高强度耐力运动影响高脂诱导肥胖模型小鼠白色脂肪棕色化相关蛋白的表达

doi:10.12307/2023.065

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
解偶联蛋白1(uncoupling protein 1，UCP-1)：位于线粒体中，发挥产热和耗能的功能，在维持动物体温和能量平衡中起重要作用，是棕色脂肪的重要标志基因。
过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子α(peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1-α，PGC-1α)：主要存在于线粒体含量丰富的组织，是线粒体合成和能量代谢的关键转录共刺激因子。在棕色脂肪适应性产热、白色脂肪棕色化调控过程中发挥重要作用。
Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5(fibronectin type III domain containing 5，FNDC5)：由Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5基因编码的一种主要由肌肉和脂肪分泌的膜蛋白，能促进能量消耗，促进白色脂肪细胞向棕色脂肪细胞的转化。

背景：研究表明小鼠体内解偶联蛋白1、过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α(peroxisome proliferators-activated receptor-γ coactivator-1α，PGC-1α)和Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5(fibronectin type Ⅲ domain containing protein 5，FNDC5)是影响白色脂肪细胞棕色化的关键蛋白。耐力运动能够有效减轻小鼠体质量，但高强度耐力运动对高脂诱导的肥胖小鼠白色脂肪组织中解偶联蛋白1、PGC-1α和FNDC5蛋白表达的影响尚无确切定论。
目的：研究高强度耐力运动对高脂诱导肥胖小鼠脂肪棕色化相关蛋白解偶联蛋白1、PGC-1α和FNDC5的影响。
方法：4周龄雄性C57BL/6J小鼠，通过8周高脂饲料喂养建立营养性肥胖小鼠模型，对照小鼠一直使用常规饲料喂养。构建成功的肥胖小鼠经过1周适应性跑台运动后进行高强度耐力跑台运动，对照组和肥胖模型组小鼠不运动。8周后分离各组小鼠附睾和腹股沟白色脂肪组织并对比各组脂肪质量变化；取部分脂肪组织进行苏木精-伊红染色，剩余脂肪组织通过Western Blot方法检测脂肪棕色化相关蛋白解偶联蛋白1、PGC-1α和FNDC5的表达情况并对比各组变化。
结果与结论：①高脂诱导能明显增加小鼠体内白色脂肪的质量，并引起脂肪细胞体积明显增大；②高脂诱导能明显减少白色脂肪FNDC5蛋白的表达，解偶联蛋白1和PGC-1α略有减少，但与正常小鼠无明显差异；③高强度耐力运动能有效减少高脂诱导肥胖小鼠体内白色脂肪质量并明显减小脂肪体积；④高强度耐力运动能明显增加高脂肥胖小鼠体内白色脂肪组织中解偶联蛋白1、PGC-1α和FNDC5蛋白的表达，提示高强度耐力运动能够明显促进白色脂肪组织的棕色化过程，从而加速小鼠脂肪产热，达到减去白色脂肪组织的目的。
缩略语：解偶联蛋白1：uncoupling protein 1，UCP-1；过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α：peroxisome proliferators-activated receptor-γ coactivator-1，PGC-1α；Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5：fibronectin type Ⅲ domain containing protein 5，FNDC5

https://orcid.org/0000-0002-9727-4774 (李玉娇)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 耐力运动, 跑台, 高强度, 肥胖小鼠, 白色脂肪组织, 棕色脂肪组织, 白色脂肪细胞棕色化, UCP-1蛋白, PGC-1α蛋白, FNDC5蛋白

