MỞ ĐẦU Thừa cân, béo phì là một bệnh lý gây ra rối loạn chức năng sinh lý của cơ thể người [15]. Tỷ lệ thừa cân, béo phì đã đạt đến con số đáng báo động ở nhiều quốc gia. Một nghiên cứu tổng quan hệ thống từ 199 quốc gia cho thấy có đến 1,46 tỷ người trưởng thành trên toàn thế giới bị thừa cân, trong đó có 502 triệu người béo phì [18]. Béo phì là nguyên nhân hàng đầu của các bệnh chuyển hóa như tiểu đường, rối loạn lipid máu, các bệnh lý tim mạch và một số khối u ác tính [35, 40, 41, 47].
Trong bối cảnh tỷ lệ và nguy cơ mắc thừa cân béo phì và các bệnh rối loạn chuyển hóa ngày càng tăng, việc nghiên cứu về cơ chế phân tử liên quan đến béo phì đóng một vai trò rất quan trọng nhằm hiểu hơn về căn bệnh này. Secreted frizzled-related protein 5 (Sfrp5) là gen thuộc họ Sfrps. Sfrp5 được biết đến với vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát sự tăng sinh, biệt hóa và tái tạo tế bào thông qua ức chế con đường truyền tín hiệu Wnt bằng cách ngăn chúng liên kết với các thụ thể Frizzled [37]. Trong đó, vai trò này của gen Sfrp5 tác động rõ rệt nhất đối với các tế bào mỡ vì tế bào mỡ là nơi mà gen Sfrp5 biểu hiện mạnh mẽ nhất.
Do đó, rối loạn biểu hiện gen Sfrp5 trong tế bào mỡ có liên quan trực tiếp đến quá trình tạo mỡ, biệt hóa tế bào mỡ và chuyển hóa lipid [25, 52]. Bên cạnh đó, việc các tế bào mỡ tăng sinh quá mức có thể dẫn đến tình trạng viêm mãn tính mức độ thấp, việc này có thể là nguyên nhân dẫn đến các bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa như đái tháo đường, gan nhiễm mỡ, tim mạch [53, 59]. Chính vì những lý do này khiến Sfrp5 là một gen tiềm năng để nghiên cứu trong bối cảnh béo phì và các bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa. Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sự biểu hiện của gen Sfrp5 và mối liên quan của chúng với béo phì và các bệnh rối loạn chuyển hóa.
Các bằng chứng thường tập trung mô tả biểu hiện gen Sfrp5 thông qua định lượng nồng độ Sfrp5 trong máu tại các mô hình bệnh tật khác nhau. Đây là một phương pháp thuận tiện và không xâm lấn, tuy nhiên, phương pháp này chỉ cung cấp thước đo gián tiếp về hoạt động của Sfrp5 trong các mô có liên quan. Để thực sự hiểu được chức năng sinh lý và cơ chế hoạt động của Sfrp5, các bằng chứng về sự biểu hiện của gen Sfrp5 cấp độ mô, 1 đặc biệt là mô mỡ là ưu tiên hàng đầu. Hiện nay đã có một số nghiên cứu về biểu hiện của Sfrp5 trong mô mỡ ở cả người và động vật thí nghiệm [22, 25, 56, 57].
Tuy nhiên, để có cái nhìn tổng quát và phân tích sâu hơn về các bằng chứng đã công bố thì một nghiên cứu tổng quan hệ thống là rất cần thiết. Nghiên cứu tổng quan hệ thống sẽ đóng vai trò là nguồn tài nguyên hữu ích cho các nhà nghiên cứu bằng cách tóm tắt và tổng hợp những bằng chứng đã biết về sự biểu hiện của gen Sfrp5 trong mô mỡ và vai trò của chúng đối với các bệnh rối loạn chuyển hóa, từ đó tìm ra các lỗ hổng và các hướng nghiên cứu tiềm năng trong tương lai. Mặt khác, phương pháp microarray đang trở thành một trong những tiêu chuẩn vàng trong nghiên cứu về mức độ biểu hiện gen do khả năng phân tích biểu hiện của hàng nghìn gen chỉ trong một thí nghiệm [3]. Tuy nhiên, chi phí thực hiện cao và đòi hỏi thiết bị hiện đại là một trong những nhược điểm khiến phương pháp này chỉ được tiến hành tại các phòng thí nghiệm lớn trên thế giới.
