购自Stratagene公司；质粒pGEM-3Zf购自Promega公司。其余试剂均为上述公司以及Sigma公司产品。
, 百拇医药
1.1.3 引物：UCP上游引物：5'-ACCTCGCTACACGGGGAC-3'(+450，+467)， UCP下游引物：5'-GCACAGTTGGGCACACTTTTGT-3'(+761,+740)。
1.2 方法
1.2.1 脂肪组织总RNA的制备：取2g脂肪组织参照Chomczynski和Sacchi法[8]制备总RNA。RNA完整性通过观察rRNA的含甲醛琼脂糖凝胶电泳图谱确定。RNA浓度用吸光度法于260nm波长测定。
1.2.2 脂肪组织UCP mRNA的测定：按前文[9]报道的竞争性RT-PCR方法进行。
1.3 统计学处理：所有数据以均数±标准差(
±s)表示, 资料比较采用t检验。
, 百拇医药
2 结 果
各脂肪组织样品UCP mRNA丰度均以用核糖核酸酶保护检测法(ribonuclease protection assay,RPA) 测得的β-肌动蛋白(β-actin) mRNA丰度为参照作标准化处理。标准化后肥胖者与非肥胖对照者脂肪组织UCP mRNA表达水平以amol/fmolβ-actin mRNA为表示单位列于表1。经胃箍术减肥后体质量恢复正常的前肥胖者减肥前后腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平见表2。
表1 肥胖患者与非肥胖对照者腹膜内与腹膜外脂肪组织UCP mRNA表达水平
Table 1 UCP mRNA expression levels in intra- and extraperitoneal adipose tissues of obese subjects and lean controls Tissue
, 百拇医药
UCP mRNA
(amol/fmolβ-actin mRNA)
P
obese subjects
n
lean subjects
n
IPA*
3.361±2.568
104
5.863±4.393
23
, 百拇医药
<0.01
EPA**
0.623±0.471
79
0.685±0.611
17
>0.05
*:Intraperitoneal adipose
**:Extraperitoneal adipose表2 14例前肥胖患者减肥术前后腹膜内脂肪组织UCP mRNA 的表达水平和BMI
Table 2 UCP mRNA expression levels in intraperitonealadipose tissues and body mass index (BMI) of 14 post-obesesubjects before and after weight reducing surgery
, 百拇医药
Surgery I*
Surgery II**
P
BMI (kg/m2)
43.7±9.2
29.9±6.9
<0.01
Intraperitoneal UCP mRNA
(amol/fmolβ-actin mRNA)
3.133±2.897
, 百拇医药
3.031±2.871
>0.05
*: Surgery I refers to the initialweight reduction surgeryand surgery II refers to an elective surgical procedureperformed 10.5 months later.
3 讨 论
本研究应用竞争性RT-PCR方法测定肥胖者与非肥胖对照者脂肪组织UCP mRNA表达水平的结果显示：肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA丰度显著低于非肥胖对照者(P<0.01)。这一结果与肥胖者的能量消耗降低相符，并提示UCP基因的表达缺陷可能是人类肥胖的原因之一。近年来ob-,db,tub-,Ay-和fat等导致小鼠肥胖的基因的发现使人们对动物的能量平衡调节有了深入的了解。但在人类，除了极少数病例外，绝大多数肥胖者并未发现有这些缺陷基因。因此，调查人类肥胖相关基因仍是当前肥胖研究的重要方面。UCP基因表达缺陷导致的产热减少是否是人类肥胖的重要原因还有待更大范围的研究确定。腹膜外脂肪组织UCP mRNA丰度测定结果显示：肥胖者与非肥胖者对比,两组脂肪组织UCP mRNA表达水平差别无显著意义(P>0.05)。我们认为这一结果可能是由于腹膜外脂肪组织UCP mRNA表达水平很低(<0.01% β-actin mRNA)，本研究方法难以精确定量，因此不是真实情况的反映。
, 百拇医药
对14例经胃箍术减肥后体质量恢复正常的前肥胖者作追踪检测的结果表明：腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平减肥前后无显著差别(P<0.05)。这一结果不仅说明肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA丰度降低并非是脂肪细胞数目增加和(或)体积增大的结果，而是由于UCP基因表达缺陷所致，而且支持前人[10]关于减肥后的前肥胖者基础代谢率仍低于正常对照者的报道。
*本研究由桂林医学院人才工程基金和奥地利萨尔茨堡医学研究基金资助
References
1 Ravussin E, Lillioja S, Knowler WC, et al.Reduced rate of energy expenditure as a risk factor for body-weight gain.N Engl J Med, 1988, 318: 467～472
, 百拇医药
2 Lowell BB, Flier JS. Brown adipose tissue, β 3-adrenergic receptors, and obesity.Annu Rev Med,1997,48:307～316
3 Huttunen P,Hirvonen J, Kinnula V.The occurrence of brown adipose tissue in outdoor workers.Eur J Appl Physiol,1981, 46:339～345
4 HuttunenP,KortelainenM-J. Longterm alcohol consumption and brown adipose tissue in man. Eur J Appl Physiol,1990,60:418～4244