Abstract: BACKGROUND: Studies have shown that uncoupling protein 1 (UCP-1), peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α (PGC-1α) and fibronectin type III domain containing protein 5 (FNDC5) are the key proteins that influence the browning of white adipocytes. Endurance exercise can effectively reduce the body mass of mice, but there is no conclusion on the impact of high-intensity endurance exercise on the expression of UCP-1, PGC-1α, and FNDC5 proteins in white adipose tissue of obese mice induced by high-fat diet.
OBJECTIVE: To study the effects of high-intensity endurance exercise on the expression of UCP-1, PGC-1α and FNDC5 related to the browning of white adipocytes in mice with high-fat diet induced obesity.
METHODS: Four-week-old male C57BL/6J mice were fed normal diet for 1 week and then fed 8 weeks of high-fat diet to establish a mouse model of nutritional obesity. The control mice were fed normal diet. After 1 week of adaptive treadmill exercise, obese mice were subjected to high-intensity endurance treadmill exercise, while the control mice did not have exercise. After 8 weeks, epididymal and groin white adipose tissue of mice was separated and the fat mass changes were compared between groups. A portion of adipose tissue was taken for hematoxylin-eosin staining, and the remaining adipose tissue was used to detect the expression of UCP-1, PGC-1α, and FNDC5 that were related to the browning of white adipocytes by western blot and the expression changes were compared between groups.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) High-fat diet could obviously increase the mass and cell volume of white adipose tissue in mice. (2) High-fat diet could remarkably reduce the expression of FNDC5 protein in white adipose tissue and slightly reduce the expression of UCP-1 and PGC-1α. However, there was no significant difference from the normal mice. (3) High-intensity endurance exercise could effectively reduce the mass and cell volume of white adipose tissue in mice with obesity induced by a high-fat diet. (4) High-intensity endurance exercise could considerably increase the expression of UCP-1, PGC-1α, and FNDC5 proteins in white adipose tissue, suggesting that high-intensity endurance exercise could remarkably promote the browning of white adipocytes in mice, thereby accelerating fat thermogenesis to achieve the purpose of reducing white adipose tissue.

Key words: endurance exercise, treadmill, high-intensity, obese mouse, white adipose tissue, brown adipose tissue, browning of white adipocyte, UCP-1 protein, PGC-1α protein, FNDC5 protein

中图分类号:

李玉娇, 苏坤霞. 高强度耐力运动影响高脂诱导肥胖模型小鼠白色脂肪棕色化相关蛋白的表达[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(5): 707-713.

Li Yujiao, Su Kunxia. High-intensity endurance exercise influences browning of white adipose tissue in a mouse model of high-fat diet induced obesity[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2023, 27(5): 707-713.

图/表（结果） 6

2.1 实验动物数量分析实验选用C57BL/6J小鼠40只，分为3组，其中对照组10只实验过程无脱失；另30只在肥胖模型制备时舍弃体质量较小的10只，剩余20只分为肥胖模型组和高强度耐力运动组，实验过程无脱失，共30只进入结果分析。
2.2 各组小鼠附睾和腹股沟脂肪质量比较表1结果显示，肥胖模型组小鼠附睾脂肪和腹股沟脂肪质量明显大于对照组(P < 0.01)，高强度耐力运动组小鼠附睾脂肪和腹股沟脂肪质量明显小于肥胖模型组(P < 0.01)。

2.3 各组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织形态学及平均细胞横截面面积比较图1各组小鼠附睾和腹股沟脂肪细胞苏木精-伊红染色结果显示，对照组小鼠脂肪细胞大小相对均一，细胞较小，见图1A和1D；肥胖模型组小鼠体内脂肪细胞体积较大，并且大小差异较大，见图1B和1E；高强度耐力运动组小鼠脂肪细胞大小与对照组接近，但是大小差异要大于对照组，并且高强度耐力运动组小鼠脂肪组织中细胞核数量要多于对照组和肥胖模型组，同时由于细胞内脂滴量减少，出现细胞质染色较多的情况，在腹股沟脂肪细胞中尤其明显，见图1C和1F。

为了更准确地判断各组脂肪细胞的大小，研究以各组小鼠的平均脂肪细胞横截面面积来进行比较。结果发现肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织的平均脂肪细胞横截面面积与对照组小鼠相比差异有非常显著性意义(P < 0.01)；高强度耐力运动组小鼠附睾脂肪组织的平均脂肪细胞横截面面积与肥胖模型组小鼠相比差异有显著性意义(P < 0.05)，腹股沟脂肪相比差异有非常显著性意义(P < 0.01)，结果见表2。

2.4 各组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中UCP-1蛋白表达的差别图2A和2B结果显示，肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中UCP-1蛋白表达均略低于对照组小鼠，高强度耐力运动组均明显高于肥胖模型组。图2C和2D分别是图2A和2B的结果统计(n=3)，结果显示肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中UCP-1蛋白表达均略低于对照组小鼠，但差异无显著性意义，高强度耐力运动组均明显高于肥胖模型组(附睾：P < 0.05，腹股沟：P < 0.01)。

