脂毒性对垂体功能的影响

发布时间：2018-05-29 08:32

本文选题：高胆固醇血症 + 高胆固醇饮食　；参考：《山东大学》2016年博士论文

【摘要】：研究背景：西方饮食(Western diet)是指饮食中富含胆固醇及饱和脂肪,而相对缺少纤维,水果及蔬菜的一种饮食。这类饮食可以引起心血管疾病、肥胖及糖尿病。胆固醇是一种重要的脂质成分。目前,大多数研究主要关注西方饮食对机体的危害,而相对缺少对单纯胆固醇作用的探讨。有研究报道,脂质可以沉积在许多非脂肪组织,包括：肝脏、心脏、胰腺、肾脏,甚至下丘脑,进而导致各器官功能障碍。Araujo RL及Sanchez-Garrido MA等的研究发现,血清垂体激素水平与高猪油饮食之间存在着密切相关性。但是,单纯过量高胆固醇摄入能否影响垂体功能尚无报道。垂体(Pituitary gland)位于颅底蝶鞍内,按照胚胎学发生和组织学特点,可分为腺垂体(Adenohypophysis)和神经垂体(Neurohypophysis)两部分,也有人将其分为前叶(Anterior lobe)、中间部(Intermedia lobe)、后叶(Posterior lobe)三部分,是人体重要的神经内分泌器官。垂体的主要功能是合成和分泌不同类型的垂体激素。其中,促甲状腺激素(Thyroid-stimulating hormone,TSH),促卵泡激素(Follicular stimulating hormone,FSH)、黄体生成激素(Luteinizing hormone,LH)、促肾上腺皮质激素(Adrenocorticotropin,ACTH)均由垂体前叶嗜碱性粒细胞分泌。FSH及LH又称促性腺激素(Gonadotropic hormone, GnH)。TSH, FSH及LH均含有α亚基和β亚基,其中,β亚基具有激素特异性和生物学活性。上述垂体激素在身体代谢平衡中起着重要作用。例如,TSH控制着机体的能量代谢,FSH和LH对生殖功能起着重要作用,ACTH参与机体的应激反应。因此,维持垂体前叶结构和功能的正常对人类健康极为重要。胆固醇是构成细胞膜的重要组成成分。过量胆固醇沉积会影响细胞膜的稳定性和流动性,进而导致细胞功能障碍。然而,高胆固醇饮食是否会导致过量胆固醇沉积于垂体,进而导致垂体功能紊乱尚不清楚。本研究中,我们分别通过高胆固醇喂养大鼠模型与流行病学调查研究来综合评估血清胆固醇水平与垂体激素水平的相关性,并初步探讨高胆固醇饮食对垂体的影响。目的：1、观察高胆固醇饮食大鼠血清垂体激素水平的动态变化,分别从大体及显微水平探讨高胆固醇饮食对垂体形态学及潜在功能的影响。2、通过流行病学调查研究探讨高胆固醇血症与血清垂体激素水平之间的相关性。研究方法：(一)动物研究1、动物分组与造模：雄性Sprague-Dawley大鼠40只(180±10g,6周龄),适应性饲养一周后,随机将其分为2组,(1)普通饮食组(n=20)：100%基础饲料(NC组,3.37 kcal/g);(2)高胆固醇饮食组(n=20)：98.7%基础饲料+1%胆固醇+0.3%胆酸钠(HC组,3.24kcal/g),共喂养28周。造模过程中分别于第0、4、28周经锁骨下静脉抽取大鼠空腹血,于28周处死大鼠,同时留取空腹静脉血和垂体组织。2、血脂与血糖的评估：高胆固醇喂养0、4、28周大鼠血清总胆固醇(Total cholesterol, TC)、低密度脂蛋白胆固醇(Low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)、甘油三酯(Triglyceride, TG)以及空腹血糖(Fasting plasma glucose, FPG)均由全自动生化分析仪测定。3、血清垂体激素水平评估：通过ELISA检测高胆固醇造模0、4、28周时大鼠血清TSH、FSH、LH、ACTH水平的动态变化。4、垂体组织内脂质含量评估：应用酶法测定垂体组织内总胆固醇、游离胆固醇、甘油三酯及游离脂肪酸含量。5、垂体形态结构影响的评估：观察高胆固醇造模28周时大鼠垂体大体形态变化,并通过HE染色观察垂体组织内嗜碱性粒细胞的变化。6、垂体内激素含量的评估：通过ELISA检测高胆固醇造模28周时大鼠垂体组织内TSH、FSH、LH及ACTH含量变化。