虾青素酯对胰岛素抵抗模型小鼠慢性炎症的影响及作用机制研究

发布时间：2017-05-08 13:04

  本文关键词：虾青素酯对胰岛素抵抗模型小鼠慢性炎症的影响及作用机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：慢性炎症是胰岛素抵抗发生的重要诱因,是多种代谢疾病的共同病理基础。虾青素的主要生物活性有抗氧化及改善机体炎症的作用,其化学结构两端的羟基与脂肪酸结合形成的酯类物质即为虾青素酯。目前,仅有关于虾青素酯抗氧化活性的报道。因此,本文通过饲喂高脂高果糖饲料建立胰岛素抵抗小鼠模型,研究虾青素酯对胰岛素抵抗小鼠慢性炎症的改善作用,并研究其作用机制。结果如下：利用毒理学研究的方法系统评价虾青素酯的安全性。采用灌胃的方法进行急性毒性试验,结果表明,虾青素酯的最大耐受剂量为21.5g/kg·bw,属实际无毒物质；在此基础上进行了遗传毒性实验和30天喂养实验。遗传毒性实验包括Ames实验、小鼠骨髓微核实验和精子畸形实验。Ames实验结果为阴性,说明虾青素酯对体外原核细胞基因无致突变作用。小鼠骨髓微核实验结果显示虾青素酯剂量组与正常组相比骨髓微核率无显著性差异,提示,虾青素酯对体内动物体细胞染色体无致畸作用。小鼠精子实验结果表明,虾青素酯剂量组精子畸形率相对于正常组无显著性升高,说明虾青素酯不造成体内生殖细胞突变。30天喂养实验结果可知,虾青素酯剂量组与正常组相比,体重、血象和血液生化各指标均无显著性差异,提示虾青素酯对大鼠生长发育、血象、肝功、肾功和心肌损伤均无毒性作用。实验通过饲喂雄性C57BL/6J小鼠高脂高果糖饲料,建立胰岛素抵抗小鼠模型,研究虾青素酯对模型小鼠慢性炎症的改善作用。结果显示,虾青素酯可显著降低模型小鼠的空腹血糖水平,提高葡萄糖耐受性,降低空腹胰岛素水平和HOMA-IR值,增加QUIC KI值,提示虾青素酯可显著改善模型小鼠的胰岛素抵抗。胰岛素抵抗与慢性炎症关系密切,胰岛素抵抗发生的过程中,二者相互影响,相互促进。实验结果表明,虾青素酯可显著改善模型小鼠脂肪组织的炎症浸润,降低胰岛素抵抗小鼠血清中促炎症因子FFA、 NO、 ROS、 TNF-α、IL-6、 IL-1β及CRP的含量,提高抗炎性因子脂联素和IL-10的水平。实验更进一步在转录的水平上验证虾青素酯对炎症因子的调控作用,实验结果表明,虾青素酯可显著增加抗炎因子PPAR-γ、脂联素及IL-10的mRNA的表达量,减少促炎因子TNF-α及IL-6 mRNA的表达量。提示,虾青素酯可通过调节体内炎性因子的分泌改善模型小鼠的慢性炎症反应。NF-κB通路是炎症启动和调节的关键通路。为探讨虾青素酯干预模型小鼠慢性炎症的机制,本文用qRT-PCR方法研究了虾青素酯对NF-κB通路中关键基因mRNA表达的影响。qRT-PCR结果显示虾青素酯能显著降低IKK β、NF-κB基因mRNA的表达,增加IKB-α基因mRNA的表达。提示,虾青素酯可通过抑制NF-κB通路改善小鼠的慢性炎症。慢性炎症对胰岛素抵抗产生和发展具有重要作用。导致胰岛素抵抗发生的炎症通路主要有IKK β/NF-κB、JNK、iNOS/NO 及 SOCS信号通路,其中IKK β、 JNK、 iNOS 及 SOCS3可作用于胰岛素抵抗信号转导PI3K/PKB通路关键基因IRS-1,干扰其正常的酪氨酸磷酸化,阻碍胰岛素信号向下游传导。为进一步探讨虾青素酯改善模型小鼠胰岛素抵抗和慢性炎症的机制,本文进一步用qRT-PCR的方法研究了虾青素酯对炎症通路和胰岛素抵抗通路的联结基因,以及PI3K/PKB通路关键基因mRNA表达的影响。q RT-PCR结果显示,虾青素酯可显著降低IKKβ、 JNK、 iNOS、SOCS基因mRNA表达量,增加IRS-1、 PI3K、 PKB、 GLUT4基因mRNA的表达量。提示,虾青素酯可通过抑制炎症反应起到改善胰岛素抵抗的作用。本论文首次通过实验研究虾青素酯对胰岛素抵抗小鼠的慢性炎症的影响,并阐明了作用的分子机制。为虾青素酯的抗炎活性研究提供了有力的理论和实验依据：并对虾青素酯进行了毒理学安全性评价,为虾青素酯的开发利用提供科学依据。对开发天然安全的降血糖、改善胰岛素抵抗及抗炎药物具有重要意义。
【关键词】：虾青素酯 毒理学研究 胰岛素抵抗 慢性炎症
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R364.5
【目录】：

