瘦素(leptin)对猪脂肪细胞脂滴相关蛋白和脂肪生成相关酶mRNA表达的影响
瘦素(leptin)对猪脂肪细胞脂滴相关蛋白
和脂肪生成相关酶mRNA表达的影响 浙江大学(农业与生命科学版)35(5):509,515,2009
JournalofZhejiangUniversity(Agric.&LifeSci.,
文章编号:1008—9209(2009)05—0509—07DOI:10.3785/j.issn.1008—9209.2009.05.006
瘦素(1eptin)对猪脂肪细胞脂滴相关蛋白和
脂肪生成相关酶mRNA表达的影响
张明涛,杨永青,鞠大鹏,杨公社
(西北农林科技大学动物科技学院,陕西杨凌712100)
摘要:以体外培养的猪原代脂肪细胞为研究对象,研究瘦素(1eptin)对猪脂肪细胞脂滴相关蛋白
(perilipin,ADRP,TIP47)和脂肪生成相关酶(FAS,SCDa,ACCa)mRNA表达的影响.用0,50,i00,15O
nmo1.L~1leptin分别处理脂肪细胞3,6h,油红O染色鉴定,RT-PCR检测.结果表明,当用150nmo1.
Lleptin处理猪脂肪细胞3h时perilipinmRNA表达显着降低,用50,100nmo1.Lleptin
处理3h
时PPARy,ACC口,FASmRNA表达降低;当用50,100nmo1.L1eptin处理猪脂肪细胞6h时
perilipin,SCD口,PPAR),,FAs,AcCa,LXRamRNA表达降低,50,100,150nmo1.L_11eptin处理显
着下调ADRPmRNA的表达,100,150nmo1.L1eptin处理TIP47mRNA表达升高.以上结果提示,
5O,100nmo1.L-11eptin可能通过抑制PPAR7和LXR口来抑制perilipin,SCD?,FAS,ACC口
mRNA的表达,从而调控猪原代培养脂肪细胞中的脂质代谢,而150nmo1.L-11eptin
可能引起leptin
的抵抗进而削弱1eptin的调控作用.
关键词:瘦素;猪脂肪细胞;perilipin;FAS;SCD口;ACC口
中图分类号:Q813文献标志码:A
ZHANGMing—tao,YANGYong—qing,JUDa—peng,YANGGong—
she(CollegeofAnimalScienceand
Technology,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi7121O0,China) EffectofleptinOllporcineadipocytesmRNAexpressionoflipiddropletrelatedproteinandadipogenetic
relatedenzyme.JournalofZhejiangUniversity(Agric.&LifeSci.),2009,35(5):509—
515
Abstract:ToinvestigatetheeffectofleptinonporcineadipocytesmRNAexpressionoflipiddroplet
relatedprotein(perilipin,ADRP,TIP47)andadipogeneticrelatedenzyme(FAS,SCDa,ACCa),the
adipocytesweretreatedfor3,6hwith0,50,100,150nmol?L_.leptin,andthenidentifiedwithredoil
stainingandtestedbysemiquantitativeRT—
PCR.Theresultshowsthat,whentheadipocyteswas
treatedwith150nmol?L,
leptinfor3h,theexpressionofperilipinmRNAwasdecreasedremarkably; treatedwith50andi00nmo1.L一leptinfor3h,theexpressionofPPAR),,ACC
口,FASmRNAwere
decreased(P<0.05);whentheadipocyteswastreatedwith50,100nmo1.Lleptinfor6h,the expressionofperilipin,SCD,PPAR7.FAS,ACCct.LXRmRNAweredecreased;treatedwith 5O,100,150nmo1.Lleptinfor6h,theexpressionofADRPmRNAwasdecreased;treatedwith100,
收稿日期
基金项目
作者简介
yahoo.corn.cn
通信作者
hotmail.corn
2008—08一l2
国家高技术研究发展计划"863"资助项目(2o06AAlOZ138). 张明涛(1982一),男,陕西l临渔人,硕士研究生,主要从事生物技术与动物育种方面的研究.E—mail:zmt3404@
杨公社,男,教授,主要从事生物技术与动物育种方面的研究.Tel:029—87091017:E—mail:gsyang999@
浙江大学(农业与生命科学版)第35卷
150nmol-I一leptinfor6h.theexpressionof
丁,P47mRNAwasincreased.Thefindingsabove suggestedthat50,100nmolLleptinmayinhibittheexpressionofperilipin,SCDa,FAS,ACC
mRNAthroughinhibiting尸PAR),andLXR?tOregulatelipidmetabolismintheporcineadipocytes,
and150nmol?Lleptinmaycauseleptinresistance,andthenreducedtheeffectofleptin.