7、垂体激素mRNA水平表达的评估：通过Real time-PCR检测大鼠垂体内TSHp、FSHβ、LHβ及ACTH的mRNA水平变化。8、垂体激素蛋白水平表达的评估：通过免疫组化的方法检测垂体组织内TSHβ、 FSHβ、LHp及ACTH蛋白水平的变化。(二)流行病学调查研究1、研究对象：2011年6月至11月,对山东省泰安市宁阳县居住时间≥5年,年龄≥40岁的常住居民进行流行病学调查,严格按照纳入排除标准,并按照年龄、血糖、血压分层,最终,共有137名中年男性纳入分析。2、分析指标：测量身高、体重、腰臀围、血压,并通过现场调查问卷询问其既往病史。所有入选者于夜间12时后禁食,第二天清晨抽取空腹静脉血,血清TC、TG、 LDL-C、FPG应用全自动生化分析仪(OLYMPUS AU5400, Olympus, Japan)及配套试剂测定。使用Hemoglobin测试系统(VARIANT Ⅱ, Bio Rad Laboratories, USA)检测HbA1c。血清TSH、FSH、LH、ACTH水平使用罗氏(Cobas E601;Roche,Basel, Switzerland)检测。(三) 统计学方法：采用SPSS180软件进行统计学分析。计量变量采用均数±标准差或中位数(四分位数间距)表示,两组间均数的比较采用t检验或Mann-Whitney U检验分析,相关性采用Pearson相关及偏相关分析。P0.05具有统计学差异。结果：1、高胆固醇饮食升高大鼠血脂水平与普通饮食组相比,造模4周时,高胆固醇饮食组的大鼠血清TC水平无明显变化(P0.05),28周时升高了70%(P0.01)；LDL-C分别升高了1.8倍(造模4周,P0.05)和3.6倍(造模28周,P0.01)；血清TG、FPG两组间均无统计学差异。2、高胆固醇饮食升高大鼠血清TSH、FSH、LH水平造模0周时,两组大鼠的血清TSH、FSH、LH及ACTH无明显差别。然而,随着造模时间的延长,喂养4、28周时高胆固醇饮食组的大鼠血清TSH水平较普通饮食组显著升高,并呈现时间依赖性(4周P0.05；28周P0.01)。造模4周时,两组大鼠血清FSH及LH水平无明显差异(均P0.05),而造模28周时,高胆固醇饮食组的大鼠血清FSH及LH水平较普通饮食组显著升高(均P0.05)。两组大鼠的血清ACTH水平在造模4、28周无明显差别(均P0.05)。3、高胆固醇饮食引起大鼠垂体大体形态及组织学形态改变造模28周时,与普通饮食组相比,高胆固醇饮食组的大鼠垂体体积有所增大,相对垂体重量显著增加(P0.05)。HE染色结果显示：光镜下普通饮食组的大鼠垂体组织内富含丰富的毛细血管,包括：嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞及嫌色细胞,其中嗜酸性粒细胞约占55-80%。而高胆固醇饮食组的大鼠垂体组织内嗜碱性粒细胞数量较普通饮食组有所增加,嗜酸性粒细胞数量有所减少。4、高胆固醇饮食增加大鼠垂体内脂质含量不同饮食喂养28周时,高胆固醇饮食组的大鼠垂体内总胆固醇及游离胆固醇含量较普通饮食组分别升高了1.4倍(P0.01)和1.3倍(P0.05),垂体内甘油三酯及游离脂肪酸含量两组间的差别无统计学意义。这表明在血清胆固醇水平升高的同时,垂体组织的胆固醇沉积也明显增加。5、大鼠垂体内TC含量和血清TSH、FSH、LH水平分别呈显著正相关对两组大鼠垂体内TC含量和血清TSH、FSH、LH、ACTH水平进行Pearson相关分析,结果显示TC与TSH.FSH.LH分别呈显著正相关(r=0.648,P=0.023；r=0.650,P=0.022；r=0.648,P=0.023)；TC与ACTH无明显相关性(r=0.326,P=0.300)。6、高胆固醇饮食升高大鼠垂体组织内TSHp、FSHp、LHp的表达Real-time PCR检测显示,与普通饮食组相比,高胆固醇饮食组的大鼠垂体内TSHβ(P0.01)、FSHβ(P'0.01)、LHβ(P0.05)的转录水平均明显升高,ACTH的转录水平变化不明显(P0.05)。免疫组化染色及定量结果验证,大鼠垂体内TSHβ、FSHβ、LHp及ACTH的蛋白水平与转录水平结果一致。