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褐色脂肪组织(Brown adipose tissue, BAT)为一种特化的产热组织，是小型哺乳动物非颤抖性产热(Nonshivering Thermogenesis, NST)的主要部位。PRDM16(PRdomain-containing16)锌指蛋白在BAT中特异性表达，可触发BAT细胞中PGC-1α (Peroxisome proliferators-activated receptor-γ coactivator-1)和解偶联蛋白1(Uncoupling protein1，UCP1)基因等的表达，是促进褐色脂肪细胞形成的关键调控因子。BMP7(Bone morphogenetic proteins7)也可激活PRDM16和PGC-1α等基因的表达，刺激BAT细胞分化及产热增强。COXⅡ(cyclooxygenase-2)、PPARα(peroxisome proliferator-activated receptor α)、PGC-1α是褐色脂肪细胞分化与代谢中的关键调控因子。在WAT中COXⅡ是肾上腺素信号通路的一个效应分子，对于WAT中诱导形成褐色脂肪细胞是必需的。PPARα在BAT中的表达水平高于WAT，能诱导BAT中的产热相关基因的表达及原代褐色脂肪细胞的生成。PGC-1α也能诱导WAT中褐色脂肪细胞的形成，在褐色脂肪细胞分化的过程中PGC-1α表达量上升。本论文以典型的热带、亚热带小型哺乳动物中缅树鼩为研究对象，初步研究了中缅树鼩PRDM16、BMP7、PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因在其维持能量稳态平衡中的作用，为探讨该地区小型哺乳动物的生理适应特征提供一些理论依据。本论文主要分为以下三个部分：1.中缅树鼩PRDM16、BMP7、PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因部分序列扩增和分析：本实验获得中缅树鼩PRDM16、BMP7、PPARα、COXⅡ及PGC-1α片段分别为184bp、84bp、358bp、212bp、271bp，推测其分别编码61、27、119、70、87个氨基酸。将获得的PRDM16、BMP7、PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因编码氨基酸序列分别与多种哺乳动物对应的氨基酸序列进行同源性比较分析发现氨基酸的同源性较高。以获得的PRDM16、BMP7、PPAR、COXⅡ及PGC-1α基因序列分别构建系统进化树，结果显示中缅树鼩与灵长类动物的亲缘关系较近。2.中缅树鼩产热特征、能量代谢和PRDM16、BMP7基因表达量的季节性变化：中缅树鼩的体重、摄入能、非颤动性产热、“典型”BAT含量、大网膜WAT含量、PRDM16基因、BMP7基因表达量具有季节性变化，冬季显著高于夏季。结果表明，冬季中缅树鼩PRDM16、BMP7基因表达量增加，可能促进褐色脂肪细胞的形成，以增加非颤抖性产热来适应冬季寒冷的环境。3、冷驯化条件下，中缅树鼩产热特征、能量代谢、脂肪组织显微结构和PRDM16、BMP7、PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因表达量的变化：冷驯化条件下，中缅树鼩的体重、摄入能、非颤动性产热、“典型”BAT含量、大网膜WAT含量显著增加，PRDM16、BMP7、PPARα、COXⅡ及PGC-1α基因表达量也显著增加。电镜切片的结果显示，中缅树鼩“典型”BAT细胞线粒体明显变大，线粒体和线粒体嵴的数目增加。结果表明：中缅树鼩PRDM16、BMP7基因表达量增加，可能促进褐色脂肪细胞的形成；COXⅡ、PGC-1α、PPARα基因表达量增加，可能诱导了WAT中褐色脂肪细胞的形成，提高了BAT中的产热相关基因的表达。在多种调控因子的作用下，促进了中缅树鼩褐色脂肪细胞的分化与代谢，以增加非颤抖性产热来适应冷暴露的极端环境。综上所述，中缅树鼩褐色脂肪细胞可能存在PRDM16、BMP7肌源性起源，在冷驯化条件下，白色脂肪组织可能诱导出现褐色脂肪细胞。本实验室已有的研究结果表明，树鼩科动物支持岛屿起源学说，树鼩科动物由南向北扩散，并能够适应一定的冷胁迫，然而中缅树鼩“典型”BAT非颤抖性产热(NST)在冷适应产热中的比重明显低于北方小型哺乳动物。由此表明，中缅树鼩在由南向北扩散的过程中，很可能是通过PRDM16和BMP7途径以及WAT中褐色脂肪细胞的诱导分化，促进褐色脂肪细胞的形成，以增加产热，来弥补“典型”BAT非颤抖性产热的不足，从而应对低温环境。