高脂日粮诱导不同肥胖表型大鼠肝脏线粒体能量代谢差异及丁酸钠干预研究

发布时间：2020-03-24 09:43

【摘要】：肥胖是能量摄入大于能量消耗的代谢性疾病,并伴随着氧化应激现象。线粒体是细胞能量代谢与自由基产生的主要场所,也是自由基攻击的靶细胞器。线粒体功能异常与肥胖、非酒精性脂肪肝、高血脂等代谢性疾病的发生发展密切相关。不同肥胖表型个体—肥胖易感(obesity prone,OP)与肥胖抵抗(obesity resistant,OR),在线粒体氧化还原稳态和能量代谢方面的差异尚不清楚。丁酸是肠道菌群发酵后的天然产物,与钠结合形成丁酸钠(sodium butyrate,NaB)。研究证实,丁酸钠能够提高线粒体抗氧化酶活性,改善线粒体功能,影响机体能量代谢,但具体机制尚不明确。本研究拟通过高脂日粮诱导建立不同肥胖表型大鼠,比较分析其肝脏线粒体氧化还原稳态和能量代谢的周期性变化规律,通过丁酸钠干预进一步明确丁酸钠对不同肥胖表型大鼠氧化还原稳态及能量代谢的调节机制和剂量效应。SD大鼠高脂饲喂8周后,按照体重上30%和下30%分为OP组和OR组,在高脂饲喂的第8周、第14周和第20周采样分析。测定体增重、脏器指数、代谢活动等表观指标;分析血脂和氧化还原相关指标;测定肝脏线粒体抗氧化酶(GSH-Px、Mn-SOD)活性和线粒体能量代谢(乙酰辅酶A、NADH/NAD~+比值、ATP和线粒体膜电位)相关指标。结果显示,8周高脂饲喂引起OP大鼠肝脏线粒体抗氧化酶活性显著降低和ROS生成增多,促发氧化应激,同时伴随线粒体氧化磷酸化异常,膜电位降低和ATP生成减少,且随着饲喂周期的延长机体能量消耗降低,导致血脂升高和体重增加。与之相反,在整个实验周期内,OR大鼠由于具有较高的线粒体抗氧化酶活性和正常的氧化还原稳态,有利于能量利用和ATP生成,通过增加能量消耗,改善了由高脂日粮摄入引起的血脂异常及体重升高。推测OP和OR大鼠在高脂饲喂初期线粒体氧化还原稳态的差异是其表型差异的重要原因。高脂饲喂8周建立OP和OR大鼠模型后,在高脂日粮中分别添加4%、5%、6%丁酸钠干预12周。结果发现,丁酸钠可提高肝脏线粒体抗氧化酶(GSH-Px、Mn-SOD)活性,T-AOC以及GSH/GSSG比值,降低ROS水平和MDA含量,增强了机体抗氧化能力,其作用机制是通过调节肝脏GSK-3β/Nrf2抗氧化通路,抑制GSK-3βmRNA和蛋白表达,增强Nrf2 mRNA和蛋白表达,上调下游抗氧化基因NQO1、HO-1 mRNA表达水平。同时,丁酸钠对肝脏线粒体有保护作用,能显著提高线粒体DNA拷贝数、TFAM mRNA表达和蛋白水平,促进PGC-1α表达,进而激活PPARα和PPARγ及其下游脂分解相关基因表达。此外,丁酸钠通过增强肝脏线粒体能量代谢,促进脂肪酸β氧化,有效降低肥胖大鼠体增重,改善了机体代谢活动、血脂水平、血液激素水平等表观指标。此外,丁酸钠对OP组和OR组大鼠干预存在剂量效应,即6%丁酸钠对OP组和4%丁酸钠对OR组干预效果最为显著。
【图文】：

体增重,大鼠,易感,对照组

图 3-1 高脂日粮对 OP 和 OR 大鼠体增重的影响Fig. 3-1 Effects of HFD on body weight gain in OP and OR ratsSE 表示，n=7；Con：对照组，，OP：肥胖易感组，OR：肥胖抵抗组；图著（P<0.05），#表示与 OP 组间差异性显著（P<0.05）。

能量摄入,能量消耗,耗氧量,采食量

图 3-2 高脂日粮对 OP 和 OR 大鼠采食量（a）、能量摄入（b）、能量消耗（c）、耗氧量（d, e, f）和活动量（g, h, i）的影响Fig. 3-2 Effects of HFD on food intake(a), energy intake(b), energy expenditure(c), oxygenconsumption(d, e, f) and activity(g,h,i) in OP and OR rats—
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R589.2

【参考文献】