国际J Obes（伦敦）。作者手稿；PMC 2010年1月12日提供。
以最终编辑形式发布为：
PMCID公司：项目经理2805194
尼姆斯：美国国立卫生研究院163688
人载脂蛋白E3和E4对小鼠饮食诱导肥胖和脂肪细胞功能的差异调节
美国北卡罗来纳大学教堂山分校病理学和实验医学系
通信：N Maeda博士，北卡罗来纳大学教堂山分校病理学和实验医学系，地址：701 Brinkhous-Bullitt Building，Chapel Hill，NC 27599-7525，USA。ude.cnu.dem@oyubon 摘要
目标
载脂蛋白E（apoE）是脂代谢的关键蛋白，在脂肪组织中高表达。研究表明，人类APOE公司*4与其他人相比，其体重指数较低，但患冠心病的风险更大APOE公司等位基因。为了确定载脂蛋白E在调节脂肪组织的膨胀性和功能性方面的异构体特异性作用，我们研究了饮食诱导肥胖对内源性肥胖小鼠的影响阿波基因已经被人类所取代APOE公司*三或APOE公司*4等位基因。
结果
与APOE3小鼠相比，经过8周的西式高脂肪饮食后，雄性APOE4小鼠表现出对葡萄糖和脂肪超载的耐受性受损。高脂喂养后APOE4和APOE3小鼠皮下脂肪组织无差异。相比之下，尽管APOE4小鼠在高脂肪喂养期间附睾脂肪组织的增重比APOE3小鼠少30%，但它们表现出胰岛素刺激的葡萄糖摄取受损体外附睾APOE4脂肪细胞的大小大于APOE3脂肪细胞，并且过氧化物酶体增殖物激活受体γ2和脂联素的mRNA水平降低，脂联素是脂肪细胞功能的重要标志物。在apoE-null培养的脂肪细胞中，apoE3的腺病毒表达以剂量依赖性的方式诱导脂联素mRNA，但在过度表达apoE4的细胞中，这种诱导作用明显减弱。然而，与apoE3表达细胞（谷氨酸1，而非谷氨酸4）相反，表达水平与apoE4 mRNA的增加呈正相关，表明脂肪细胞中apoE4的表达干扰胰岛素敏感性途径。
结论
附睾脂肪组织功能失调导致喂食西式饮食的APOE4小鼠糖耐量加速受损。我们的研究结果强调了个体脂肪库功能而非总脂肪量的重要性，这是饮食诱导肥胖期间代谢紊乱的决定因素。
关键词：载脂蛋白E、载脂蛋白E3、载脂素E4、饮食诱导肥胖、脂肪细胞功能
介绍
在肥胖和脂肪萎缩的情况下，脂肪组织失调会增加高血压、血脂异常、2型糖尿病和心血管疾病的发病风险。1,2这种风险增加的原因包括伴随着胰岛素敏感性受损和慢性炎症以及随后的异位脂肪堆积。三尽管脂肪细胞长期以来被认为是甘油三酯的惰性储存室，但它们现在被认为是能量代谢的主要调节器。脂肪细胞通过分泌一系列细胞因子（脂肪因子）和其他蛋白质与其他器官进行沟通，其中之一是载脂蛋白E（apoE）。4大量研究表明，人类apoE在脂肪细胞功能和体脂方面也可能发挥重要作用。5–7
34-kDa载脂蛋白E蛋白与脂蛋白颗粒结合，并调节其与受体的结合，以便随后内吞。8在人类中APOE公司基因是多态的，有三个等位基因，APOE公司*2,APOE公司*三和APOE公司*4在普通人群中的频率分别为7%、77%和15%。9Heritage家族研究显示ch19q13上甘油三酯和肥胖的多效性数量性状位点APOE公司位于，7和社区动脉粥样硬化风险（ARIC）研究报告称，载脂蛋白E亚型与体重指数增加相关的顺序为：载脂蛋白E2>载脂蛋白E3>载脂素E4。6然而，尽管载脂蛋白E4携带者是最瘦的人群，但流行病学研究清楚地表明，至少存在一个APOE公司*4等位基因与较高的冠心病风险相关。10,11这种风险的增加归因于血浆低密度脂蛋白（LDL）胆固醇升高，这是一个公认的风险因素。尽管APOE公司*4等位基因和胰岛素抵抗尚未确定，12,13协会APOE公司*4巴尔的摩老龄化纵向研究表明，随着时间的推移，空腹血糖水平的变化速度加快。14此外，Elosia等.5据报道，男性受试者携带APOE公司*4等位基因仅在肥胖时空腹胰岛素和血糖血浆浓度显著升高。
我们当前的研究旨在验证以下假设：，APOE公司*三和APOE公司*4占人口90%以上的人可以通过差异调节脂肪细胞的膨胀性和功能性，从而影响在高脂肪饮食产生的压力下的总体糖耐量。为此，我们使用了内源性阿波基因已被人类取代APOE公司*三或APOE公司*4等位基因。这些老鼠保留了老鼠阿波调控序列，并在生理水平上仅产生人类apoE3或apoE4蛋白。8我们发现，当这些小鼠受到高脂肪饮食的压力时，表达apoE4的脂肪细胞无法完全缓冲餐后的脂质和葡萄糖。这种由基因型和环境相互作用产生的功能失调的脂肪细胞，调和了体内脂肪量减少但动脉粥样硬化风险增加的悖论APOE公司*4载体。