• 英文缩略词5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-17
• 前言17-27
• 1 胰岛素抵抗的定义与危害17-18
• 1.1 胰岛素抵抗的产生及危害17-18
• 1.2 胰岛素抵抗产生的分子机制18
• 2 炎症与胰岛素抵抗18-23
• 2.1 炎症在胰岛素抵抗患者的临床表现18-19
• 2.2 脂肪组织与炎症19-20
• 2.2.1 脂肪组织分泌调节炎症的细胞因子19-20
• 2.2.2 脂肪组织的炎症细胞浸润20
• 2.3 炎症因子与胰岛素抵抗20-22
• 2.3.1 TNF-α20-21
• 2.3.2 IL-621
• 2.3.3 CRP21
• 2.3.4 脂联素21-22
• 2.3.5 IL-1022
• 2.4 与胰岛素抵抗相关联的炎症作用途径22-23
• 2.4.1 IKK/NF-κB通路22-23
• 2.4.2 JNK通路23
• 2.4.3 iNOS/NO通路23
• 2.4.4 SOCS信号通路23
• 3 虾青素及虾青素酯的研究进展23-24
• 3.1 结构及性质23-24
• 3.2 生物活性研究24
• 4 立题依据和研究意义24-27
• 第一章 虾青素酯的毒理学安全性评价27-43
• 第一节 虾青素酯对小鼠的急性毒性实验27-30
• 1 实验材料27-28
• 1.1 虾青素酯27
• 1.2 实验动物27-28
• 1.3 主要仪器28
• 2 实验方法28
• 2.1 动物分组及实验设计28
• 2.2 检测指标28
• 2.3 统计学分析28
• 3 实验结果28-30
• 3.1 小鼠一般状态观察28-29
• 3.2 最大耐受量的确定29
• 3.3 体重及摄食量变化29-30
• 3.4 对脏体比的影响30
• 第二节 虾青素酯的遗传毒性实验30-35
• 1 实验材料31
• 1.1 材料31
• 1.2 实验动物31
• 1.3 主要仪器31
• 1.4 主要试剂31
• 2 实验方法31-33
• 2.1 细菌回复突变实验(Ames实验)31-32
• 2.2 小鼠骨髓微核实验32-33
• 2.3 小鼠精子畸形实验33
• 2.4 统计学分析33
• 3 实验结果33-35
• 3.1 虾青素酯对细菌回复突变实验的影响33-34
• 3.2 虾青素酯对骨髓微核的影响34
• 3.3 虾青素酯对精子畸形的影响34-35
• 第三节 大鼠30天喂养实验研究35-43
• 1 实验材料35-36
• 1.1 虾青素酯35
• 1.2 实验动物35
• 1.3 主要试剂35-36
• 1.4 实验仪器36
• 2 实验方法36-37
• 2.1 动物分组及实验设计36
• 2.2 实验指标的测定36-37
• 2.2.1 外周血象的测定36
• 2.2.2 血脂的测定36-37
• 2.2.3 肝功能指标的测定37
• 2.2.4 肾功能指标测定37
• 2.2.5 心肌损伤指标测定37
• 2.3 数据统计与分析37
• 3 结果37-41
• 3.1 对大鼠的一般行为状态影响37
• 3.2 对大鼠体重增长和食物利用率的影响37-38
• 3.3 对大鼠外周血象的影响38-39
• 3.4 对血脂的影响39
• 3.5 对大鼠肝功能的影响39-40
• 3.6 对大鼠肾功能的影响40
• 3.7 对大鼠心肌损伤的影响40-41
• 4 小结41-42
• 5 讨论42-43
• 第二章 虾青素酯改善胰岛素抵抗模型小鼠的慢性炎症43-58
• 第一节 虾青素酯改善模型小鼠的胰岛素抵抗43-49