Với điều kiện hiện tại ở Việt Nam, việc tiếp cận lượng thông tin khổng lồ từ bộ dữ liệu microarray chưa khai thác hết được coi là một hướng đi phù hợp [50]. Phương pháp này sẽ giúp các nhà nghiên cứu tiết kiệm được thời gian, chi phí và tận dụng tối đa nguồn dữ liệu để đưa ra các kết quả nghiên cứu mong muốn mà vẫn đảm bảo tính mới cao [1]. Do đó, đề tài của chúng tôi được thực hiện theo hai phương pháp chính. Đầu tiên, một nghiên cứu tổng quan hệ thống được tiến hành để phân tích các bằng chứng hiện có và những khoảng trống nghiên cứu về sự biểu hiện gen Sfrp5 trong mô mỡ.
Từ những kết quả này, nghiên cứu tiến hành lựa chọn bộ dữ liệu microarray phù hợp để làm sáng tỏ một trong những khoảng trống nghiên cứu về sự biểu hiện gen Sfrp5 trong mô mỡ tại các điều kiện khác nhau, đồng thời xác định vị trí và vai trò của gen Sfrp5 trong các con đường tín hiệu đã biết. Đề tài được thực hiện với hai mục tiêu chính: Mục tiêu 1: Phân tích sự biểu hiện của gen Sfrp5 trên mô mỡ bằng phương pháp tổng quan hệ thống. Mục tiêu 2: Đánh giá mức độ biểu hiện mRNA của gen Sfrp5 và một số gen liên quan trên mô mỡ chuột thí nghiệm bằng phương pháp phân tích dữ liệu mircroarray đã có. Mô mỡ và sự biểu hiện của gen trên mô mỡ 1.
Mô mỡ Mô mỡ chiếm có thể chiếm từ 4% đến 40% trọng lượng cơ thể ở người bình thường và đóng một vai trò quan trọng đối với việc duy trì cân bằng năng lượng. Dựa vào nguồn gốc, đặc điểm hình thái và chức năng, có thể chia các mô mỡ ở người và động vật gặm nhấm thành 2 loại chính là mô mỡ trắng (White adipose tissue – WAT) và mô mỡ nâu (Brown adipose tissue – BAT). Bên cạnh đó các nhà nghiên cứu cũng ghi nhận sự xuất hiện của các mô mỡ màu be (Brite adipose tissue – BrAT) [12, 23]. Tùy thuộc từng loài mô mỡ mà chúng được phân bố ở các vị trí khác nhau trên hầu khắp cơ thể (Hình 1.
Đối với động vật có vú, WAT được phân bố nhiều nhất ở các tạng và dưới da. Vị trí phân bố của WAT theo giải phẫu góp phần quyết định loại béo phì và các rối loạn chuyển hóa liên quan [19]. Chức năng chính của WAT là dự trữ năng lượng và điều hòa quá trình chuyển hóa [13]. BAT có nguồn gốc từ các tế bào tiền trung mô.
Các nghiên cứu trước đây cho rằng BAT chỉ xuất hiện ở giai đoạn sơ sinh và sẽ biến mất trong những tháng đầu đời. Tuy nhiên nhờ sự phát triển của các công nghệ chẩn đoán hình ảnh, các nghiên cứu sử dụng kết quả chụp PET/CT đã cho thấy BAT vẫn tồn tại tại một số vị trí giải phẫu khác nhau ở người trưởng thành, ví dụ như vùng cổ, vùng thượng đòn và vùng gần cột sống. Thời gian gần đây BAT nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trên thế giới như là một hướng đi hứa hẹn trong điều trị thừa cân béo phì. Tăng lượng BAT trong cơ thể có thể thúc đẩy quá trình hoạt hóa Ucp1 và sinh nhiệt, cũng như tăng năng lượng tiêu hao [14].