方法
老鼠
用人替换内源性apoE基因的纯合小鼠APOE公司*三（APOE3）或APOE公司*4（APOE4）等位基因被回交到C57BL/6遗传背景上。8,15喂食雄性小鼠随意在每个实验所示的时间段内，食用含有5.3%脂肪和0.019%胆固醇的普通食物（Prolab Isopro RMH 3000，参考5P76；美国纽约州锡拉丘兹市Agway Inc.）或含有21%（w/w）脂肪和0.2%（w/w）胆固醇的高脂西式饮食（WD）（TD88137；美国威斯康星州麦迪逊市Teklad）。动物禁食4小时，用2gkg葡萄糖进行口服葡萄糖耐量试验或腹腔内胰岛素耐量试验−1经口灌胃和腹膜内注射0.5 IU kg的体重葡萄糖负荷−1胰岛素。在指定时间采集约30μl血液，并测定葡萄糖。隔夜禁食后，通过灌胃橄榄油（10 ml kg）进行口服脂肪耐受性试验（OFTT−1)通过在指定时间点测定血浆甘油三酯。在这些耐受性测试过程中，小鼠被拒绝进食。这些动物按照北卡罗来纳大学教堂山动物护理和使用委员会批准的方案进行处理。
生化测定
非酯化游离脂肪酸（NEFAs）、葡萄糖和胆固醇的血浆浓度由Wako（弗吉尼亚州里士满，美国）的商用试剂盒根据制造商的说明进行测定。分别使用Stanbio（美国德克萨斯州圣安东尼奥）和Crystal Chem Inc.（美国伊利诺伊州芝加哥）的商用试剂盒测定甘油三酯和胰岛素浓度。使用Superose 6 HR10/30色谱柱（美国新泽西州皮斯卡塔韦GE Healthcare），通过快速蛋白液相色谱法对混合血浆样品（100μl）进行分离。如前所述，使用针对人类apoE（Calbiochem，加利福尼亚州拉霍亚，美国）和小鼠脂联素（Sigma，圣路易斯，美国）的特异性抗体的ELISA测定apoE和血浆脂联素。16
脂肪外植体
在无菌条件下，用剪刀将腹股沟皮下和内脏附睾脂肪组织切成小块（20–40mg），并在含有或不含胰岛素的高糖Dulbecco改良Eagle's培养基中培养。24小时后，测量培养基中的葡萄糖减少量，并根据脂肪重量将结果归一化。脂肪组织用10%福尔马林固定。石蜡切片（10μm厚）用苏木精和伊红染色。使用图像J（美国国立卫生研究院（NIH））测量脂肪细胞的横截面积。
腺病毒与细胞培养
利用AdEasy系统（Stratagene，La Jolla，CA，USA），从杜克大学Robert DeKroon博士提供的巨细胞病毒启动子驱动的融合蛋白cDNA（apoE3-GFP或apoE4-GFP）中制备出携带人类apoE3-4GFP或apoE4-GFP的重组腺病毒。17,18小鼠胚胎成纤维细胞分离自阿波（ApoE）−/−胚胎基本上如所述获得，19播种在12孔板（105并保存在10%胎牛血清中–Dulbecco改良的Eagle's培养基中。汇流后1天，107或2×107将p.f.u.腺病毒加入培养基中。24小时后，将细胞置于脂肪细胞分化培养基中（Zen-Bio，Research Triangle Park，NC，USA）。48小时后，将培养基替换为10%的胎牛血清，即含有5μg胰岛素的Dulbecco改良Eagle's培养基。7天后，使用核酸纯化溶液（美国加利福尼亚州福斯特市应用生物系统公司）溶解成熟脂肪细胞。
基因表达
使用自动核酸工作站ABI 6700纯化mRNA，并在ABI PRISM 7700序列检测器（应用生物系统）中进行实时PCR。β-肌动蛋白mRNA用于归一化。可根据要求提供引物和探针的序列。
统计分析
结果用平均值±s.e表示。以基因型和时间为因素的双向方差分析，然后是Student的t吨-测试事后（post-hoc）除非另有说明，否则使用分析。为了测试变量之间的相关性强度，使用了皮尔逊相关检验。所有统计分析均使用SPSS软件11.0版（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行。
结果
高脂肪饮食对脂肪组织的等位基因特异性影响
将雄性小鼠（2个月大）置于WD上，并监测其体重8周。APOE3和APOE4小鼠在WD治疗4周前体重增加相似，此后APOE4鼠体重增加速度慢于APOE3小鼠(). 重复测量两个等位基因匹配的双向方差分析表明，APOE3小鼠在实验过程中保持了显著较高的体重(P（P）= 0.02). 同样，APOE4小鼠的净增重（10.2±0.6 g）低于APOE3小鼠（13.2±1.0 g；P（P）<0.05）。食物摄入量和粪便脂肪排泄量没有差异().