2.5 各组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中PGC-1α蛋白表达的差别图3A和3B结果显示，肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中PGC-1α蛋白表达均略低于对照组小鼠，高强度耐力运动组均明显高于肥胖模型组。图3C和3D分别是图3A和3B的结果统计(n=3)，结果显示肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中PGC-1α蛋白表达均略低于对照组小鼠，但无统计学意义，高强度耐力运动组均明显高于肥胖模型组(附睾：P < 0.05，腹股沟P < 0.01)。

2.6 各组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中FNDC5蛋白含量的差别图4A和4B结果显示，肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中FNDC5蛋白表达量均明显低于对照组小鼠，高强度耐力运动组均明显高于肥胖模型组。图4C和4D分别是图4A和4B的结果统计(n=3)，结果显示肥胖模型组小鼠附睾和腹股沟脂肪组织中FNDC5蛋白表达量均明显低于对照组小鼠(P < 0.01)，高强度耐力运动组均明显高于肥胖模型组(P < 0.01)。

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引言

目前关于脂肪的相关研究认为，哺乳动物体内一般存在2种脂肪，即白色脂肪组织和棕色脂肪组织，其中棕色脂肪组织可分为经典棕色脂肪组织(classic brown adipose tissue，cBAT)和诱导性棕色脂肪组织(inducible brown adipose tissue，iBAT)。白色脂肪组织的主要生理功能是储存能量，同时作为分泌器官发挥调节胰岛素敏感和维持能量代谢平衡的作用，而棕色脂肪组织是一种耗能组织，可以通过产热维持体温和能量平衡[1-2]。传统观点认为在啮齿动物和小型哺乳动物体内有较丰富的棕色脂肪组织，而大型哺乳动物包括人类的棕色脂肪组织会随着年龄的增长逐步减少，成年后体内含量非常低[3]。然而2009年同时有多项研究发现在成人颈部背侧脊骨区域、锁骨上方和主动脉周围等部位存在棕色脂肪组织[4-7]。虽然棕色脂肪组织的含量很少，但是具有快速产热的能力，能很好地维持机体的温度平衡，同时可以通过影响糖类和脂质的代谢维持能量代谢平衡[8-9]。近来研究发现，白色脂肪组织和棕色脂肪组织的分布并不是相互独立的，在白色脂肪组织的区域也有棕色脂肪组织，呈现混合分布的状态[10]。寒冷或者一些激动剂受体刺激能够使白色脂肪组织内出现基因表达介于白色脂肪组织和棕色脂肪组织之间的脂肪细胞，即诱导性棕色脂肪组织，这种白色脂肪组织向棕色脂肪组织发生转化的现象称为白色脂肪细胞棕色化[11-12]。

肥胖的主要特征之一是各种原因造成体内累积了过量的白色脂肪组织[13]，减肥即是消耗多余白色脂肪组织的过程。白色脂肪细胞棕色化能够减少体内白色脂肪组织、增加棕色脂肪组织，新增的棕色脂肪组织具有较高的产热效率，能够快速消耗能量并促进脂质代谢，因此加速白色脂肪组织的棕色化过程被认为是一种有效治疗肥胖的新策略[14-16]。

运动是减肥最有效的方法之一[17]，尤其是经常进行高强度运动训练的运动员，体内脂肪含量要明显低于正常对照[18]。棕色脂肪组织标志基因解偶联蛋白1(uncoupling protein 1，UCP-1)在体内的主要功能是通过解偶联作用将生物能转化为热能并释放[19-20]，研究发现运动能够提高UCP-1的表达水平[21-23]；但也有研究发现肥胖男性在经过耐力运动后，皮下脂肪中UCP-1的含量并没有改变[24]。过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α(peroxisome proliferators-activated receptor-γ coactivator-1，PGC-1α)是一种与运动密切相关的细胞转录共刺激因子，是棕色脂肪组织产热的重要调节因子，同时有研究发现PGC-1α对UCP-1的表达有影响，一般认为具有正向的调控作用[25-26]，研究发现运动可以增加白色脂肪组织中PGC-1α的基因水平[27-28]，有可能会对UCP-1的表达产生影响。近年来发现Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5(fibronectin type Ⅲ domain containing protein 5，FNDC5)分裂后的产物鸢尾素(Irisin)具有重要的生物学功能，可以刺激UCP-1的表达从而促进白色脂肪细胞的棕色化[29]，而运动可以明显提高血液中鸢尾素的含量[30-31]，加速白色脂肪细胞棕色化的过程。