Keywords:leptin;porcineadipocytes;perilipin;FAS;SCD口;ACC口
Leptin(瘦素)是06基因的表达产物,由
脂肪细胞分泌,与下丘脑leptin受体结合,抑制
食欲中枢,减少进食量;并通过兴奋交感神经系
统,促进脂肪分解,产热增加,从而发挥降低体
重的功能.研究表明,leptin除通过神经系统作
用外,也可以直接作用于某些组织或细胞,调控
与代谢相关的多种基因表达,例如脂肪生成相
关酶和脂滴胞被蛋白(perilipin,PIIN).
Perilipin有4种亚型,根据结构将其分为A,B,
C,D,perilipinA最多,在脂肪组织和类固醇生
成细胞中表达.PerilipinA在甘油三酯的水解
过程中有双重作用,在基础状态下此蛋白的磷 酸化水平很低,作为屏障覆盖在脂滴的表面,将 甘油三酯与胞浆中的HSI隔离开,保护甘油 三酯免受水解;在刺激状态下,perilipinA改变 构象促进脂解酶接近并水解甘油三酯口j.脂肪 细胞相关蛋白(adiposedifferentiation—related protein,ADRP)在哺乳动物几乎所有类型的细 胞中均有表达,因此其在脂滴的合成方面比 perilipin有更广泛的作用.但是ADRP不能介 导激素敏感脂酶从胞浆到脂滴表面的转位,因 而不能代替perilipin的功能.TIP47(tail- interactingprotein47ku,TIP47)作为与
ADRP,perilipin的同一家族报道较少.Leptin 亦能调控脂肪生成的3个主要酶:脂肪酸合酶 (fattyacidsynthase,FAS),硬脂酰辅酶A去 饱和酶1(stearoyl—CoAdesaturease1,SCD一1) 和乙酰辅酶A羧化酶(acetyl—CoA
carboxylase,ACC).FAS是一种基本的代谢酶 类,催化乙酰CoA和丙二酸单酰CoA合成软 脂酸(t6:0),脂肪酸合酶的表达量和活性的高 低对动物体脂沉积具有重要意义.ACC催化乙 酰辅酶A形成丙二酸单酰辅酶A,后者在脂肪 酸合成和代谢中起重要作用.ACCa主要在脂 肪生成活跃的肝脏,脂肪组织和乳腺中表达. SCD是催化细胞中饱和脂肪酸(SFA)转化为 单不饱和脂肪酸(MUFA)的限速酶.研究表 明,SCI)-/一小鼠和ACC一/一小鼠有类似PLIN一/一 小鼠的症状,都表现出以增加能量支出的方式, 抵抗饮食诱导的肥胖.同时,脂肪生成的重要调
控因子肝脏X受体(1iverXreceptora,LXRa) 和过氧化体增殖活化受体丫(peroxisome proliferatorsactivatedreceptor7,PPAR了)也
在脂代谢中起重要的调控作用.但有关猪
leptin及perilipin,FAS,SCD,ACC方面的研
究较少.为此,本研究用leptin处理猪脂肪细
胞,探讨leptin对猪脂肪细胞perilipin,ADRP, TIP47,FAS,SCD,ACC,LXR,PPARY的调控
作用,为研究脂肪型猪和瘦肉型猪不同血清
[eptin水平及肥胖相关疾病提供理论参考.