实验期间，西式饮食（WD）对APOE3（○）或APOE4（■）小鼠体重的影响(一)，排泄粪便脂肪(b条)和食物摄入(c（c）). 肝脏重量(d日)，皮下脂肪组织(e（电子）)附睾脂肪组织(（f）)喂食常规食物（RC）或WD的4月龄小鼠。(一)使用未加权中值分析，通过重复测量方差分析（ANOVA）进行统计分析。插图显示了每个时间点的小鼠体重，即APOE3（上排）和APOE4（下排）。受试者之间的分析显示了等位基因之间的差异(P（P）= 0.02). (b条–（f）)数据为平均值±标准偏差。；n个= 12–16, *P（P）组间差异=0.03。
当动物被喂食常规食物时，脂肪和肝脏重量没有显著差异(). 然而，在WD的第二个4周内出现了大幅增长。两种基因型之间的皮下脂肪和肝脏重量没有差异，但与APOE3小鼠相比，APOE4小鼠的附睾脂肪显著减少。脂肪组织垫的组织学检查显示，平均脂肪细胞大小和分布存在显著差异。在WD上，APOE3和APOE4小鼠的皮下脂肪显示出相似且渐进的细胞大小增大(，上部面板）。相反，与APOE3小鼠相比，WD上APOE4动物附睾脂肪组织中的小脂肪细胞更少，而大细胞更多(，下面板；). APOE4小鼠附睾脂肪细胞的平均横截面积（4358±642μm2)显著大于APOE3小鼠（3028±280μm2;P（P）<0.05;). 由于APOE4小鼠的总脂肪重量较小，我们得出结论，这些小鼠附睾脂肪垫中的脂肪细胞比APOE3小鼠的脂肪细胞大，但数量较少。这突出了APOE4小鼠产生新脂肪细胞的能力有限，这些脂肪细胞能够储存这种饮食产生的多余甘油三酯。
APOE4小鼠的脂肪组织。(一)在8周（8周WD）内喂食常规食物（RC）或西式饮食（WD）的小鼠附睾脂肪组织的形态学。放大倍数×40。(b条)喂食RC、4周WD和8周WD的APOE3（○）或APOE4（●）小鼠腹股沟（上面板）和附睾脂肪（下面板）中脂肪细胞的大小分布(c（c）)喂食不同饮食的APOE3（白条）或APOE4小鼠（黑条）皮下（左图）和附睾脂肪组织（右图）脂肪细胞的横截面积。数据为平均值±标准偏差*P（P）= 0.05,n个=5-8只小鼠；在每只小鼠的每个脂肪库中随机选择200-300个细胞并进行评分。所有小鼠均为12-15周龄。
WD对血脂的选择性餐后影响
脂肪组织的主要功能之一是在高脂肪餐后缓冲脂质，最大限度地减少餐后乳糜微粒和极低密度脂蛋白（VLDL）在血浆中的停留时间，20从而防止异位脂肪堆积和随后的脂肪毒性。21喂食WD的非禁食APOE3小鼠血浆的快速蛋白液相色谱分离显示出典型的小鼠脂蛋白分布，其中大部分胆固醇和载脂蛋白E位于高密度脂蛋白组分中，而甘油三酯位于VLDL组分中(). 相反，来自APOE4小鼠的血浆中富含胆固醇和甘油三酯的大颗粒物水平增加，载脂蛋白E与这些大颗粒物结合。当小鼠受到口服脂肪负荷（100%橄榄油）的挑战时，两种基因型的血浆甘油三酯浓度都显著升高(). 然而，与APOE3小鼠相比，APOE4小鼠表现出更高的吸收峰和从循环中清除甘油三酯的较慢。
胆固醇的血浆分布(一)、甘油三酯(b条)和载脂蛋白E(c（c）)在APOE3和APOE4小鼠中。用快速蛋白液相色谱法（FPLC）对喂食西式饮食（WD）的小鼠餐后脂蛋白进行分级，结果以每一组分中的脂质微克表示。组分11-17对应于TRL（极低密度脂蛋白（VLDL）和乳糜微粒），17-25对应于LDL和TRL残余物，25-31对应于高密度脂蛋白。(d日)喂食3个月WD的5月龄APOE3（○）或APOE4（■）小鼠在脂质挑战期间测得的血浆甘油三酯（TG）水平的变化。数据为平均值±标准偏差。；n个= 4–7, *P（P）不同条件下基因型之间的差异<0.05。
在禁食状态下，脂肪细胞中储存的甘油三酯的脂肪分解用非酯化游离脂肪酸（NEFAs）为心脏、肝脏和骨骼肌提供能量。在餐后状态下，胰岛素抑制NEFA的释放，并促进转换为膳食脂肪和葡萄糖作为能量来源。22禁食过夜的APOE3和APOE4小鼠的胰岛素和葡萄糖水平没有显著差异，并且在单次WD餐后1 h，两种基因型的胰岛素和血糖水平增加到相似的程度(). 相比之下，APOE4小鼠喂食后血浆NEFA的降低显著低于APOE3小鼠(). 与APOE3小鼠相比，APOE4小鼠抑制NEFA释放的胰岛素作用受损反映为NEFA与胰岛素之比Δ（NEFA/I）的降低较小()表明后者需要更多胰岛素来抑制NEFA的释放。
血糖(一)，胰岛素(b条)，非酯化游离脂肪酸（NEFA）(c（c）)，NEFA变更(d日)和NEFA与胰岛素的比值(e（电子）). 从隔夜禁食的APOE3（○）或APOE4（■）小鼠中分离出血浆，这些小鼠在单次高脂肪膳食后1 h喂食西式饮食（WD）。数据为平均值±标准偏差。；n个= 8–10, *P（P）不同条件下基因型之间的差异<0.05。
代谢挑战期间APOE4小鼠糖代谢受损
在口服葡萄糖耐量试验期间，吃普通食物的APOE3和APOE4小鼠对葡萄糖超载的耐受性相同，在15分钟时出现类似的血糖峰值，在120分钟时恢复到基础水平(). 然而，在给动物喂食WD 2个月后，APOE4小鼠表现出比APOE3小鼠更高的15分钟挑战后血糖峰值水平(). 这些口服葡萄糖耐量试验曲线下区域的变化表明，糖耐量受损是APOE4小鼠在WD 2个月后的一个独特特征，因为WD时APOE3小鼠的糖耐量没有显著改变，尽管其体重明显增加(). 通过胰岛素耐受试验测量的全身胰岛素敏感性也表明，APOE4小鼠在腹腔注射胰岛素后30和60分钟降低血糖水平的能力降低，表明这些小鼠对胰岛素的低血糖反应减弱().