5 Garruti G,Ricquiec D.Analysis of uncoupling protein and its mRNA in adipose tissue deposits of adult humans. Int J Obes Relat Metab Disord,1992,16:383～390
, 百拇医药
6 Krief S,Loenngvist F,Raimbault S, et al.Tissue distribution of beta 3 adrenergic receptor mRNA in man.J Clin Invest 1993,7 Clement K, Ruiz J, Cassard-Doulcier AM, et al.Additive effect of A→G(-3826) variant of the uncoupling protein gene and the Trp64Arg mutation of the beta 3 adrenergic receptor gene on weight gain in morbid obesity.Int J Obes Relat Metab Disord,1996,20:1062～1066 91:344～349
8 Chomczynski N,Sacchi N.Single-step method of RNA isolation by acid quanidinium thiocyanate-phenol-chlorophorm extraction.Anal Biochem,1987,162:156～159
, http://www.100md.com
9 Oberkofler H, Dallinger G, Liu YM,et al.Unconpling protein gene: quantification of expression levels in adipose tissues of obese and non-obese humans.J Lipid Res,1997,38:2125～2133
10 Astrup A, Buemann B, Toubro S,et al.Low resting metabolic rate in subjects predisposed to obesity:a role for thyroid status.Am J Clin Nutr,1996, 63: 879～883
收稿日期：1999-01-04, http://www.100md.com
单位：刘永明 桂林医学院生物化学教研室 桂林 541001; Hannes Oberkofler Wolfgang Patsch Departmentof LaboratoryMedicine Landerkrankenanstalten Salzburg Austria
关键词：解偶联蛋白；基因表达；肥胖
广西医科大学学报990521
摘要 目的：探讨解偶联蛋白(UCP) 基因表达水平与人类肥胖的关系。方法：应用竞争性RT-PCR方法测定104例肥胖者,14例经胃箍术减肥恢复正常体质量的前肥胖者，和23例非肥胖对照者的腹膜内与腹膜外脂肪组织UCP mRNA表达水平。结果：肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平显著低于非肥胖对照者(P<0.01)；前肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平仍然较低，减肥前后差别无显著性(P>0.05)。结论：脂肪组织UCP基因表达水平的降低与本研究人群肥胖发病相关，但UCP基因表达缺陷是否是人类肥胖发病的关键因素还有待研究。
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中国图书资料分类法分类号 R589.2
STUDY ON UNCOUPLING PROTEIN GENE EXPRESSION LEVEL IN ADIPOSE TISSUE OF OBESE SUBJECTS
Liu Yongming
(Department of Biochemistry Guilin Medical College Guilin 541001)
Hannes Oberkofler Wolfgang Patsch
(Department ofLaboratoryMedicine Landerkrankenanstalten Salzburg A-5020 Salzburg Austria)
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Abstract Objective:To study associations of uncoupling protein (UCP) gene expression with human obesity.Methods:UCP mRNA levels in intra- and extraperitoneal adipose tissues of 104 obses subjects, 14 post-obses subjects who recover normal body weight subsequent to a gastric banding procedure,and 23 lean controls were determined by a competitive RT-PCR assay.Results:Intra- peritoneal UCP mRNA abundance of obses subjects were significantly lower than that of lean control (P<0.01); UCP mRNA expression levels in intraperitoneal adipose tissue of post-obese subjects remained low and showed no significant difference before and after weight reduction (P>0.05).Conclusion:Decreased adipose tissue expression of UCP associates with the pathogenesis of obesity in the people studied. But whether the deficienty expression of UCP is a causal contribution to pathogenesis of human obesity remains to be investigated.
