猪成熟脂肪细胞分离培养及去分化研究

成熟脂肪去分化技术可为研究脂肪细胞分化提供均一的前体脂肪细胞。本研究分离培养了猪成熟脂肪细胞,并去分化为前体脂肪细胞。本实验采用Ⅱ胶原酶消化后离心分离1~3日龄仔猪(Susscrofa)皮下脂肪组织,天花板法培养获得成熟脂肪细胞。显微镜下观察脂肪细胞去分化形态学变化,并在成脂诱导培养液的作用下诱导再分化。采用油红O染色法检测分化不同时期细胞脂滴聚集效率,脂滴的累积随诱导的进行不断增加。RT-PCR检测成熟脂肪细胞标志基因过氧化物酶体增殖物活化受体(PPARγ)和和脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的mRNA相对表达量,分化早期基因表达水平较低,其表达水平在分化过程中持续增高,在分化后期PPARγ相对表达量与诱导分化前增加了2.8倍,FABP4增加了约62倍(差异显著P<0.05)。说明去分化获得的前体脂肪细胞在成脂诱导培养液作用下,可有效地分化为成熟脂肪细胞。本研究优化了猪成熟脂肪细胞分离和培养体系,并通过去分化获得具有再分化能力的前体脂肪细胞,为进一步深入研究猪脂肪细胞分化与代谢提供技术平台。     

猪 前 体 脂 肪 细 胞 的 原 代 培 养

建立猪前体脂肪细胞原代培养方法，研究猪脂肪组织增生的生物学特征。选用出生7d的仔猪脂肪组织，采用原代消化细胞培养法培养出棱形细胞，该细胞成分均一、生长旺盛和充脂率高。经形态学动态变化观察、MTT比色法、生长曲线及油红O染色提取法测定，证明是功能活跃的前体脂肪细胞，并在体外重现了其增殖的全过程。     

慢病毒介导shRNA干扰颗粒体蛋白前体(GRN)促进猪前体脂肪细胞分化

为研究颗粒体蛋白前体(granulin,GRN)在脂肪细胞发育过程中的作用,本实验构建了GRN短发夹RNA(short hairpin RNA,shRNA)慢病毒干扰载体,包装并感染猪前体脂肪细胞,采用油红O染色、油红O提取比色法检测猪前体脂肪细胞分化情况,采用Real-time PCR法检测成脂关键基因mRNA的表达变化情况。结果显示,GRN慢病毒干扰载体病毒滴度在5×107TU/mL以上,病毒感染前体脂肪细胞后显著降低了GRN的表达,shRNA2干扰效率最高,达到76%,沉默GRN后能够促进猪前体脂肪细胞分化;脂肪细胞分化标志基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、固醇调节原件结合蛋白(SREBP-1c)、脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(ap2)和脂蛋白酯酶(LPL)基因mRNA表达量均升高。结果表明,降低GRN基因表达促进了猪前体脂肪细胞分化,揭示GRN在猪前体脂肪细胞分化过程中可能起到抑制作用。     

RXRα对猪前体脂肪细胞凋亡的影响

采用AO和Hoechst 33342荧光染色及流式细胞术等方法,检测在体外培养的猪前体脂肪细胞中添加RXRα配体9-cisRA、转染pRXRα-EGFP和RXRα-siRNA后猪前体脂肪凋亡的变化。结果表明,猪前体脂肪细胞发生凋亡的形态学变化,细胞首先体积缩小,细胞浆凝缩,染色质逐渐凝集,细胞核固缩呈均一的致密物,进而断裂,胞膜仍完整,然后胞膜不断出芽、脱落,细胞变成数个大小不等的由膜包裹的凋亡小体;10 nmol/L 9-cisRA和pRXRα-EGFP组与对照组相比,凋亡率被显著降低（P0.05）;10 µmol/L 9-cisRA和RXRα-siRNA组凋亡率则显著高于对照组（P0.05）。结果指出, RXRα具有抑制猪前体脂肪细胞凋亡的作用。     