口服葡萄糖耐量试验（OGTTs）(一,b条)，葡萄糖曲线下面积（AUC）(c（c）)和腹腔胰岛素耐受试验（ITT）(d日)喂食常规食物的4个月大APOE3（○）或APOE4（■）小鼠(一)或西式饮食（WD）2个月。(b条,d日). 数据为平均值±标准偏差。，n个= 5–8. *P（P）不同条件下基因型之间的差异<0.05。
为了测试WD上APOE4小鼠附睾脂肪的改变是否可能是APOE4等位基因和胰岛素抵抗之间联系的基础，我们测定了内脏和皮下脂肪外植体的基础和胰岛素刺激葡萄糖摄取。从高糖培养基中摄取葡萄糖（350mg 100 ml−1)在APOE3和APOE4小鼠皮下和附睾脂肪外植体中相似(). 当将胰岛素添加到培养基中以模拟生理餐后状态下的高循环葡萄糖和高胰岛素水平时，APOE3和APOE4小鼠的皮下脂肪中的葡萄糖摄取同样受到刺激。然而，与APOE3小鼠（206±31%；P（P）<0.05) ().
将皮下腹股沟（SC）和附睾（EPID）脂肪的外植体在37°C下孵育24 h，共孵育三次，加入或不加入胰岛素，并按照方法中的描述测定葡萄糖摄取。结果是毫克葡萄糖被毫克组织蛋白吸收。数值为平均值±标准偏差。；n个= 5, *P（P）组间差异≤0.05。
这些发现表明，服用WD的APOE4小鼠只有在肥胖后才会出现葡萄糖和胰岛素耐受性受损，耐受性降低与附睾脂肪组织中胰岛素介导的葡萄糖清除率降低有关。
脂肪组织基因表达
过氧化物酶体增殖物激活受体γ2（PPARγ2）和脂联素表达减少与肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病相关。23–25与喂食普通食物的小鼠相比，喂食2个月WD的APOE3和APOE4小鼠皮下脂肪中PPARγ2的表达增加了两倍(，左）。在附睾脂肪组织中，PPARγ2mRNA在APOE3小鼠中也有类似的增加，但在APOE4小鼠中没有(，右侧）。相反，apoE基因型和饮食对皮下脂肪库中脂联素基因的表达均无显著影响(，左）。尽管喂食WD（31.6±1.5μmol l）的APOE4小鼠的血浆脂联素−1)与APOE3小鼠没有差异，WD显著降低了apoE4小鼠附睾脂肪中脂联素mRNA水平50%，而APOE3鼠附睾脂中脂联蛋白mRNA水平则略有降低，但无显著性差异(，右侧）。因此，WD时APOE4小鼠附睾脂肪中PPARγ2 mRNA和脂联素mRNA的水平均显著低于APOE3小鼠。饮食或apoE基因型在皮下脂肪中的表达没有改变(，左）。然而，在附睾脂肪中，WD显著降低APOE3小鼠中apoE的表达，但不降低APOE4小鼠中的apoE表达(，右侧）。
APOE等位基因和高脂喂养对PPARγ2表达的影响(一)、ADIPONECTIN(b条)或APOE(c（c）)4个月龄APOE3（○）或APOE4（■）小鼠皮下（SC）腹股沟脂肪（左面板）和附睾（EPID）内脏脂肪（右面板）中的基因。小鼠在2个月内被喂食常规食物（RC）或西式饮食（WD）。数值为平均值±标准偏差。；n个= 6–8. Mann–Whitney对各组进行了比较U型-测试*P（P）各条件下基因型之间的差异≤0.05。
肥胖增加与巨噬细胞浸润脂肪组织有关。26巨噬细胞特异性标记物的表达，Cd68和F4/80，在APOE3和APOE4脂肪库之间没有显著差异，排除了巨噬细胞的不同浸润是APOE3与APOE4小鼠附睾脂肪组织质量不同的原因。
人apoE3和apoE4在小鼠胚胎成纤维细胞衍生的apoE−/−脂肪细胞中的过度表达
为了确定脂肪细胞中apoE的亚型表达是否能以亚型特异性的方式直接影响其代谢基因的表达，用编码人apoE3或apoE4的腺病毒载体转染从apoE缺陷胚胎中分离的成纤维细胞。分化为成熟脂肪细胞的细胞apoE mRNA水平呈剂量依赖性增加(). 高剂量（2×107载体的p.f.u.），但炎症反应轻微（双重）且与基因型无关(). PPARγ2 mRNA以剂量依赖但基因型依赖的方式显著增加(). apoE3的过度表达也导致脂联素mRNA的剂量依赖性增加，但在转染2×10的细胞中脂联素表达减弱7ad-apoE4的p.f.u(). 相反，转染2×10的细胞7ad-apoE4的p.f.u.含有三倍以上葡萄糖转运蛋白1信使核糖核酸比具有ad-apoE3的细胞(). 的表达式谷蛋白4在apoE3表达细胞中高于apoE4表达细胞，但没有统计学差异(). 单个mRNA样本中葡萄糖转运蛋白的表达与apoE的相关性分析表明，apoE3和apoE4的表达对葡萄糖转运蛋白1表达，但apoE4的作用更强(). 相反，谷氨酸4表达与apoE3表达密切相关，但与apoE4表达无关(). 这些对葡萄糖转运蛋白的异构体特异性影响表明，虽然APOE3增加脂肪细胞中胰岛素依赖性葡萄糖转运蛋白，但APOE4脂肪细胞更依赖于胰岛素依赖性摄取。