该研究拟通过高脂诱导获得营养性肥胖小鼠，模拟人体由于能量摄取过多造成的营养过剩肥胖，通过8周高强度的耐力运动处理，观察小鼠内脏白色脂肪组织(附睾脂肪组织)和皮下白色脂肪组织(腹股沟脂肪组织)中脂肪细胞棕色化相关蛋白UCP-1、PGC-1α和FNDC5的表达变化，进一步了解耐力运动对白色脂肪组织棕色化的影响及运动减肥的机制。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计分组对照动物实验。组间两两比较采用t检验进行分析。
1.2 时间及地点实验于2016年9月至2018年1月在河南师范大学运动人体科学学院骨骼肌实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物 4周龄雄性C57BL/6J小鼠40只，SPF级，体质量13-15 g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，许可证号：SCXK(京)2016-0011。在河南师范大学科研实验中心小动物房内饲养和运动。采用10只分笼饲养，自由进食和饮水，室温(25±1) ℃，相对湿度(50±5)%，12 h日光灯照射与12 h熄灯交替以模拟自然环境。

实验方案经河南师范大学动物实验伦理委员会批准。实验过程遵循了国际兽医学编辑协会《关于动物伦理与福利的作者指南共识》和本地及国家法规。实验动物在麻醉下进行所有的手术，并尽一切努力最大限度地减少其疼痛、痛苦和死亡。
1.3.2 动物饲料均为北京华阜康生物科技股份有限公司产品。高脂饲料：100 g高脂饲料包括粗蛋白23.8 g、粗脂肪5.4 g、粗纤维3.5 g、钙1.05 g、磷0.95 g、酪蛋白5.0 g、猪油21.0 g；常规饲料：100 g常规饲料包括粗蛋白23.8 g、粗脂肪5.4 g、粗纤维3.5 g、钙1.05 g、磷0.95 g。
1.3.3 主要试剂及设备 UCP-1抗体(ab209483)、PGC-1α抗体(ab54481)、FNDC5抗体(ab174833)、β-Actin抗体(ab179467)均为Abcam公司产品；辣根过氧化物酶标记的二抗(中杉金侨公司)；动物实验跑台(安徽正华生物仪器设备有限公司，型号：ZH-PT)；石蜡切片机(上海名元实业有限公司，型号SYD-2010)；倒置显微镜及照相系统(Olympus公司，型号CKX53)。
1.4 实验方法
1.4.1 肥胖小鼠模型制备及实验分组 40只4周龄雄性C57BL/6J小鼠，饲养于SPF环境，先以常规饲料适应性喂养。1周后，完全随机分为2组：对照组10只继续喂养常规饲料；高脂组30只改为喂养高脂饲料。8周后，高脂组小鼠体质量≥对照组小鼠体质量×120%的个体，视为肥胖小鼠，选取其中体质量较大的20只，按照体质量大小进行S型分组，每组10只，共分2组，分别为肥胖模型组、高强度耐力运动组。后期实验过程中，对照组继续喂养常规饲料，其余2组继续喂养高脂饲料。
1.4.2 小鼠高强度耐力运动方案小鼠进行跑台运动，高强度耐力运动组小鼠首先进行1周适应性跑台运动，5 m/min，60 min/次，跑台坡度为0°，3次/周。然后进行正式高强度耐力运动，强度与之前研究相同[30]，先以5 m/min运动10 min，后以18 m/min运动50 min，跑台坡度为0°，5次/周，周六周日停训，持续8周。对照组和肥胖模型组不运动。
1.4.3 取材实验结束后，腹腔注射2%戊巴比妥钠(2.5 mL/kg)麻醉后断颈处死小鼠，取附睾及腹股沟脂肪组织并称量湿质量，取部分脂肪进行组织学切片处理，其余冻存于-80 ℃冰箱备用。
1.4.4 小鼠脂肪组织学切片、形态观察及脂肪细胞横截面面积计算取小鼠部分附睾和腹股沟脂肪组织，石蜡包埋后切片(厚度6 μm)，进行苏木精-伊红染色。倒置显微镜观察脂肪细胞并拍照，使用图像分析软件NIS-Elements扫描脂肪细胞并计算平均脂肪细胞横截面面积。