基于一种新的天花板培养方法分析猪成熟脂肪细胞去分化过程中关键基因表达模式

成熟脂肪细胞在天花板培养(ceiling culture)条件下可自发去分化为不含脂滴的成纤维细胞(dedifferentiated fat cell,DFAT),这种细胞体外可向多个谱系分化,因此近年来备受人们关注。为研究猪成熟脂肪细胞去分化过程中关键基因表达规律,本研究先分离、鉴定了猪成熟脂肪细胞,然后采用一种新的天花板培养法使其发生去分化,再用实时定量PCR(RT-qPCR)技术分析了猪成熟脂肪细胞去分化过程中关键基因的表达变化,最后用1μmol/L罗格列酮(Rosiglitazone)处理猪成熟脂肪细胞,研究增强成脂对去分化的影响。结果显示:分离的猪成熟脂肪细胞的纯度高达98.7%,并且新式天花板培养法能够高效的使其发生去分化;在去分化的过程中中后期成脂关键基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(aP2)和脂蛋白酯酶(LPL)的mRNA水平分别上调了8、3和7.5倍,而脂肪分解关键基因激素敏感脂酶(HSL)和脂肪组织甘油三酯脂肪酶(ATGL)的mRNA水平分别上调了40倍和10倍;罗格列酮处理能够显著抑制猪成熟脂肪细胞去分化(P<0.05)。这些结果说明,成熟脂肪细胞去分化是一个以脂解为主并伴有一定水平成脂的脂代谢过程,这为进一步研究成熟脂肪细胞去分化机理提供了理论依据。     

猪卵母细胞第一极体的分离与保存

本研究介绍了猪卵母细胞第一极体(PbΙ)的体外成熟培养、分离与回收及其保存方法,为进一步利用极体作为核供体重组猪卵母细胞研究提供了必要的参考依据。通过屠宰场废弃的猪卵巢卵母细胞的体外成熟培养（IVM）技术途径获得成熟卵母细胞，对体外培养成熟卵母细胞PbΙ排出、活性及其形态学进行了统计分析；分别采用酶消化和显微操作两种方法进行了PbΙ分离与采集，继而进一步结合台盼蓝细胞染色法，探讨了不同温度保存条件下PbΙ存活情况。结果表明：卵泡卵母细胞IVM 40h后发现大量高活性PbΙ；显微操作分离极体效果显著优于酶消化法，且分离的PbΙ活力高，完整性好。39℃条件下大多数采集的PbΙ存活时间仅有4 h，4℃条件下保存40小时存活率可达85.0%%；-20 ℃保存1 wk达95.0%，而超低温冷冻长期保存存活率和形态正常率分别达89.1%和97.8%。     

猪前体脂肪细胞与肌卫星细胞体外联合培养的初步研究

目的：初步建立猪前体脂肪细胞与肌卫星细胞体外联合培养的方法，探讨联合培养模式下两类细胞的基本生长特性。方法：利用差速贴壁法分别纯化前体脂肪细胞与肌卫星细胞，按1：10的浓度比接种混合培养，以单独两类细胞培养作对照；采用油红O染色、Desmin免疫组化染色鉴定；通过形态学观察、MTT比色绘制生长曲线研究细胞生长规律。结果：Desmin免疫组化染色观察肌细胞阳性率达97%以上，油红O染色计数诱导分化细胞比率大于60%；形态学观察发现，联合培养细胞接触汇合前形态呈梭形，接触后不规则重叠交织生长；充脂细胞呈现较晚，且数量稀少； HE染色可见多核细胞融合及肌管样结构；测定2～9d细胞生长曲线显示，联合细胞组增殖比率大于对照组，经历2～3d潜伏期、3～7d指数生长期后，并未与对照组同步进入平台期，而呈持续缓慢上升趋势。结论：初步实现了体外猪前体脂肪细胞与肌卫星细胞的直接联合培养，并由研究结果显示其与对照组生长特性存在差异。     

猪肌内前体脂肪细胞的体外培养

本研究建立了猪肌内前体脂肪细胞的体外培养模型,以期为更深入研究猪肌内脂肪代谢提供新的实验方法。实验采集出生5d仔猪的背最长肌组织,Ⅱ型胶原酶消化2h后400目筛网过滤,然后1500r/min离心,沉淀用含10%胎牛血清的DMEM/F12培养基(完全培养基)重悬后差速贴壁2h,弃去原有培养基,加入新的含10%胎牛血清的DMEM/F12培养基(完全培养基)进行培养。细胞经传代且完全融合48h后,在完全培养基中添加0.5mmol/L3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IBMX),1μmol/L地塞米松(DEX),10mg/L胰岛素(INS)进行诱导培养48h,再换以含10mg/L胰岛素的完全培养基培养48h,最后换完全培养基继续培养,直至90%的细胞出现脂滴。培养结果:细胞贴壁生长,呈短梭状或棱形,经诱导培养后细胞充脂率高。经形态学观察、生长曲线及油红O脂肪染色法鉴定,证明是肌内前体脂肪细胞。普通PCR及实时荧光定量PCR均检测到了脂联素基因的表达。本研究通过差速贴壁法成功培养了猪肌内前体脂肪细胞,并通过诱导培养重现了其分化、成熟的全过程。     