APOE的mRNA水平(一)白细胞介素-6（IL6）(b条)，PPARγ2(c（c）)、ADIPONECTIN(d日)，GLUT1型(e（电子）)和GLUT4(（f）)脂肪细胞分化中的基因在体外用0，1×10处理从apoE缺陷小鼠分离的胚胎成纤维细胞7（1×）和2×107编码APOE3（○）或APOE4（■）的腺病毒（2×）p.f.u.。数值为平均值±s.e。；n个=每种条件和基因型重复6次。Mann–Whitney对各组进行了比较U型-测试*P（P）每种情况下基因型之间的差异≤0.05。GLUT1相对表达之间的关系(克)和GLUT4(小时).
讨论
我们的结果表明，与APOE3小鼠相比，喂食WD的雄性APOE4小鼠体重增加较少，但更容易发生糖和脂肪过载耐受性受损。APOE4小鼠附睾脂肪中胰岛素刺激的葡萄糖摄取显著降低。在培养分化的脂肪细胞中apoE3和apoE4的过度表达表明，这两种apoE亚型对葡萄糖转运蛋白和脂联素基因的表达有不同的影响，在脂肪组织中表达的apoE异构体与apoE4小鼠的加速代谢损伤之间提供了直接联系。
越来越多的证据表明载脂蛋白E在肥胖、胰岛素敏感性和葡萄糖代谢中起关键作用。例如，apoE基因缺陷小鼠的体脂较少，当两种小鼠均喂以高脂饮食时，其白色脂肪组织中的脂肪细胞比野生型小鼠的脂肪细胞小。27,28apoE缺乏还能改善肥胖患者的葡萄糖耐量是的老鼠。29apoE缺乏小鼠胰岛素敏感性的提高和对饮食诱导肥胖的保护归因于胰岛素敏感组织（包括肝脏、肌肉和脂肪组织）的脂质输送减少。30然而，脂肪组织也合成和分泌大量apoE，4和黄等.,28使用从apoE缺陷小鼠分离的培养的脂肪细胞和脂肪组织的研究表明，富含甘油三酯的脂蛋白中存在的apoE不能取代内源性脂肪细胞apoE以促进甘油三酯的积累。因此，脂肪细胞中apoE的表达可能通过促进脂肪细胞摄取富含甘油三酯的脂蛋白以及胆固醇从这些细胞流出来调节细胞脂质代谢。
由于apoE存在于三种亚型中，其中apoE*3和apoE*4等位基因占人群的90%以上，因此阐明apoE3和apoE4亚型差异调节脂肪组织膨胀性和功能的方式是很重要的。两种亚型apoE3和apoE4对人体脂质稳态和脂质相关疾病的影响存在显著差异；11,31,32apoE4对LDL受体的亲和力略高于apoE3，8表达载脂蛋白E4的细胞（如巨噬细胞和神经元）的胆固醇流出效率低于表达其他亚型的细胞。33,34此外，与apoE3相比，apoE4保护细胞免受氧化应激的能力降低。35,36apoE4的这些特性可以改变脂肪细胞的脂质代谢，使其比apoE3更容易发生功能障碍。一些研究表明，通过控制许多细胞内途径的富含脂质的微域，膜脂组成与胰岛素敏感性之间存在关联。37虽然还需要进一步研究，但我们推测，脂质流入APOE4脂肪细胞会选择性地改变膜脂组成，从而改变富含胆固醇的微结构域，最终导致PPARγ2表达受损。这将降低附睾脂肪组织促进新脂肪细胞分化的能力，并迫使现有细胞扩大以积累来自高脂肪饮食的多余脂肪。
全身葡萄糖稳态是由多个器官（包括肝脏、肌肉和脂肪组织）的复杂相互作用维持的。我们知道，APOE4小鼠附睾脂肪外植体对胰岛素刺激的葡萄糖吸收减弱可能是主要在肝脏的脂质代谢总体变化的结果。然而，我们的研究也表明，脂肪细胞中apoE4的表达直接影响这些细胞的代谢，并且与apoE3的表达不同。因此，脂肪细胞从apoE-null小鼠胚胎成纤维细胞分化而来38,39转染人apoE-GFP腺病毒后，发现该基因的表达与谷氨酸4是一种胰岛素依赖性葡萄糖转运蛋白，具有apoE3表达，但不具有apoE4表达。相反，葡萄糖转运蛋白1其表达和膜定位与胰岛素信号无关，与apoE4表达平行显著增加。降低谷氨酸4表达量同时增加葡萄糖转运蛋白1脂肪细胞在萎缩脂肪组织胰岛素抵抗中的表达反式-10,顺式-12-共轭亚油酸摄入量。40这表明过度表达apoE4的细胞被迫增加葡萄糖转运蛋白1以维持葡萄糖摄取，因为谷氨酸4葡萄糖转运蛋白使用的差异与胰岛素不敏感有关体内41–43并为APOE4小鼠糖耐量受损提供了潜在的解释机制。
增加G输出1mRNA也可以解释为培养物中未分化细胞数量的增加，而这些细胞只依赖于这种转运体。另外，选择性增加促炎细胞因子可能导致葡萄糖转运蛋白1然而，我们可以排除这些替代假设，因为脂肪细胞分化标记物PPARγ2和炎症状态标记物白细胞介素-6的表达在转染载脂蛋白E3-或载脂蛋白E病毒时达到了相似的水平。皮下和内脏（腹腔内）脂肪的积累与胰岛素抵抗和2型糖尿病的风险增加有关。44然而，在一些研究中，这种关联性很弱，45,46许多肥胖者可以保持正常血糖水平。事实上，脂肪组织的扩张也与代谢状况的改善有关。23,25,47–49在代谢挑战期间，APOE4小鼠的体重增加较小，但碳水化合物/脂质代谢受损，这一证明再次强调，能量代谢紊乱不仅仅是由于脂肪量的增加，而是由于脂肪组织功能的改变。50根据载脂蛋白E参与多余脂肪的积累，但在达到某一阈值之前，它在脂肪功能中并不起主要作用的假设，5,29APOE4小鼠的内脏脂肪细胞不能增加细胞数量，但细胞体积增加，导致功能障碍，只有当它们受到WD的饮食挑战时。