1.4.5 Western Blot检测小鼠脂肪组织中UCP-1、PGC-1α和FNDC5蛋白表达分别取适量小鼠附睾和腹股沟脂肪组织，加入4 ℃预冷的组织裂解液，于冰上用玻璃研磨器匀浆研磨，匀浆液4 ℃离心10 min后取中间层细胞浆用BCA法测定蛋白含量。加入上样缓冲液，取等量各样本煮沸变性后上样。用质量分数10%的十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离蛋白后转移到硝酸纤维素膜上，将膜放入封闭缓冲液(含3%脱脂奶粉的TBST)中室温封闭1 h。用封闭缓冲液稀释的一抗(UCP-1，1∶1 000；PGC-1α，1∶4 000；FNDC5，1∶2 000；β-Actin，1∶4 000)4 ℃过夜孵育后TBST洗膜3次，每次10 min，然后用封闭缓冲液稀释的辣根过氧化物酶标记的二抗(1∶5 000)室温孵育2 h后TBST洗膜3次，每次10 min。用ECL超敏发光检测试剂盒发光，使X射线胶片曝光后显影、定影。胶片晾干后扫描并用IPP 6.0软件对目的条带吸光度进行定量分析，将每个条带与对应样品的β-Actin条带吸光度值进行比较，计算出目的条带的相对含量值。
1.5 主要观察指标观察各组小鼠白色脂肪组织质量及脂肪细胞大小差别，以及脂肪组织中UCP-1、PGC-1α和FNDC5蛋白表达含量的差别。
1.6 统计学分析数据统计学分析均采用商业SPSS 15.0软件进行。实验结果数据值以x±s形式表示。对照组、肥胖模型组、高强度耐力运动组之间两两比较采用t检验进行分析，P < 0.05时表示差异有显著性意义，P < 0.01时表示差异有非常显著性意义。文章的统计学方法已经河南师范大学统计学专家审核。

讨论

在之前的研究中，作者通过高脂饲料饲喂4周龄雄性C57BL/6J小鼠8周，获得了体质量超过常规饲料喂养小鼠20%的超重肥胖小鼠[30，32]，用以模拟过度饮食造成体内脂肪过度积累产生的肥胖。肥胖小鼠表现出体质量增加、白色脂肪组织质量增大、脂肪细胞横截面面积增大、运动能力下降、血清鸢尾素含量低于正常小鼠等等特征[30，32]。在此次研究中，继续以高脂诱导肥胖小鼠为模型动物，研究高强度耐力运动对白色脂肪棕色化相关蛋白表达量的影响，以探索运动减肥过程中引起白色脂肪棕色化的机制。
3.1 高强度耐力运动对肥胖小鼠白色脂肪组织含量及脂肪细胞大小的影响规律的耐力运动是有效的减肥方法，研究发现，同时进行有氧运动和阻力运动可以明显减少肥胖儿童的脂肪堆积，在减轻体质量的同时可改善身体的代谢平衡和炎症状态[33]；运动在减小高脂诱导肥胖大鼠脂肪细胞大小和质量的同时可以改善皮下脂肪的葡萄糖代谢[34]；高脂诱导的肥胖小鼠经过8周规律的跑台耐力运动能够有效减轻体质量和脂肪含量[35]；同时在一个长达28周的实验中发现，附睾或肾周等内脏脂肪受到运动的影响有限，而运动对腹股沟脂肪的影响很大，明显减少了腹股沟脂肪细胞的数量[36]。