1
与方法
1.1材料
DMEM/F12,I型胶原酶为美国Inventrogen 公司产品,血清为兰卅I民海公司产品,重组鼠
leptin为PeproTech公司产品,RNAisoReagent 购于TaKaRa公司,反转录试剂盒和Taq酶为
MBI公司产品,DNTP(10/,too1.L)为博大泰
克公司产品,1日龄3头长白猪购自西北农林科 技大学种猪场.
1.2猪前体脂肪细胞培养
方法详见文献[3].
1.3RT-PCR检测脂滴表面蛋白和脂肪生成
相关酶基因mRNA的表达
将猪脂肪细胞培养至细胞分化中期(第5
天),更换培养液,分别以0,50,100,150nmo1. Lleptin处理3h和6h,用RNAisoReagent 试剂分别提取总RNA,反转录.PCR引物见表
1.PCR产物通过1%琼脂糖凝胶电泳检测,通
第5期张明涛,等:瘦素(1eptin)对猪脂肪细胞脂滴相关蛋白和脂肪生成相关酶
mRNA表达的影响511
过Wealtec凝胶成像系统拍照,并用Dophin一 1D凝胶分析软件分析,结果用目的基因和 actinmRNA电泳带吸光度的比值表示.每组 实验重复3次.
表1PCR引物参数
Table1ParameterforPCRprimers
1.4油红.染色
取分化至第6天的猪脂肪细胞,弃去培养 液,用PBS洗3次,10甲醛固定30rain,PBS 漂洗3次,然后用油红()工作液染色40min后 移去染色液,PBS漂洗3次,镜检.
1.5统计分析
用SPSS13.0软件进行统计分析,实验数 据以平均数?
差表示,各组数据问采用 1SD进行差异显着性检验,用One—way AN()VA进行方差分析.
2结果
2.1猪原代脂肪细胞培养及油红.染色鉴定 脂肪细胞
接种2d后多数细胞形态呈长梭形,星形 和不规则三角形(图1A);培养至第4天脂肪细 胞汇合(图1B);培养至第5天脂肪细胞中有脂 滴出现(图2C).经油红()染色,可见脂滴被亲 脂的油红()着色而呈橘红色(图1D),说明培 养的细胞为脂肪细胞.
A:培养2d的猪前体脂肪细胞;B:培养4d的猪脂肪 细胞;C:培养5d的猪脂肪细胞;D:培养6d的猪脂肪细 胞经油红O染色鉴定.
图1原代培养的猪脂肪细胞
Fig.1Porcineprimaryadipocytes
2.2Leptin对猪原代脂肪细胞perilipin, ADRP,TIP47mRNA表达的影响
用50,100nmo1.Ileptin处理猪原代培
浙江大学(农业与生命科学版)第35卷
养细胞3h,perilipinmRNA表达差异不显着 (P>0.05),用150nmo1.Lleptin处理时
perilipinmRNA表达显着降低(P<O.01)(图 2A(a)).与对照组相比,用50,100nmo1.L_1 leptin处理猪原代脂肪细胞6h,perilipin mRNA表达显着降低(P<0.01).其中,100 nmo1.I..leptin处理的perilipinmRNA表达 显着低于50nmo1.I(P<0.05),但用150 rlmo.Ileptin处理猪原代脂肪细胞6h时
perilipinmRNA表达与对照组相比差异不显 着(图2B(a)).
用0,50,100,l50nmo1.Ileptin处理猪
脂肪细胞3h时ADRPmRNA表达差异不显 着(图2A(b)).与对照组相比,50,1()(),150 nmo1.Ileptin处理6h显着下调AD尺P
mRNA表达(Pd0.01),50nmo.Ileptin处
理6hADRPtuRNA的表达比100和150 nmo1.I处理组显着降低(P<0.05)(图2B (b)).