综上所述，我们的结果提供了新的见解，以调和APOE公司*4在普通人群中具有较低体重指数和增加心血管疾病风险的等位基因。我们的结果还强调了APOE公司*4等位基因和饮食在确定人类个体的糖尿病和动脉粥样硬化风险中的作用。
致谢
我们感谢西奥多·马佐尼博士和耶稣·奥萨达博士的有益评论。Kumar Pandya博士、Avani Pendse和Anna Garcia对我们的论文进行了批判性阅读。这项研究得到了NIH拨款的支持；HL42630和HL87946。JMA-M的部分资助来自Aragones de Ciencias de la Salud研究所的Medicina Regenerativa奖学金。
工具书类
1Garg A.脂营养不良。美国医学杂志。2000;108:143–152.[公共医学][谷歌学者] 2Haslam DW，James WP。肥胖。柳叶刀。2005;366:1197–1209.[公共医学][谷歌学者] 三。Wellen KE、Hotamisligil GS。炎症、压力和糖尿病。临床投资杂志。2005;115:1111–1119. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 4Zechner R，Moser R，Newman T，Fried S，Breslow J.载脂蛋白E基因在小鼠3T3-L1脂肪细胞和人脂肪组织中的表达及其通过分化和脂质含量的调节。生物化学杂志。1991;266:10583–10588.[公共医学][谷歌学者] 5Elosia R、Demissie S、Cupples LA、Meigs JB、Wilson PWF、Schaefer EJ等。肥胖调节男性APOE基因型、胰岛素和血糖之间的相关性。肥胖研究。2003;11:1502–1508.[公共医学][谷歌学者] 6Volcik KA、Barkley RA、Hutchinson RG、Mosley TH、Heiss G、Sharrett AR等。载脂蛋白E多态性可预测12491名ARIC研究参与者的低密度脂蛋白胆固醇水平和颈动脉壁厚度，但不会发生冠心病。《美国流行病学杂志》。2006;164:342–348.[公共医学][谷歌学者] 7Feitosa MF、Rice T、North KE、Kraja A、Rankinen T、Leon AS等。染色体19q13上甘油三酯和肥胖的多效性QTL：遗传家族研究。动脉粥样硬化。2006;185:426–432.[公共医学][谷歌学者] 8Knouff C、Hinsdale ME、Mezdour H、Altenburg MK、Watanabe M、Quarfordt SH等。载脂蛋白E结构决定小鼠VLDL清除率和动脉粥样硬化风险。临床投资杂志。1999;103:1579–1586. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 9Davignon J，Gregg R，Sing C.载脂蛋白E多态性与动脉粥样硬化。动脉硬化血栓血管生物学。1988;8:1–21.[公共医学][谷歌学者] 10Wilson PWF、Schaefer EJ、Larson MG、Ordovas JM。载脂蛋白E等位基因与冠心病风险：荟萃分析。动脉硬化血栓血管生物学。1996;16:1250–1255.[公共医学][谷歌学者] 11Bennet AM、Di Angelantonio E、Ye Z、Wensley F、Dahlin A、Ahlbom A等。载脂蛋白E基因型与血脂水平和冠心病风险的相关性。JAMA公司。2007;298:1300–1311.[公共医学][谷歌学者] 12Shriver M，Boerwinkle E，Hewett-Emetet D，Hanis C.载脂蛋白E多态性在美籍墨西哥人NIDDM受试者中的频率和影响。糖尿病。1991;40:334–337.[公共医学][谷歌学者] 13Meigs J、Ordovas J、Cupples L、Singer D、Nathan D、Schaefer E等。载脂蛋白E亚型多态性与胰岛素抵抗无关：Framingham子代研究。糖尿病护理。2000;23:669–674.[公共医学][谷歌学者] 14Scutteri A、Najjar SS、Muller D、Andres R、Morrell CH、Zonderman AB等人apoE4等位基因和心血管危险因素的自然史。美国生理内分泌代谢杂志。2005;289：E322–E327。[公共医学][谷歌学者] 15Sullivan PM、Mezdour H、Aratani Y、Knouff C、Najib J、Reddick RL等。用普通人类APOE3等位基因靶向替换小鼠载脂蛋白E基因可增强饮食诱导的高胆固醇血症和动脉粥样硬化。生物化学杂志。1997;272:17972–17980.[公共医学][谷歌学者] 16Arbones-Mainar JM、Navarro MA、Acin S、Guzman MA、Arnal C、Surra JC等人。