转录因子Nrf2对高脂饮食诱导小鼠肝脏胰岛素抵抗的影响及机制

发布时间：2017-04-29 13:18

  本文关键词：转录因子Nrf2对高脂饮食诱导小鼠肝脏胰岛素抵抗的影响及机制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD）是一种组织学上表现为肝脏脂肪变性的临床病理综合征，但应排除酒精性、感染性、药物性和先天性代谢异常等继发因素，其疾病谱包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis, NASH）及其进展而来的肝硬化和肝癌[1]。目前观点认为，单纯性脂肪肝属于良性病变，而NASH则可以进展至肝脏纤维化、肝硬化和肝癌[2]，但是NASH的发病机制至今尚未完全阐明。胰岛素抵抗在NASH患者中普遍存在，进一步发现肝脏胰岛素抵抗可以先于外周胰岛素抵抗出现[3]，因此，延缓或阻止肝脏胰岛素抵抗的发生和进展，则有可能成为治疗NASH的重要靶点。但是目前有关肝脏胰岛素抵抗的确切发病机制，仍有待于进一步研究。 肝脏胰岛素作用主要是通过IR/IRS/PI3K/Akt信号通路发挥作用。正常情况下，胰岛素可以通过抑制糖原异生和肝脏糖原分解，从而调节肝脏糖原输出，而在肝脏胰岛素抵抗状态下，此种抑制作用受损导致高血糖和代偿性高胰岛素血症[4]。大量研究证实，氧化应激是高脂饮食诱导肝脏胰岛素抵抗发生的关键机制。脂质过氧化产物和氧化应激导致的DNA损伤产物，如4HNE和8羟基脱氧鸟苷，与胰岛素抵抗严重程度呈现正相关[5]。另外，有证据提示脂质过氧化产物还可以激活炎症信号通路IKK/NF-κB并促进炎症因子TNFα和IL-6等的释放，间接诱导胰岛素抵抗。和健康人群相比，NASH患者ROS表达和炎症因子水平都明显增加[6]。事实上，脂质过氧化产物和炎症因子具有协同作用，它们可以通过促使胰岛素信号通路关键蛋白的磷酸化而触发胰岛素抵抗的发生。 转录因子NF-E2相关因子2（NF-E2-related factor2，Nrf2）是细胞防御氧化应激反应的重要转录因子，它可以与抗氧化反应元件(antioxidant-response element,ARE)结合，上调抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的表达，增强细胞的抗氧化能力[7]。最近研究认为Nrf2是细胞抗氧化反应的中枢调节者，Nrf2能够维持细胞内的氧化平衡，降低细胞对死亡信号的敏感性，在细胞抵御外源性或内源性的氧化应激的机制中起重要作用[8]。但目前关于Nrf2在肝脏胰岛素抵抗中的作用仍然不是很清楚。 因此本研究利用Nrf2基因敲除小鼠，通过高脂饮食诱导肝脏胰岛素抵抗，探讨其发生的相关具体机制。 目的 本实验采用高脂饮食制备小鼠肝脏胰岛素抵抗动物模型，观察氧化应激对肝脏细胞转录因子Nrf2核转位的影响，研究敲除Nrf2对肝脏胰岛素信号通路（IRS/Akt）和炎症信号通路（IKK/NF-κB）的影响，为以Nrf2为靶点进行肝脏胰岛素抵抗的防治提供新的实验基础和理论依据。 方法 1、Nrf2基因敲除（Nrf2-null）和野生型（WT）ICR雄性小鼠各10只，随机分为WT组（n=5）、WT高脂饮食组（WT+HFD）（n=5）、Nrf2-null组（n=5）和Nrf2-null高脂饮食组（Nrf2-null+HFD）（n=5），喂养8周，每周记录体重变化，8周末，空腹12h，腹腔注射戊巴比妥钠麻醉后，称取肝脏重量；生化法检测肝脏甘油三酯（triglyceride, TG）含量；分光光度法检测肝脏丙二醛（malondialdehyde, MDA）和谷胱甘肽水平（glutathione, GSH）；Western-blot法检测肝脏Nrf2、Nqo1等的表达变化；肝脏组织HE染色观察肝脏病理学改变。 2、Nrf2基因敲除（Nrf2-null）和野生型（WT）ICR雄性小鼠各10只，随机分为WT组（n=5）、WT高脂饮食组（WT+HFD）（n=5）、Nrf2-null组（n=5）和Nrf2-null高脂饮食组（Nrf2-null+HFD）（n=5），喂养8周，每周记录体重变化，8周末空腹12h行腹腔注射葡萄糖耐量实验；生化法检测空腹血清血糖；分光光度法检测肝脏丙二醛（malondialdehyde, MDA）和谷胱甘肽（glutathione, GSH）水平；ELISA和RT-PCR检测肝脏TNF-α和IL-6mRNA和蛋白表达；Western blot法检测肝脏NF-κB、IRS1、Akt、GSK-3β、FoXO1等表达的变化。 结果 1．