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Key words uncoupling protein; gene expression; obesity
肥胖是机体能量摄入大于消耗的一种慢性能量平衡失调状况。产热调节被证明为机体能量消耗和体质量平衡的重要因素，轻度的能量消耗缺陷将增加肥胖风险[1]。在啮齿类动物，机体产热调节的主要部位是棕色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)，其中的解偶联蛋白(uncoupling protein, UCP)在产热调节中起关键作用。UCP使呼吸链的氧化与ADP磷酸化解偶联而成为产热过程[2]。在人类，UCP在产热调节中的作用还不清楚。过去的观点认为，BAT在成人已消失，因而排除只在BAT表达的UCP参与成人的产热调节。但近年的一些研究指出，成人脂肪组织中有大量的棕色脂肪细胞分布[3，4]；并表达UCP[5，6]。此外，最近有人报道[7]，UCP基因转录起始点上游-3826 A→G变异在一些人群与肥胖密切相关。这些报道提示UCP 参与成人的产热调节和体质量平衡调节。为了进一步探讨UCP在成人体质量平衡的作用及其与人类肥胖的关系，本文应用竞争性逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法测定肥胖者、经胃箍术减肥恢复正常体质量的前肥胖者以及非肥胖对照者脂肪组织UCP mRNA的表达水平。现将结果报告如下。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 检测对象与脂肪组织样品：本研究包括104例肥胖者(BMI即体质量指数为42.3±8.1)，14例经胃箍术减肥恢复正常体质量的前肥胖者(BMI为29.9±6.9)，和23例非肥胖对照者(BMI为24.2±2.8)，研究对象间无亲缘关系。脂肪组织来自进行胃箍术的肥胖者，进行取胃箍或调胃箍手术的前肥胖者以及进行胆囊切开术或疝气修补术等外科手术的非肥胖者。其中取自腹部皮下的脂肪组织称腹膜外脂肪，取自腹腔内网膜的脂肪组织称腹膜内脂肪。脂肪组织取样后浸泡于预冷生理盐水运至实验室，经分装后贮存于-70℃低温冰箱。
1.1.2 试剂：Tag DNA 聚合酶和耐热逆转录酶Tth DNA聚合酶购自 Perking-Elmer-Applied Biosystems公司；Pfu DNA聚合酶购自Stratagene公司；质粒pGEM-3Zf购自Promega公司。其余试剂均为上述公司以及Sigma公司产品。
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1.1.3 引物：UCP上游引物：5'-ACCTCGCTACACGGGGAC-3'(+450，+467)， UCP下游引物：5'-GCACAGTTGGGCACACTTTTGT-3'(+761,+740)。
1.2 方法
1.2.1 脂肪组织总RNA的制备：取2g脂肪组织参照Chomczynski和Sacchi法[8]制备总RNA。RNA完整性通过观察rRNA的含甲醛琼脂糖凝胶电泳图谱确定。RNA浓度用吸光度法于260nm波长测定。
1.2.2 脂肪组织UCP mRNA的测定：按前文[9]报道的竞争性RT-PCR方法进行。
1.3 统计学处理：所有数据以均数±标准差(
±s)表示, 资料比较采用t检验。, 百拇医药
2 结 果
各脂肪组织样品UCP mRNA丰度均以用核糖核酸酶保护检测法(ribonuclease protection assay,RPA) 测得的β-肌动蛋白(β-actin) mRNA丰度为参照作标准化处理。标准化后肥胖者与非肥胖对照者脂肪组织UCP mRNA表达水平以amol/fmolβ-actin mRNA为表示单位列于表1。经胃箍术减肥后体质量恢复正常的前肥胖者减肥前后腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平见表2。
表1 肥胖患者与非肥胖对照者腹膜内与腹膜外脂肪组织UCP mRNA表达水平