变速箱-10,顺式-12-和顺式-9,反式-在载脂蛋白E基因敲除小鼠中，11-共轭亚油酸异构体选择性地修饰HDL-载脂蛋白组成。营养学杂志。2006;136:353–359.[公共医学][谷歌学者] 17阿玛蒂私人有限公司Dekron RM。原代人脑培养中apoE-EGFP的胞吞作用。细胞生物学国际。2002;26:761–770.[公共医学][谷歌学者] 18Altenburg M、Arbones-Mainar J、Johnson L、Wilder J、Maeda N。人类低密度脂蛋白受体增强了肝细胞表面ApoE4和VLDL残余物的隔离，但不增强其在小鼠体内的内化。动脉硬化血栓血管生物学。2008;28:1104–1110. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 19Conner DA。小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）饲养细胞制备。当前质子分子生物学。2001;第23章（单元232）[公共医学][谷歌学者] 20Bickerton AST、Roberts R、Fielding BA、Hodson L、Blaak EE、Wagenmakers AJM等。餐后脂肪组织和肌肉对膳食脂肪酸的优先摄取。糖尿病。2007;56:168–176.[公共医学][谷歌学者] 21Unger RH.迷你评论：瘦身大规模杀伤武器：异位脂质在代谢综合征中的作用。内分泌学。2003;144:5159–5165.[公共医学][谷歌学者] 22.斯奈德曼AD。餐后高甘油三酯血症：是时候扩大我们的病理生理学观点了。欧洲临床投资杂志。2000;30:935–937.[公共医学][谷歌学者] 23.Medina-Gomez G、Gray SL、Yetukuri L、Shimomura K、Virtue S、Campbell M等。PPARγ2通过控制脂肪组织的膨胀性和外周脂质代谢来预防脂肪毒性。公共科学图书馆-遗传学。2007;三：e64。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 24胡娥，梁鹏，施皮格曼BM.AdipoQ是一种新的脂肪特异性基因，在肥胖中失调。生物化学杂志。1996;271:10697–10703.[公共医学][谷歌学者] 25Kim J-Y、van de Wall E、Laplante M、Azzara A、Trujillo ME、Hofmann SM等。通过脂肪组织扩张改善肥胖相关代谢状况。临床投资杂志。2007;117:2621–2637. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 26Weisberg SP，McCann D，Desai M，Rosenbaum M，Leibel RL，Ferrante AW.，Jr肥胖与脂肪组织中巨噬细胞的积聚有关。临床投资杂志。2003;112:1796–1808. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 27千叶T、中泽T、Yui K、Kaneko E、Shimokado K。VLDL以ApoE依赖性方式诱导脂肪细胞分化。动脉硬化血栓血管生物学。2003;23:1423–1429.[公共医学][谷歌学者] 28Huang ZH，Reardon CA，Mazzone T.内源性ApoE表达调节脂肪细胞甘油三酯含量和周转。糖尿病。2006;55:3394–3402.[公共医学][谷歌学者] 29Gao J，Katagiri H，Ishigaki Y，Yamada T，Ogihara T，Imai J等。载脂蛋白E参与过量脂肪积累和胰岛素抵抗。糖尿病。2007;56:24–33.[公共医学][谷歌学者] 30.Hofmann SM、Perez-Tilve D、Greer TM、Coburn BA、Grant E、Basford JE等。脂质输送缺陷调节载脂蛋白E缺乏小鼠的葡萄糖耐量和对饮食的代谢反应。糖尿病。2008;57:5–12. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 31Weisgraber K，Mahley R.人类载脂蛋白E：阿尔茨海默病的联系。美国财务会计准则委员会J。1996;10:1485–1494.[公共医学][谷歌学者] 32Sima A，Iordan A，Stancu C.载脂蛋白E多态性——代谢综合征的危险因素。临床化学实验室医学。2007;45:1149–1153.[公共医学][谷歌学者] 33Michikawa M、Fan Q-W、Isobe I、Yanagisawa K。载脂蛋白E对培养的星形胶质细胞和神经元的脂质流出具有异构体特异性促进作用。神经化学杂志。2000;74:1008–1016.[公共医学][谷歌学者] 34Lucic D，Huang ZH，Gu DS，Altenburg MK，Maeda N，Mazzone T。