8周末，高脂饮食组小鼠体重显著高于普通饮食组（P0.05），且Nrf2-null高脂饮食小鼠体重高于WT高脂饮食小鼠，但二者差异无统计学意义（P0.05）。生化结果显示，高脂饮食组小鼠肝脏重量和肝脏TG含量显著高于普通饮食组（P0.05），且Nrf2-null高脂饮食小鼠显著高于WT高脂饮食小鼠（P0.05）。肝脏组织学显示，和普通饮食组小鼠相比，WT高脂饮食小鼠肝脏组织学结构紊乱，肝细胞出现明显的脂肪沉积，表现为肝细胞大疱性脂肪变性；Nrf2-null小鼠肝脏肝细胞呈现气球样变性，伴小叶静脉周围及肝细胞周围大量炎症细胞浸润。 2．8周末，高脂饮食组小鼠肝脏MDA显著高于普通饮食组小鼠（P0.05），GSH水平显著低于高脂饮食组小鼠（P0.05），而且Nrf2-null高脂饮食组小鼠肝脏MDA水平显著高于WT高脂饮食组（P0.05），GSH水平显著低于WT高脂饮食组小鼠（P0.05）。Western Blot结果显示，Nrf2-null组小鼠肝脏无明显Nrf2总蛋白的表达，WT高脂饮食组小鼠肝脏Nrf2总蛋白表达和WT普通饮食组未见明显变化，而WT高脂饮食组小鼠肝脏Nrf2胞核蛋白表达显著高于WT普通饮食组；Nqo1表达在Nrf2-null小鼠中显著减少，而WT高脂饮食组小鼠肝脏Nqo1表达显著高于WT普通饮食组小鼠。 3．8周末，高脂饮食组小鼠空腹血糖显著高于普通饮食组（P0.05），Nrf2-null高脂饮食组小鼠空腹血糖高于WT高脂饮食组小鼠，但差异无统计学意义（P0.05）。腹腔注射葡萄糖耐量实验结果显示，高脂饮食组小鼠15min、30min、60min血糖和AUC显著高于普通饮食小鼠（P0.05），且Nrf2-null高脂饮食组小鼠显著高于WT高脂饮食组小鼠（P0.05）。Western-Blot结果显示，肝脏总IRS-1和Akt在各组间无明显差异，WT高脂饮食组小鼠肝脏p-IRS1（Tyr）、p-Ak（tSer307）、p-GSK-3β和p-FoXO1表达较WT组减少，且Nrf2-null+HFD组p-IRS（1Tyr）、p-Akt（Ser307）、p-GSK-3β和p-FoXO1表达较WT高脂饮食组显著减少。 4．8周末，ELISA和RT-PCR结果显示，高脂饮食组小鼠肝脏TNFα和IL-6显著高于普通饮食组小鼠，而Nrf2-null高脂饮食组小鼠肝脏TNFα和IL-6水平显著高于WT高脂饮食组。Western Blot结果显示，NF-κB总蛋白在各组表达无明显差异，而WT高脂饮食组小鼠肝脏NF-κB胞核蛋白表达明显高于普通饮食组，且Nrf2-null高脂饮食组小鼠肝脏NF-κB胞核蛋白表达明显高于WT高脂饮食组。 结论 8周高脂饮食诱导小鼠出现明显氧化应激，证实在氧化应激条件下肝脏转录因子Nrf2发生核转位，发挥其抗氧化的作用。同时也证实，8周高脂饮食可以诱导小鼠肝脏NF-κB信号通路活化并导致胰岛素抵抗的发生，而敲除Nrf2后，由于NF-κB信号通路活化和炎症因子释放加重，从而导致肝脏胰岛素抵抗程度进一步加重，为以Nrf2为靶点治疗和预防NASH提供新的理论基础和实验依据。
【关键词】：NASH Nrf2 胰岛素抵抗 氧化应激 NF-κB
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R575.5
【目录】：

• 缩略语表4-6
• 中文摘要6-10
• Abstract10-15
• 前言15-16
• 文献回顾16-33
• 实验一 敲除 Nrf2 加重高脂饮食诱导小鼠肝脏氧化应激水平33-42
• 引言33-34
• 1 材料34
• 2 方法34-37
• 3 结果37-40
• 4 讨论40-42
• 实验二 转录因子 Nrf2 对小鼠肝脏胰岛素抵抗的影响及其机制42-53
• 引言42-43
• 1 材料43
• 2 方法43-46
• 3 结果46-50
• 4 讨论50-53
• 小结53-54
• 参考文献54-65
• 个人简历和研究成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 Metin Basaranoglu;G銉kcen Basaranoglu;Hakan Sentürk;;From fatty liver to fibrosis:A tale of “second hit”[J];World Journal of Gastroenterology;2013年08期

  本文关键词：转录因子Nrf2对高脂饮食诱导小鼠肝脏胰岛素抵抗的影响及机制，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：334956