Table 1 UCP mRNA expression levels in intra- and extraperitoneal adipose tissues of obese subjects and lean controls Tissue
, 百拇医药
UCP mRNA
(amol/fmolβ-actin mRNA)
P
obese subjects
n
lean subjects
n
IPA*
3.361±2.568
104
5.863±4.393
23
, 百拇医药
<0.01
EPA**
0.623±0.471
79
0.685±0.611
17
>0.05
*:Intraperitoneal adipose
**:Extraperitoneal adipose表2 14例前肥胖患者减肥术前后腹膜内脂肪组织UCP mRNA 的表达水平和BMI
Table 2 UCP mRNA expression levels in intraperitonealadipose tissues and body mass index (BMI) of 14 post-obesesubjects before and after weight reducing surgery
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Surgery I*
Surgery II**
P
BMI (kg/m2)
43.7±9.2
29.9±6.9
<0.01
Intraperitoneal UCP mRNA
(amol/fmolβ-actin mRNA)
3.133±2.897
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3.031±2.871
>0.05
*: Surgery I refers to the initialweight reduction surgeryand surgery II refers to an elective surgical procedureperformed 10.5 months later.
3 讨 论
本研究应用竞争性RT-PCR方法测定肥胖者与非肥胖对照者脂肪组织UCP mRNA表达水平的结果显示：肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA丰度显著低于非肥胖对照者(P<0.01)。这一结果与肥胖者的能量消耗降低相符，并提示UCP基因的表达缺陷可能是人类肥胖的原因之一。近年来ob-,db,tub-,Ay-和fat等导致小鼠肥胖的基因的发现使人们对动物的能量平衡调节有了深入的了解。但在人类，除了极少数病例外，绝大多数肥胖者并未发现有这些缺陷基因。因此，调查人类肥胖相关基因仍是当前肥胖研究的重要方面。UCP基因表达缺陷导致的产热减少是否是人类肥胖的重要原因还有待更大范围的研究确定。腹膜外脂肪组织UCP mRNA丰度测定结果显示：肥胖者与非肥胖者对比,两组脂肪组织UCP mRNA表达水平差别无显著意义(P>0.05)。我们认为这一结果可能是由于腹膜外脂肪组织UCP mRNA表达水平很低(<0.01% β-actin mRNA)，本研究方法难以精确定量，因此不是真实情况的反映。
, 百拇医药
对14例经胃箍术减肥后体质量恢复正常的前肥胖者作追踪检测的结果表明：腹膜内脂肪组织UCP mRNA表达水平减肥前后无显著差别(P<0.05)。这一结果不仅说明肥胖者腹膜内脂肪组织UCP mRNA丰度降低并非是脂肪细胞数目增加和(或)体积增大的结果，而是由于UCP基因表达缺陷所致，而且支持前人[10]关于减肥后的前肥胖者基础代谢率仍低于正常对照者的报道。
*本研究由桂林医学院人才工程基金和奥地利萨尔茨堡医学研究基金资助
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10 Astrup A, Buemann B, Toubro S,et al.Low resting metabolic rate in subjects predisposed to obesity:a role for thyroid status.Am J Clin Nutr,1996, 63: 879～883
收稿日期：1999-01-04, http://www.100md.com