不同类型的转基因细胞为核供体生产猪的转绿色荧光蛋白基因克隆胚胎

2005年我国获得了体细胞克隆猪的成功,但是在体细胞转基因克隆猪方面还处于起步阶段。猪的转基因克隆在农业和医学方面有着巨大的应用前景,在农业上可以提高猪肉品质和培育抗病猪种等;医学上可以为人类异种器官移植、疾病模型和新药筛选提供理想材料。体细胞核移植结合基因组修饰技术,是目前生产转基因家畜的一种有效方式。供体细胞的类型是影响转基因克隆效率的一个关键因素,因为供体细胞的类型决定着体细胞转基因效率和重组胚的发育潜力。目前所知,较成功用于生产转基因克隆猪的供体细胞仅限于胎儿成纤维细胞,因为它易培养、增殖期限长、重构胚的发育能力高。此外骨髓间充质细胞,一种成体干细胞,作为转基因克隆猪的供体细胞有着巨大的潜力,国内外仅有个别报道。前脂肪细胞,一种易于获得的体细胞,有报道称利用成年猪前脂肪细胞为核供体构建的克隆胚发育能力和胎儿成纤维细胞相当,并且获得了克隆猪的后代。而利用猪前脂肪细胞生产转基因克隆胚胎,将为后续组织工程研究奠定基础。因此本研究选择猪胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞为转基因克隆的供体细胞,目的是比较不同类型转基因供体细胞对生产克隆胚胎效率的影响。本研究首先建立了近交系五指山小型猪(WZSP)胎儿成纤维细胞系(FF)、新生猪骨髓间充质细胞(MSCs)系和成年猪前脂肪细胞系(PreA)。采用组织块法建立胎儿(27日龄)成纤维细胞系;髓间充质细胞从新生猪后腿骨冲取骨髓,加入到Percoll分离液中离心,吸取中间界层面细胞,贴壁法培养骨髓间充质原代细胞,培养基为低糖DMEM。对间充质细胞向脂肪细胞进行诱导分化,油红O染色鉴定;前脂肪细胞从猪的皮下脂肪取样,用0.1%胶原酶消化法建立前脂肪细胞原代细胞,并对前脂肪细胞进行诱导分化为成熟的脂肪细胞,油红O染色鉴定。为了获得转基因细胞系,利用脂质体lipofectamineTM2000(Invitrogene)介导的方法将质粒pEGFP-N1转染了胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞,经过800μg/mL G418筛选后均获得了阳性细胞株。分别以3种类型转基因和未转基因细胞为核供体进行猪的体细胞核移植,比较克隆胚胎的发育能力。结果如下:(1)比较了3种类型非转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(8.2%)、骨髓间充质细胞(7.1%)和前脂肪细胞(8.8%)囊胚发育率差异不显著(P>0.05);(2)比较了3种类型转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(9.6%)和骨髓间充质细胞(9.9%)最高,前脂肪细胞(3.7%)最低,前两者与后者差异显著(P<0.05);(3)分别比较了每一类型供体细胞转基因和非转基因对重组胚的囊胚发育率的影响,转基因对胎儿成纤维细胞(9.6%vs 8.2%)和骨髓间充质细胞(9.9%vs 7.1%)的重构胚囊胚发育率影响不大(P>0.05);前脂肪细胞转基因重组胚的囊胚发育率显著降低(3.7%vs 8.8%,P<0.05)。以上结果表明,某些供体细胞类型转基因与否对猪克隆胚胎的早期体外发育影响不明显,有些细胞类型转基因对克隆胚的发育能力影响较大。通过体细胞核移植技术,猪胎儿成纤维细胞和骨髓间充质细胞可以有效地生产猪转基因囊胚,但前脂肪细胞转基因克隆胚胎的囊胚发育率能否进一步提高,还需要进一步的实验观察。