Do có nhiều đặc điểm giống với BAT, BrAT cũng được xếp vào nhóm tế bào mỡ sinh nhiệt. Nguồn gốc của các tế bào mỡ màu be còn gây ra nhiều tranh cãi. Tuy nhiên do BrAT thường được tìm thấy tại các vị trí giải phẫu của WAT, một trong những giả thuyết nhận được nhiều ủng hộ là các tế bào mỡ màu be này xuất hiện nhờ quá trình nâu hóa của các tế bào mỡ trắng. Sự phân bố của WAT và BAT trên cơ thể người và chuột A.
Ở người mỡ trắng được dự trữ ở khắp các vùng trên cơ thể, nhất là dưới da và trong ổ bụng. Ở chuột mô mỡ cũng phân chia ra thành mỡ nâu (BAT) và mỡ trắng (WAT) 1. Sự biểu hiện của gen trên mô mỡ Mô mỡ được coi là một trong những mô đóng vai trò quan trọng trong hoạt động sống. Chúng tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất và dự trữ năng lượng của cơ thể.
Tương tự với các loại mô khác, các gen trong mô mỡ cũng được biểu hiện thông qua quá trình phiên mã từ DNA thành mRNA, sau đó dịch mã từ mRNA thành các protein cần thiết cho quá trình điều hòa hoạt động của tế bào mỡ. Việc nghiên cứu sự biểu hiện của các gen trong mô mỡ là cần thiết trong bối cảnh béo phì và các bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa hiện nay [15]. Các kết quả chỉ ra có thể làm sáng tỏ cơ chế điều hòa quá trình trao đổi chất và dự trữ năng lượng của tế bào mỡ. Đặc biệt, các nghiên cứu so sánh mức độ biểu hiện gen có thể tiết lộ gen nào bị ức chế hoặc tăng cường biểu hiện trong điều kiện khác nhau [11].
Từ những bằng chứng này, các nhà khoa học có thể tìm ra các biện pháp dự phòng hoặc điều trị béo phì và các bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa thông qua con đường điều hòa biểu hiện các gen trong mô mỡ. Sự biểu hiện của gen Sfrp5 trên mô mỡ 1. Sơ lược về gen Sfrp5 Sfrp5 là một gen thuộc họ Sfrps. Gen này nằm trên nhiễm sắc thể số 10, cụ thể là ở locus 10q24.
Chúng có kích thước 5,249 bases, bao gồm 317 gốc axit amin, 3 exon và mã hóa chủ yếu protein Sfrp5 [58]. Vị trí gen Sfrp5 Hiện nay, gen Sfrp5 được biết đến với vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát sự tăng sinh, biệt hóa và tái tạo tế bào thông qua ức chế con đường truyền tín hiệu Wnt bằng cách ngăn chúng liên kết với các thụ thể Frizzled [37]. Chúng ban đầu được phát hiện là biểu hiện cao trong các tế bào biểu mô sắc tố võng mạc và biểu hiện vừa phải ở tuyến tụy [7]. Hiện nay, gen Sfrp5 được chỉ ra rằng chúng biểu hiện mạnh mẽ nhất tại tế bào mỡ.
Do đó, rối loạn biểu hiện gen Sfrp5 trong tế bào mỡ có liên quan trực tiếp đến quá trình tạo mỡ, biệt hóa tế bào mỡ và chuyển hóa lipid [25, 52]. Sfrp5 là mục tiêu của yếu tố phiên mã PPARγ, do đó chúng có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành các tế bào mỡ [52]. Các bằng chứng đã chỉ ra rằng mô mỡ của chuột bị mất chức năng gen Sfrp5 có kích thước tế bào mỡ giảm đáng kể nhưng số lượng tế bào mỡ không thay đổi, điều đó chỉ ra rằng Sfrp5 ảnh hưởng đến phì đại tế bào mỡ hơn là tăng sinh [32].