用0,5O,1O(),150nmo1.Ileptin处理猪
原代培养脂肪细胞3h时TIP47mRNA表达 差异不显着.50nmo1.Ileptin处理猪脂肪细 胞6h时TIP47mRNA表达显着降低(P<
0.05)(图2A(c)).然而,与对照组相比,用
1()(),150nmo1.Ileptin处理6h时,TIP47 mRNA表达显着升高(P%0.01)(图2B(c)). (a)
(b)
(c)
2.3Leptin对猪原代脂肪细胞FAS,SCDa, ACCmRNA表达的影响
用50,100nmo1.Ileptin处理猪原代脂肪
细胞3h时ACC口mRNA表达显着降低(P< 0.05).与对照组相比,100nmo1.I_.leptin处理 3hACC口mRNA显着降低(P-<0.01),其中100 nmo1.Ileptin处理ACCatuRNA显着低于5O nmo1.I处理组(P<0.01),而150nmo1.I leptin处理对ACCatuRNA没有影响(图3A (a)).与对照组相比,50,i00nmo1.Ilepfin处
理猪原代脂肪细胞6h显着下调ACCamRNA 的表达(P<0.05).50nmo1.Ileptin处理猪原 代脂肪细胞6h比100nmo1.I处理组显着下 调ACCd1TIRNA的表达(P<0.01),而15O nmo1.I_1leptin处理6h与对照组差异不显着 (图3B(a)).
与对照组相比,50nmo1.Ileptin处理猪
原代脂肪细胞3h,SCD12mRNA表达上调,但 是差异不显着.1O0与150nom1.I_1leptin处理 组与对照组差异不显着,但与50nmo[.I处理 组相比显着下调SCDmRNA的表达(P< 0.05)(图3A(b)).50,100nmo1.Ileptin处理6 h显着下调SCDogmRNA表达(P<0.01),150
nmo1.1leptin处理6h与对照组SCDa
mRNA表达差异不显着(图3B(b)).
O5O1OO150
昌曷?巴墨?墨曷
AB
A:1eptin处理3h的perilipin,ADRP,TjP47,fi- ?liltmRNA表达情况;B:I.eptin处理6h的perilipin, ADRI,丁?7,"tinmRNA表达情况.0,5O,l00,150分
别表示leptin处理浓度/(nmo1.I)
图2RT-PCR法检测leptin对猪脂肪细胞
perilipin,ADRP,TIP47mRNA表达的影响
Fig.2EffectofleptinonmRNAlevelsofperilipin,
ADRPandTIP47inpigadipocytes A
置—昌—雹FAS
(c)l===,=:=8-ac"
B
A:Ieptin处理3h的ACC口,SCDoi,FAs,fi~actin mRNA的表达情况;B:Ieptin处理6h的A(Coi,SCD口, FAS,tinmRNA的表达情况0,50,l00,150分别表示
leptin处理浓度/(nmo1.I_.)
图3RT—PCR法检测leptin对猪脂肪细胞ACCa, SCDa,FASmRNA表达的影响
Fig.3EffectofleptinOlqmRNAlevelsofACC口,SCD?
andFASinpigadipocytes
墓
蓦
第5期张明涛,等:瘦素(1eptin)对猪脂肪细胞脂滴相关蛋白和脂肪生成相关酶mRNA表达的影响513
50,i00,150nmo1.Lleptin处理猪原代
脂肪细胞3h时FASmRNA表达显着降低 (P<0.01),其中150nmo1.L处理FAS mRNA表达显着高于50和100nomo1.L处 理(P<0.05)(图3A(C)).与对照组相比,5O, 100nmo1.Lleptin处理6hFASrnRNA表
达显着降低(P<0.01),150nmo1.Lleptin
处理6hFASmRNA表达差异不显着(图3B (c)).
