随着生活水平的不断提高,脂肪在膳食中的占比逐年增加,长期的高脂肪膳食摄入导致机体能量代谢失衡,造成体内脂质过度累积,超重和肥胖人口大幅上升。目前,全球有19亿人超重,其中6.5亿人肥胖,中国超重人群已接近3亿,肥胖人数达到了8960万,居世界第一。超重和肥胖通常会导致高血脂、脂肪肝、高血糖、高血压和心脑血管疾病等多种代谢性疾病的发生。AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)作为细胞的能量感受器,在脂代谢和能量代谢中发挥着重要的调控作用。目前,常见的治疗肥胖的药物都有明显的毒副作用。因此,开发安全的天然组分用于肥胖的预防和治疗是倍受关注的研究热点。玉米黄素是类胡萝卜素家族中的重要一员,主要分布在黄玉米、橙椒和蛋黄等食物中,具有较强的抗氧化活性。已有研究指出,玉米黄素具有缓解高脂诱发氧化损伤和抑制饮食诱导肥胖小鼠脂肪沉积作用,但具体机制不清。为了进一步探明玉米黄素对高脂饮食诱导肥胖小鼠的改善作用及其分子机制,本论文以高脂饮食诱导肥胖C57BL/6J小鼠模型和3T3-L1前脂肪细胞为对象,分析了玉米黄素对脂质代谢和诱导白色脂肪细胞棕色化的调控作用,检测了组织和细胞AMPK磷酸化水平,探索了基于AMPK通路玉米黄素调控脂代谢的分子机制。研究内容及结果如下:1.玉米黄素对高脂饮食诱导肥胖小鼠降脂作用研究。建立高脂饮食诱导肥胖C57BL/6J小鼠模型,分别以20 mg/kg和40 mg/kg剂量的玉米黄素干预肥胖小鼠4周,结果表明:玉米黄素能够显著降低小鼠的体重增加量,减小附睾脂肪细胞大小,降低血清低密度脂蛋白和游离脂肪酸水平,提高高密度脂蛋白水平。玉米黄素显著下调白色脂肪组织中成脂转录因子Pparg、C/ebpa、Srebp1-c以及脂质代谢相关基因Fas、Fabp4和Perilipin的表达,明显降低白色脂肪组织中PPARγ蛋白表达,并提高AMPKα和ACC的磷酸化水平。试验证明,玉米黄素能够调控脂质代谢相关因子表达,抑制脂肪组织过度累积并改善血脂异常,与激活白色脂肪组织AMPK通路有关。2.玉米黄素对3T3-L1前脂肪细胞成脂分化的影响研究。在3T3-L1前脂肪细胞诱导分化过程中,加入不同剂量的玉米黄素进行干预。通过MTT试验确定5-15μM浓度的玉米黄素用于后续试验。玉米黄素以剂量依赖型降低细胞内甘油三酯含量,抑制前脂肪细胞成脂分化,显著下调成脂转录因子Pparg、C/ebpa、Srebp1-c以及脂质代谢相关基因Fas、Fabp4、perilipin和Acc的表达,显著提高AMPKα和ACC的磷酸化水平。试验结果表明,玉米黄素能够抑制前脂肪细胞成脂分化、调控脂质代谢相关因子表达并降低细胞脂质累积,与激活脂肪细胞AMPK通路有关,并与动物试验结果吻合。3.玉米黄素促进白色脂肪细胞棕色化作用研究。试验结果表明,玉米黄素显著减小脂滴体积,且促使脂滴由单腔室向多腔室结构转变,显著上调米色脂肪细胞标志因子Cd137、Tbx1和Tmem26表达,诱导米色脂肪细胞形成,显著上调白色脂肪细胞棕色化相关因子Ucp1、Ppargc1a、Sirt1、Prdm16、Ppara、Cidea、Fgf21、Camkk2、Foxo1、Lkb1、Zic1和Lhx8以及棕色化关键蛋白UCP1、SIRT1和PGC-1α的表达。试验结果表明,玉米黄素通过促进白色脂肪细胞棕色化诱导米色脂肪细胞形成、提高能量代谢进而降低脂质累积。4.玉米黄素基于AMPKα1靶点促进细胞脂质代谢和诱导棕色化作用研究。利用抑制剂Compound C阻断AMPK信号通路,结果表明抑制剂作用时间持续24h可显著抑制AMPK磷酸化水平。在AMPK抑制剂干预下,玉米黄素对抑制细胞脂质累积、调控脂代谢相关因子(Cd36、Acc、Fabp4)和棕色化关键因子(Ppargc1a、Ucp1、Sirt1)表达的作用显著削弱,说明玉米黄素调控脂肪细胞的脂质代谢与诱导棕色化发生依赖于AMPK信号通路。siRNA分别沉默AMPKα1和AMPKα2靶点后,玉米黄素对Prkaa1基因沉默细胞的脂代谢和棕色化相关基因和蛋白的调控作用显著削弱,说明玉米黄素基于AMPKα1位点激活信号通路进而抑制脂肪生成和诱导白色脂肪细胞棕色化。5.玉米黄素对细胞线粒体生物合成的影响研究。玉米黄素显著增强米色脂肪细胞中线粒体数量和线粒体拷贝数,显著上调线粒体生物合成相关基因Nampt、Tfam和Nrf1的表达,增加内源性抗氧化酶—超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)水平,降低脂质过氧化物丙二醛(MDA)和胞浆活性氧(ROS)累积,显著提高线粒体膜电位水平,显著降低线粒体过氧化物水平。说明玉米黄素能够缓解线粒体氧化应激并增强线粒体生物合成,促进脂肪细胞棕色化的发生。