研究主題.II.代謝疾病與能量調節機制

• • 此研究主題主要是探討PPARg與肥胖的關係，並試圖找出決定脂肪囤積位置的因子。研究大綱如下
    在脊椎動物裡脂肪細胞是扮演體內能量恆定的主要角色。長時間因為飲食過量而導致的肥胖問題常常是脂肪疾病的主要原因，另外也有很高的風險導致許多代謝疾病，如胰島素阻抗、第二型糖尿病以及心血管疾病等。PPARγ是位於核內的接受器，對於脂肪細胞的生成及基因的調控佔有關鍵角色，PPARγ基因功能的獲得及丟失與人類的肥胖問題很有關聯，且與代謝疾病也息息相關。雖然PPARγ所牽涉的問題很廣，但在in vivo上PPARγ對這些代謝疾病的調控機制仍然未了解。本計劃的主要目標就是想了解PPARγ在系統性 (systemic) 或區域性 (regional) 能量恆定所扮演的角色。我們先前以老鼠為動物模式將PPARγ基因突變，進而影響其活性，並且證明了PPARγ對於決定脂肪細胞的分布上扮演重要角色 (JCI. 114, 240~249, 2004)。另外現在也已建構出三個新的老鼠模式主要是改變在PPARγ的表達量，因此不管是在系統性或是區域性恆定控管上，未來將會利用全部四種老鼠模式來了解PPARγ的性質及數量上的變化。

Peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) 是屬於核內的接受器，對於脂肪細胞的生成及維持體內葡萄糖的恆定佔有關鍵角色，同時它也是一群胰島素敏感性藥物的結合標的。然而PPARγ不僅表達於脂肪細胞，人類PPARγ基因突變也會導致高血壓。最近研究成果顯示在老鼠及人類的動物模式中，PPARγ活化劑的作用可以降低血壓。我們先前已經證實以老鼠為動物模式將PPARγ基因進行dominant-negative突變，導致老鼠的血壓升高但卻未改變胰島素敏感度，所以我們推測PPARγ對於血壓的控制上扮演重要角色，且對於血壓控制與胰島素敏感性經由不同的控制機轉。然而在in vivo上PPARγ如何影響血壓及血管的反應性仍然未清楚了解。為了研究PPARγ在高血壓及心血管疾病病程所扮演的角色，發展以基因轉殖小鼠的技術，建立PPARγ高量表達及低量表達之小鼠模式，藉由改變PPARγ的非轉譯區域影響基因產物層次，來探討 PPARγ表達量的影響對於這些疾病病程所扮演的角色。

• • 目標一、 為了了解PPARγ的表達量對於系統性能量恆定之影響
    (PPARg表達量與全身性肥胖的關係)
    此研究主要探討PPARg 如何影響全身性肥胖。藉此可做為日後PPARg 類藥物於治療代謝性疾病的基礎。已知基因多型性會影響基因表達量，並與許多人類疾病嚴重度有關，藉由改變PPARγ 3’-未轉譯區域，我們已經成功製造PPARγ表現量在25％~180％的小鼠，藉以模擬基因多型性的人類個體。並且藉由研究PPARγ表達量不同的老鼠在脂肪、脂質、葡萄糖的代謝和對於胰島素的敏感程度不同來評估改變PPARγ的表達量對於系統性能量恆定之影響。

  • 目標二、研究PPARγ的突變對於區域性能量恆定之影響
    (PPARγ的活性決定脂肪囤積位置)
    此研究主要探討PPARg 如何決定脂肪囤積位置，並藉由此成果來探討為何有些人將脂肪囤積在腹腔中，形成所謂的梨形或蘋果形身材。

區域性能量恆定系統的不穩定，像是脂肪分佈改變的腹腔肥胖以及脂肪萎縮(lipodystrophy)，增加了糖尿病，血脂異常症以及心血管疾病致死的罹患風險。我們過去的研究發現，PPARg-P465L突變之基因小鼠(PpargP465L/+)，其脂肪會先堆積於皮下而非腹部內，證實PPARγ對於體脂肪分佈佔有重要的決定性。 助PPARγ在治療上的改善。

因此我們認為脂肪組織由於P465L突變所造成的PPARγ功能缺陷，專一性影響下游基因的表現進而改變區域性的動態特性以及體脂肪的分布。為了解PPARγ-P465L突變造成區域性能量恆定改變的作用機制，我們將利用基因陣列分析(microarray)，比較整體的基因表現，來比對野生株及PpargP465L/+小鼠在腹部內和皮下區域的mRNA差異。我們將把重點放在與脂肪細胞增生或分化，細胞凋亡，脂肪代謝以及胰島素活化的相關專一因子，比較其在陣列上的表現差異。分析這些基因可以使我們清楚知道體脂肪分佈的作用機制，進一步再驗證腹部內脂肪塊對於胰島素敏感度高度相關的假說。
我們也將此突變小鼠與KK.Cg-Ay/J胰島素抗性小鼠進行交配，來測試區域性能量代謝失調是否最終影響到胰島素的敏感度。

了解這些利用不同修正方式所得之PPARγ剔除小鼠的生理學以及分子作用機制，能幫助我們知道調節能量恆定的分子作用機制，以及幫助PPARγ在治療上的改善。