此次研究发现，高脂诱导的肥胖小鼠白色脂肪组织(附睾和腹股沟脂肪)质量明显大于对照小鼠，同时脂肪细胞横截面面积也明显大于对照小鼠，表明脂肪体积明显增大。肥胖小鼠经8周高强度跑台耐力运动后，脂肪质量明显低于未经运动的肥胖小鼠；脂肪组织经苏木精-伊红染色后发现形态也发生了明显的变化，肥胖小鼠的脂肪细胞内部空间较大，是苏木精和伊红不能染色的脂滴，呈现典型的白色脂肪组织形态，而运动后的小鼠脂肪细胞体积变小，细胞内还有分离的多个脂滴，出现了诱导性棕色脂肪组织的形态，并且在小鼠腹股沟脂肪中表现的更为明显，可能是腹股沟脂肪能够更多参与到运动的调节作用。这些结果表明高强度耐力运动可能引发肥胖小鼠白色脂肪组织发生棕色化作用，诱导产生诱导性棕色脂肪组织，并且对腹股沟脂肪的影响作用要大于附睾脂肪。
3.2 高强度耐力运动对肥胖小鼠白色脂肪组织中UCP-1和PGC-1α蛋白表达的影响棕色脂肪组织主要通过线粒体中的UCP-1蛋白发挥产热和耗能作用，所以UCP-1是棕色脂肪组织的标志蛋白，脂肪组织中的UCP-1表达是检测脂肪组织中棕色脂肪组织含量多少和能量代谢活跃程度的主要指标[37]。PGC-1α是一种转录共刺激因子，参与多种能量代谢并能够控制线粒体的合成，激活白色脂肪组织细胞中的UCP-1蛋白，在机体能量的稳态和脂质的代谢过程中起到了关键作用[38]。研究发现，8周的跑台运动可以明显增加大鼠腹股沟脂肪中UCP-1和PGC-1α的蛋白含量[39]；高脂诱导的肥胖小鼠经过跑台运动后，在脂肪含量减少的同时小鼠棕色脂肪组织中的UCP-1和PGC-1α基因的表达均出现上调[40]。进一步的研究发现，并不是所有的白色脂肪组织都能在运动的诱导下发生明显的棕色化过程，是有组织位置选择性的，运动引起大鼠腹股沟皮下的白色脂肪组织中部区域出现脂肪细胞棕色化转变，但是在腹股沟脂肪皮下白色脂肪组织的两端和内脏白色脂肪组织中则没有发现明显的改变[39]；通过组织学分析运动后的白色脂肪组织发现，皮下白色脂肪组织中出现棕色样脂肪细胞而在内脏白色脂肪组织中则没有发现明显的棕色化脂肪细胞[41]。

在此次研究中，发现高强度耐力运动对肥胖小鼠的附睾和腹股沟白色脂肪组织均能引起不同程度的棕色化改变，与肥胖小鼠的白色脂肪组织相比，高强度耐力运动组小鼠附睾白色脂肪组织中UCP-1和PGC-1α蛋白表达量均显著增加；高强度耐力运动对腹股沟白色脂肪组织的影响要更加明显，均极显著增加了UCP-1和PGC-1α蛋白的表达；结合脂肪的苏木精-伊红染色组织学形态，认为高强度耐力运动对肥胖小鼠的腹股沟脂肪组织(皮下脂肪)比附睾脂肪组织(内脏脂肪)能产生更明显的棕色化影响。分析原因可能是因为皮下白色脂肪组织和内脏白色脂肪组织起源于不同的前体细胞，具有不同的基因表达谱和不同的性质[42]。
3.3 高强度耐力运动对肥胖小鼠白色脂肪组织中FNDC5蛋白表达的影响 FNDC5是由信号肽、纤维蛋白结构域和亲脂性结构域组成的膜蛋白，在蛋白酶的作用下可以剪切释放出来一个多肽物质鸢尾素[29]，鸢尾素重要的生物学功能是刺激UCP-1表达从而促进白色脂肪细胞棕色化[43]，也有研究发现鸢尾素与骨骼重塑、大脑的神经系统疾病如阿尔茨海默病有关[44]。研究发现运动可以通过诱导骨骼肌表达PGC-1α促进FNDC5表达，FNDC5剪切后释放鸢尾素到血液中，从而使血清中鸢尾素的水平升高，能增加机体的能量消耗、减轻体质量和改善高脂饮食诱导产生的胰岛素抵抗，形成一条正相关的脂肪分解代谢调节通路[29]。有研究发现，FNDC5/鸢尾素的主要来源是肌细胞，白色脂肪组织(包含皮下和内脏白色脂肪组织)也是重要的来源之一[45]；肥胖患者脂肪组织和肌肉中FNDC5基因表达降低、鸢尾素浓度减小会造成白色脂肪组织棕色化特征消失[46]；也有研究发现，如果脂肪细胞中FNDC5表达减弱、鸢尾素分泌不足会造成脂肪细胞产热不足，使脂肪细胞的合成增强[47]。

在此次研究中，发现高脂诱导肥胖小鼠白色脂肪组织(附睾和腹股沟)中FNDC5表达明显降低，之前的研究发现高脂诱导肥胖小鼠血清中鸢尾素水平也要明显低于正常对照小鼠[30]，表明肥胖小鼠白色脂肪组织的棕色化程度较弱，脂肪累积作用增强。肥胖小鼠经过高强度耐力运动后，附睾和腹股沟白色脂肪组织中FNDC5表达量明显升高，附睾脂肪组织中表达接近正常小鼠，腹股沟脂肪组织中的FNDC5表达量甚至高于正常小鼠，之前的研究也发现高强度耐力运动后的肥胖小鼠血清鸢尾素水平明显升高[30]，这些结果表明高强度耐力运动明显增强了肥胖小鼠白色脂肪组织的棕色化，有利于减少脂肪的积累。与UCP-1和PGC-1α的表达类似，同样也出现了高强度耐力运动对肥胖小鼠的皮下白色脂肪组织(腹股沟)中FNDC5的表达量比内脏白色脂肪组织(附睾)影响更大的情况，原因也可能是由于皮下白色脂肪组织和内脏白色脂肪组织的性质不同。

