脂肪细胞分化过程中的分子事件

脂肪细胞分化过程中的分子事件【关键词】脂肪

脂肪的发育表现为组织体积增加，其原因可为细胞体积增大或数量增多，他们各自或同时起作用。脂肪细胞由起源于中胚层的间充质干细胞逐步分化形成，按间充质干细胞→脂肪母细胞→前脂肪细胞→不成熟脂肪细胞→成熟脂肪细胞的过程发展。前脂肪细胞在多种转录因子调控下，激活脂肪组织相关基因，并在这些基因的顺序性调控下，经一系列复杂的步骤分化为成熟脂肪细胞［1］。

细胞分化的本质是细胞发生基因差别表达。伴随着脂肪生成而发生的细胞脂质积累和形态学上的改变等是由于细胞在分化中特定基因的表达所致。转录因子的表达和活性变化决定了分化过程，转录因子调控大量基因的时序。本文论述了前脂肪细胞分化过程中起主要作用的几类已获鉴定的分化转录因子，其中最主要的为PPARs家族和C/EBPs家族。

1 PPARs家族

Issemann等报道了PPARs家族，是一类能被过氧化物酶体增殖物激活的核内受体。它由三个不同基因编码组成核内受体PPARα、PPARβ、PPARγ等亚型，PPARα和PPARβ分别同机体的脂质代谢及细胞的基础脂质代谢有关，PPARγ与脂肪细胞分化关系更为密切［2］。

PPARγ是PPARs家族中最具有脂肪专一性的一员，它在脂肪组织和脂肪细胞系中表达水平最高，由于启动子和拼接方式不同，PPARγ有PPARγ1、PPARγ2及PPARγ3三种亚型，三者mRNA仅在5’端存

在差异。PPARγ1在不同组织中以低水平表达，PPARγ2仅在脂肪细胞中表达，PPARγ3在巨噬细胞和大肠中被发现。虽然PPARγ2似乎比PPARγ1更具有脂肪特异性，然而并不能检测出它们功能的差异。PPAR γ的表达足够引起对数生长期成纤维细胞系的生长停滞及促使脂质形成的开始，这说明PPARγ在脂肪细胞分化过程中发挥了关键作用［3］。PPARγ在脂肪细胞分化中的作用表现为PPARγ与配体结合后被激活再与受体结合形成PPAR-RXR异二聚体，进一步同反应元件结合激活靶基因最终导致终末分化的脂肪细胞形成。在PPARγ的N端功能区含有一个能被有丝分裂原激活的蛋白激酶磷酸化位点，若该区域突变或在磷蛋白磷酸酶作用下则不能发生磷酸化而失活［4］，则PPARγ将丧失其调控作用。PPARγ对脂肪细胞在体内、体外的分化都是必要的，用野生型ES细胞和纯合缺失ES细胞获得嵌合小鼠，在胚胎发育第10天左右，正常小鼠的胚胎已经可以检测到脂肪形成，而PPARγ基因缺失纯合子小鼠，在还没有形成可检测到的脂肪之前就已经死亡；在体外PPARγ基因缺失纯合子ES细胞能分化多种组织，但唯独不能分化成脂肪组织［5］。

PPARγ的配体包括天然和合成配体，天然配体有亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等；合成配体包括噻唑烷二酮类（TZDs）和非甾体类消炎药等，与之结合可以促进脂肪生成。PPARγ参与分调控转录激活脂肪相关基因的表达，其本身的活化转录作用可受其它细胞因子的调节。但是，作为PPAR家族最主要的脂肪分化转录因子PPARγ进一步的作用机制仍不清楚。

2 C/EBPs家族

C/EBPs羧基端有一碱性转录激活区和一亮氨酸拉链结构，可形成同源或异源二聚体，通过DNA结合区结合靶基因的调控元件激活特定基因DNA增强子CCAAT重复序列而得名。

C/EBP家族中与脂肪细胞分化相关的三个成员为：C/EBPα、C/EBPβ和C/EBPδ，C/EBPα在分化过程中出现相对较晚，C/EBPβ、C/EBPδ表达则最早出现。C/EBPβ、C/EBPδ在前脂肪细胞中表达，并于分化早期水平短暂增高，但在分化后期C/EBPβ减至初期水平的50％，而C/EBPδ几乎测不到［6］。通过转基因的方法证明了C/EBP β和C/EBPδ在体外脂肪细胞生成中的作用，C/EBPβ的表达就足以使3T3-L1前脂肪细胞向脂肪细胞分化，而C/EBPδ的外源性表达可以加速脂肪积累。缺少C/EBPβ和C/EBPδ二者之一的胚胎成纤维细胞的脂肪生成潜力基本正常，但当二者同时缺少时，分化为脂肪细胞的过程被严重阻断。体内实验也取得了类似的结果［7］。C/EBPα可结合和激活特异性基因的启动子，促进脂肪细胞进入终末分化阶段。C/EBPα的过度表达可激发脂肪细胞的分化，而反义C/EBPα mRNA能显著抑制分化，证明当C/EBPα的基因结合位点发生突变时，会失去激活作用［8］。C/EBPα表达除受C/EBPβ、C/EBPδ和PPARγ调节外，尚存在自我激活机制，该机制对维持脂肪细胞的终末分化具有重要作用。C/EBP家族除上述成员外，还有C/EBPζ，C/EBPζ本身不能与DNA结合，但可与C/EBP家族的其他成员结合成二聚体，从而抑制被其结合的C/EBP 成员的活性［9］。 C/EBP转录因子家族成员虽非脂肪细胞系所特异，

但在脂肪生成过程中的不同时间、空间均有表达。C/EBP家族与PPARs 家族间存在相互影响，C/EBPβ和C/EBPδ可诱导PPARγ和C/EBPα的表达，这两者又相互协同，激活与分化有关的基因表达。

3 其他转录因子

在脂肪细胞分化中，还存在其它转录因子，它们多通过PPARγ或C/EBPs起作用。脂肪细胞决定与分化因子1（ADD1）又称甾醇调节元件结合蛋白1（SREBP1），活化的ADD1/SREBP1可以诱导与脂质和胆固醇代谢相关基因的进一步表达。诱导前脂肪细胞系向脂肪细胞分化时，编码此蛋白的mRNA水平急剧升高；在诱导分化的激素存在时，3T3-L1细胞中ADD1/SREBP1的过表达可导致脂肪细胞标志物表达量的提高和脂肪的大量积累［10］。ADD1/REBP1和PPARγ共表达可显著提高系统的转录活性，而ADD1/SREBP1的单独表达则效果很小，优势表达的ADD1/SREBP1负性基因可抑制脂肪细胞分化，且这种抑制作用能被TZDs逆转。这些结果表明ADD1/SREBP1是通过影响内源性PPARγ配体的生产而对脂肪细胞分化产生作用的，反过来，PPARγ也能调控ADD1/SREBP1。

其他与脂肪形成有关的转录因子还有孤儿核受体RORγ、STAT 蛋白家族和ERR等，它们诱导和维持脂肪细胞分化的功能有待进一步研究。

脂肪细胞分化过程中各转录因子的功能及相互关系见下图。

综上所述，在脂肪细胞分化过程中，存在着复杂调控机制。PPARs 家族、C/EBPs家族和ADD1/SREBP1等转录因子在该过程中具有重要的