2.4Leptin对猪原代脂肪细胞LXR口和
PPARmRNA表达调控的影响
与对照组相比,50,100,150nmo1.L leptin处理猪脂肪细胞3h显着下调PPARy mRNA的表达,差异显着(P<0.01).其中, 150nmo1.Lleptin处理组PPAR),rnRNA 表达显着高于50,i00nmo1.Lleptin处理组 (P<O.01),100nmo1.Lleptin处理组比50 nmo1.Lleptin处理组显着下调PPARy mRNA的表达(P<0.01)(图4A(a)).与对照 组相比,50,i00nmo1.Lleptin处理猪脂肪细 胞6h显着下调PPARymRNA的表达(P< 0.01);100nmo1.Lleptin处理组比5O
nmo1.L处理6h组显着下调PPAR), mRNA的表达(P<0.05);与对照组相比,150 nmo1.Lleptin处理6hPPARymRNA表
达差异不显着(图4B(a)).
与对照组相比,1O0,150nmo1.Lleptin
处理猪原代脂肪细胞3hLXRamRNA表达 显着降低(P<O.01),50nmo1.Lleptin处理
050100】50O5O】0O】50
(a)
(b)
AB
PPARy
口一actin
乙XRd
.
actin
A:Ieptin处理3h的PPARy,LXR口,~actinmRNA 的表达情况;B:Leptin处理6h的PPAR7,LXR口,ffactin
mRNA的表达情况.0,50,100,150分别表示leptin处理浓 度/(nmo1.L).
图4RT-PCR法检测leptin对猪脂肪细胞PPAR, LXR口mRNA表达的影响
Fig.4EffectofleptinonmRNAlevelsofPPARyand
LXRainpigadipocytes 3hLXROlmRNA表达差异不显着(图4A
(b)).与对照组相比,50,i00nmo1.Lleptin 处理猪脂肪细胞6hLXRamRNA显着降低
(P<0.05),150nmo1.Lleptin处理6h
LXRamRNA表达差异不显着(图4B(b)). 3讨论
肥胖是由于体内06基因的突变导致不能
生成leptin而引起的,证实leptin具有降低体 脂含量和维持体重的功能.本实验表明50,100 nmo1.Lleptin处理猪原代脂肪细胞6h下
调perilipinmRNA的表达,而150nmo1.L leptin处理6hperilipinmRNA表达与对照
组差异不显着,可能是leptin通过oBR_-,AK— STAT3启动SOCS3,从而抑制leptin受体及 JNK,而leptin对脂肪细胞的作用是通过其受 体发挥作用的,从而导致leptin抵抗.2003年 Ke等发现leptin转基因小鼠和注射leptin 到leptin缺失小鼠的perilipinmRNA降低, 进而perilipin蛋白降低,本实验与此一致.但是 关于leptin调控perilipinmRNA表达的具体
还需要进一步研究.
本研究发现50,1OO,150nmo1.Lleptin
处理6h显着降低ADRPmRNA的表达,与 2003年Ke等l_4的发现不一致,但是ADRP降 低趋势显着低于perilipin,perilipin和 ADRP存在互补效应,与Yamaguch等的报 道一致,另外也可能是由于leptin转基因小鼠 遗传背景的差异.同时Kovsan等发现 ADRP和perilipin蛋白降解途径的不同也说 明两者存在不同的调控途径.Sztalryd等 2006年发现ADFP(ADRP)缺失小鼠的成纤 维细胞可以形成脂滴,而且FA吸收和脂解没 有改变,但是T7在脂滴表面大量表达.另 外,100,150nmo1.Lleptin处理6h与对照 组相比TIP47tuRNA表达升高,这与上述 ADRP缺失小鼠成纤维细胞TIP47蛋白表达 量升高结果类似.由以上结果表明,PAT家族 (perilipin,ADRP,TJ7)之间可能存在互补 效应,但是关于leptin调控TP47之前尚未见 报道.