• 1 材料与方法43-44
• 1.1 虾青素酯43
• 1.2 实验动物43
• 1.3 主要试剂43-44
• 1.4 实验仪器44
• 2 实验方法44-46
• 2.1 动物实验及分组44-45
• 2.2 空腹血糖及糖耐量的测定45
• 2.3 血清胰岛素含量的测定45-46
• 2.4 统计学分析46
• 3 实验结果46-49
• 3.1 虾青素酯降低小鼠体重和脂肪积累46-47
• 3.2 虾青素酯改善模型小鼠葡萄糖耐受量47-48
• 3.3 虾青素酯改善小鼠的胰岛素抵抗48-49
• 第二节 虾青素酯调节模型小鼠的炎症因子水平49-58
• 1 实验材料49-50
• 1.1 实验材料和动物49
• 1.2 实验试剂49-50
• 1.3 主要仪器50
• 2 实验方法50-51
• 2.1 动物实验与分组50
• 2.2 脂肪组织切片及HE染色50
• 2.3 血清炎症因子含量的检测50
• 2.4 q-RT-PCR法检测模型小鼠炎症因子mRNA的表达50-51
• 2.5 统计学分析51
• 3 实验结果51-57
• 3.1 小鼠脂肪组织切片染色结果51-52
• 3.2 虾青素酯对模型小鼠血清促炎症因子水平的影响52-54
• 3.2.1 虾青素酯降低模型小鼠血清FFA含量52
• 3.2.2 虾青素酯降低模型小鼠血清ROS水平52-53
• 3.2.3 虾青素酯降低模型小鼠血清NO水平53
• 3.2.4 虾青素酯降低模型小鼠血清中TNF-α含量53
• 3.2.5 虾青素酯降低模型小鼠血清IL-6水平53-54
• 3.2.6 虾青素酯降低模型小鼠血清CRP水平54
• 3.2.7 虾青素酯降低模型小鼠血清IL-1β水平54
• 3.3 虾青素酯对模型小鼠血清抗炎性因子水平的影响54-55
• 3.3.1 虾青素酯增加模型小鼠血清中脂联素水平54
• 3.3.2 虾青素酯增加模型小鼠血清中IL-10含量54-55
• 3.4 虾青素酯抑制小鼠促炎症因子TNF-α及IL-6基因mRNA表达的影响55-56
• 3.5 虾青素酯促进小鼠抗炎症因子PPAR-γ、IL-10及脂联素mRNA的表达56-57
• 4 小结57-58
• 第三章 虾青素酯改善模型小鼠慢性炎症的机制研究58-65
• 1 实验材料58-59
• 1.1 虾青素酯及实验动物58
• 1.2 实验试剂58
• 1.3 实验仪器58-59
• 2 实验方法59-60
• 2.1 动物实验与分组59
• 2.2 qRT-PCR分析59
• 2.3 统计学分析59-60
• 3 实验结果60-62
• 3.1 虾青素酯对模型小鼠NF-κB通路关键基因mRNA表达的影响…60-61
• 3.2 虾青素酯对模型小鼠JNK mRNA表达的影响61
• 3.3 虾青素酯对模型小鼠iNOS mRNA表达的影响61
• 3.4 虾青素酯对模型小鼠SOCS3 mRNA表达的影响61
• 3.5 虾青素酯对模型小鼠PI3K-PKB通路关键基因mRNA表达的影响61-62
• 4 小结62-63
• 5 讨论63-65
• 结论65-66
• 本论文的特色及创新之处66-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-76
• 个人简历76-77
• 硕士期间学术成果77
• 一、学术论文77
• 二、获奖情况77

【参考文献】

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本文编号：351179