不足：实验设计中仅分析了UCP-1、PGC-1α和FNDC5的蛋白表达水平，未能考虑mRNA表达水平；因为条件限制，未能检测小鼠产热等能量代谢结果。这些将在今后的研究中不断完善。

结论：经研究发现，4周龄雄性C57BL/6J小鼠经过8周高脂饲料喂食诱导后的肥胖小鼠白色脂肪组织(附睾和腹股沟)质量明显增加，白色脂肪组织(附睾和腹股沟)细胞体积明显增大，表明高脂饮食可以明显增加小鼠体内的白色脂肪组织；白色脂肪组织(附睾和腹股沟)FNDC5蛋白的表达量明显减少，UCP-1和PGC-1α蛋白的表达量略有减少，但和正常对照组没有明显差异，表明高脂诱导对FNDC5的影响较大。经过高强度耐力运动后，肥胖小鼠白色脂肪组织(附睾和腹股沟)质量明显减少，白色脂肪组织(附睾和腹股沟)细胞的体积明显减小，并且在腹股沟白色脂肪组织中表现更为明显，表明运动是减脂的有效办法，并且对参与运动的脂肪细胞效果更为明显；白色脂肪组织(附睾和腹股沟)中UCP-1和PGC-1α蛋白的表达量明显增加，并且均在腹股沟白色脂肪组织表现更为明显；白色脂肪组织(附睾和腹股沟)中FNDC5蛋白的表达量明显增加，表明高强度耐力运动可以明显影响白色脂肪尤其是参与运动的白色脂肪中棕色化相关蛋白的水平变化。提示高强度耐力运动可以通过诱导白色脂肪组织(附睾和腹股沟)发生棕色化，加速小鼠脂肪产热，达到减去白色脂肪组织的目的。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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延伸阅读

目前关于脂肪的相关研究认为，哺乳动物体内一般存在两种脂肪，即白色脂肪组织和棕色脂肪组织，其中棕色脂肪组织可分为经典棕色脂肪组织和诱导性棕色脂肪组织。白色脂肪组织的主要生理功能是储存能量，同时作为分泌器官发挥调节胰岛素敏感和维持能量代谢平衡的作用，而棕色脂肪组织是一种耗能组织，可以通过产热维持体温和能量平衡。

传统观点认为在啮齿动物和小型哺乳动物体内有较丰富的棕色脂肪组织，而大型哺乳动物包括人类的棕色脂肪组织会随着年龄的增长逐步减少，成年后体内含量非常低。

近来研究发现，白色脂肪组织和棕色脂肪组织的分布并不是相互独立的，在白色脂肪组织的区域也有棕色脂肪组织，呈现混合分布的状态。寒冷或者一些激动剂受体刺激能够使白色脂肪组织内出现基因表达介于白色脂肪组织和棕色脂肪组织之间的脂肪细胞，即诱导性棕色脂肪组织，这种白色脂肪组织向棕色脂肪组织发生转化的现象称为白色脂肪细胞棕色化。

肥胖的主要特征之一是各种原因造成体内累积了过量的白色脂肪组织，减肥即是消耗多余白色脂肪组织的过程。白色脂肪细胞棕色化能够减少体内白色脂肪组织、增加棕色脂肪组织，新增的棕色脂肪组织具有较高的产热效率，能够快速消耗能量并促进脂质代谢，因此加速白色脂肪组织的棕色化过程被认为是一种有效治疗肥胖的新策略。

研究发现运动可以增加白色脂肪组织中PGC-1α的基因水平，有可能会对UCP-1的表达产生影响，Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5(FNDC5)分裂后的产物鸢尾素(Irisin)具有重要的生物学功能，可以刺激UCP-1的表达从而促进白色脂肪细胞的棕色化，而运动可以明显提高血液中鸢尾素的含量，加速白色脂肪细胞棕色化的过程。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程