浙江大学(农业与生命科学版)第35卷
Nagai等[8]2004年报道perilipin是
PPARy的靶基因.因而本实验也检测了 PPARymRNA的表达.1eptin处理猪原代脂 肪细胞3h,PPARymRNA表达趋势与leptin 处理6hperilipinmRNA表达趋势基本一致, 即50,100nmo1.Lleptin下调PPARy mRNA表达,150nmo1.Lleptin处理的
PPARymRNA表达与对照组差异不显着.这 可能是PPARymRNA翻译成蛋白调控 perilipin转录的滞后效应.1998年Qian等[9] 将leptin注入大鼠体内5d后,发现附睾脂肪 组织PPARy表达升高了70,80,与本
实验研究结果不一致,可能是由于leptin在体 内作用比较复杂.但Cabrero等口0]2005年通过 重组人leptin处理原代培养人源单核巨噬细胞 24h,发现PPARymRNA表达降低,本实验 与此一致.目前,有关leptin,PPARy, perilipin之间的相互调控关系还未见报道,其 在脂肪细胞中的精确的分子机制需要进一步 研究.
为了探讨leptin是否参与调控LXRa mRNA的表达,本实验研究表明,leptin处理下 调LXRarnRNA表达.Cohen等口妇2002年研 究发现leptin特异性抑制SCD-1mRNA和肝 SC1酶活,表明下调SCI)-1表达,抑制SCD- 1酶活性是leptin发挥代谢作用的一个重要途 径,本实验与此一致.50,100nmo1.Lleptin
处理3和6h,FAS和ACCarflRNA表达显着 低于对照组.Gallardo等口]2007年发现大鼠脑
内注射leptin削弱了成对饲养对FAS,ACC,
SCD1mRNA的上调作用,本实验与此相似.
同时,我国地方品种脂肪型猪其饱和脂肪酸高
于瘦肉型猪及合成总脂及脂肪酸的能力比长白
猪高2,3倍_1".此外,脂肪型猪血浆leptin
是瘦肉型猪的3.23倍口,进一步说明我国脂
肪型猪种可能存在leptin抵抗或者其他遗传背
景.以上研究结果说明PPAR),和LXRa在脂
肪细胞中有很重要的作用,且分别是perilipin
和FAS,SCDct,ACCa的上游基因,因而提
示,50,100nmo1.Lleptin可能通过抑制
PPARy和LXRa来抑制perilipin,SCD口,
FAS,ACC口mRNA的表达从而调控猪原代培
养脂肪细胞中的脂质代谢,而150nmo1.L
leptin可能引起leptin抵抗进而削弱leptin的
调控作用.本研究通过leptin短时间处理体外
培养的猪原代培养脂肪细胞与体内有所差异,
而且leptin调控猪脂肪细胞终末基因的上游机
制报道甚少,因而有待进一步研究.
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学:自然科学版),2004,32(6):5-8.(inChinese) 英国培育出可抑制蓝藻毒性的无害细菌
英国研究人员9月7日说,4~4r1培养出一些新型细菌,可以有效分解蓝藻释放到水中的毒素,且不会对环境造
成有害影响.
英国罗伯特戈登大学研究人员在当天举行的英国"普通生物学学会"会议上
了这一成果.他们利用节杆
菌,短杆菌和红球茵等种类的细菌,培育出了约1o种新型细菌,可有效分解蓝藻释放的微囊藻毒素.研究人员在含
蓝藻的水中试验了其中6种细菌,结果显示它们都能有效降低水中的微囊藻毒素含量.
据介绍,蓝藻在淡水和海水中都可以存活,在全球江河湖海中广泛存在.它会向水中释放微囊藻毒素,这种物
质会损害人和动物的肝脏,如果长期饮用这种水,有可能导致肝衰竭或肝癌.另外,蓝藻大规模繁殖会造成水中毒
素含量过高,进而导致大量鱼虾死亡.
研究人员说,常规的净水措施,如沉淀,过滤和氯化消毒等,都无法去除水中的微囊藻毒素,而一些高级净水措
施的成本又偏高,不利于广泛使用.本次研究培养出的新型细菌提供了一种便宜可靠的解决
,并且它们不会对
环境造成有害影响.
原栽《新华网》,2009—09—07
黄垄文