LDL受体对巨噬细胞apoE分泌和甾醇流出的调节。脂质研究杂志。2007;48:366–372.[公共医学][谷歌学者] 35.Miyata M，Smith JD。载脂蛋白E等位基因特异性抗氧化活性以及氧化损伤和β-淀粉样肽对细胞毒性的影响。自然遗传学。1996;14:55–61.[公共医学][谷歌学者] 36Altenburg M，Johnson L，Wilder J，Maeda N.巨噬细胞中的载脂蛋白E4以低密度脂蛋白受体依赖的方式增强动脉粥样硬化。生物化学杂志。2007;282:7817–7824. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 37Cohen AW、Hnasko R、Schubert W、Lisanti议员。小窝和小窝蛋白在健康和疾病中的作用。生理学评论。2004;84:1341–1379.[公共医学][谷歌学者] 38Cohen AW、Razani B、Schubert W、Williams TM、Wang XB、Iyengar P等。小窝蛋白-1在调节脂肪分解和脂滴形成中的作用。糖尿病。2004;53:1261–1270.[公共医学][谷歌学者] 39Kim S、Huang L-W、Snow KJ、Ablamunits V、Hasham MG、Young TH等。条件性脂肪营养不良小鼠模型。美国国家科学院程序。2007;104:16627–16632. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 40LaRosa PC、Miner J、Xia Y、Zhou Y、Kachman S、Fromm ME。变速箱-10,顺式-12共轭亚油酸引起小鼠白色脂肪组织的炎症和脱脂：微阵列和组织学分析。生理基因组学。2006;27:282–294.[公共医学][谷歌学者] 41Nadler ST、Stoehr JP、Schueler KL、Tanimoto G、Yandell BS、Attie AD。肥胖和糖尿病患者脂肪生成基因的表达降低。美国国家科学院程序。2000;97:11371–11376. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 42Garvey WT、Maianu L、Hueckstead TP、Birnbaum MJ、Molina JM、Ciaraldi TP。葡萄糖转运蛋白的翻译前抑制导致非胰岛素依赖型糖尿病和肥胖患者脂肪细胞的胰岛素抵抗。临床投资杂志。1991;87:1072–1081. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 43Bloch Damti A，Bashan N.提出氧化应激诱导胰岛素抵抗的机制。抗氧化剂氧化还原信号。2005;7:1553–1567.[公共医学][谷歌学者] 44Carr DB、Utzschneider KM、Hull RL、Kodama K、Retzlaff BM、Brunzell JD等。腹内脂肪是国家胆固醇教育计划成人治疗小组III代谢综合征标准的主要决定因素。糖尿病。2004;53:2087–2094.[公共医学][谷歌学者] 45Abate N，Garg A，Peshock RM，Stray-Gundersen J，Grundy SM。男性全身性和区域性肥胖与胰岛素敏感性的关系。临床投资杂志。1995;96:88–98. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 46Vega GL，Adams Huet B，Peshock R，Willett D，Shah B，Grundy SM。体脂含量和分布对代谢风险变化的影响。临床内分泌代谢杂志。2006;91:4459–4466.[公共医学][谷歌学者] 47Tansey JT、Sztalryd C、Gruia-Gray J、Roush DL、Zee JV、Gavrilova O等。周脂素消融导致瘦小鼠脂肪细胞异常脂肪分解，瘦素生成增强，并抵抗饮食诱导的肥胖。美国国家科学院程序。2001;98:6494–6499. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 48丰塞卡V.噻唑烷二酮类药物对糖尿病患者体重的影响。美国医学杂志。2003;115（补充8A）:42S–48S。[公共医学][谷歌学者] 49Konrad D，Rudich A，Schoenle E.通过腹腔内移植正常脂肪组织提高小鼠的糖耐量。糖尿病。2007;50:833–839.[公共医学][谷歌学者] 50Laclaustra M、Corella D、Ordovas JM。代谢综合征病理生理学：脂肪组织的作用。营养代谢性心血管疾病。2007;17:125–139.[公共医学][谷歌学者] 