7、高胆固醇饮食增加垂体组织内TSH、FSH、LH的含量ELISA结果显示,与普通饮食组相比,高胆固醇饮食组的大鼠垂体组织内TSH、 FSH、LH的含量分别升高了3.1倍(P0.01),1.8倍(P0.01)和1.4倍(P0.05),ACTH的含量无明显变化(P0.05)。8、高胆固醇血症导致血清TSH、FSH、LH水平升高,ACTH水平下降流行病学调查结果显示,与正常对照组相比,高胆固醇血症患者血清TSH(P= 0.001).FSH(P0.001)、LH(P=0.027)的水平显著升高,血清ACTH水平显著下降(P=0.03)。对两组人群血清TC和血清TSH、FSH、LH、ACTH水平进行Pearson相关及偏相关分析。结果均显示,血清TC与TSH、FSH、LH分别呈显著正相关,与ACTH无明显相关性。结论：1.过量胆固醇摄入升高大鼠血清LDL-C的水平,同时可增加垂体组织内脂质沉积。2.过量胆固醇摄入升高血清TSH、FSH和LH水平,改变垂体的形态结构,并伴随垂体内TSHβ、FSHβ、LHβ表达的升高。3.高胆固醇血症与血清垂体前叶嗜碱性粒细胞激素水平存在密切相关性。研究背景：高甘油三酯血症(Hypertriglyceridemia)是指血中甘油三酯(Triglyceride,TG)水平超过正常值范围。目前,高甘油三酯血症已经严重危害人类的健康。前期研究报道,循环中高甘油三酯水平可以导致大量甘油三酯和游离脂肪酸在非脂肪组织异位沉积,继而造成组织细胞的慢性损伤,最终引起靶器官的功能障碍,这种现象被称为脂毒性(Lipotoxicity)。脂毒性与疾病的关系已引起国内外广泛关注,尤其是脂毒性在一些代谢性疾病,如糖尿病、非酒精性脂肪肝等发病机制中的研究尤为突出。我们的前期研究发现,脂毒性可以导致大鼠甲状腺的功能异常。血清甲状腺激素水平受到垂体的控制和调节,但是,到目前为止,垂体是否也受到脂毒性的影响尚无报道。垂体(Pituitary gland)是人体重要的神经内分泌器官,包括前叶(Anterior lobe)、中间部(Intermedia lobe)、后叶(Posterior lobe)三部分。它的主要功能是合成和分泌不同类型的垂体激素,同时控制着机体多种内分泌器官的功能。机体中存在三条经典而成熟的垂体轴,包括：垂体-甲状腺轴,垂体-性腺轴和垂体-肾上腺轴。其中,垂体-甲状腺轴激素包括促甲状腺激素(Thyroid-stimulating hormone,TSH)和甲状腺激素,控制着甲状腺功能及保持机体代谢平衡。例如,血清中甲状腺激素水平直接受到下丘脑-垂体-甲状腺轴的调节。垂体作为血清甲状腺激素水平的复杂的生物感应器,根据血清甲状腺激素水平的反馈作用及时调节血清TSH水平。垂体-性腺轴激素包括卵泡刺激素(Follicular stimulating hormone, FSH)、黄体生成素(Luteinizing hormone,LH)、睾酮(Testosterone,T)和雌二醇(Estradiol,E2),控制着性腺功能及维持机体重要的生殖功能。垂体-肾上腺轴激素包括促肾上腺皮质激素(Adrenocorticotropin,ACTH)和皮质醇(Cortisol,COR),控制着肾上腺功能及参与应激反应。因此,维持各个垂体轴激素水平的正常对人类健康极为重要。本研究中,我们首先通过流行病学调查研究评估血清甘油三酯水平与垂体激素水平的相关性。其次,为了验证临床现象和进一步探讨脂毒性对垂体轴功能的影响,我们建立了高甘油三酯血症大鼠模型,动态观察大鼠血清垂体激素及靶腺激素水平的变化,同时观察大鼠垂体组织中垂体激素的RNA及蛋白表达。本研究结果充分提示,脂毒性对全身脏器的损害具有广泛性,垂体可能是脂毒性损害的另一个靶器官。目的：1、通过流行病学调查研究探讨高甘油三酯血症与血清垂体激素水平之间的相关性。2、观察高脂饮食大鼠血清垂体激素及靶腺激素水平的动态变化,明确脂毒性对垂体潜在功能的影响。研究方法：(一)流行病学调查研究1、研究对象：2011年6月至11月,对山东省泰安市宁阳县居住时间≥5年,年龄≥40岁的常住居民进行流行病学调查,严格按照纳入排除标准,并按照年龄、血糖、血压分层,最终,共有90名中年男性纳入分析。2、分析指标：通过现场调查问卷询问既往病史,同时测量身高、体重、腰臀围、血压,夜间12时后禁食,次晨8：00至10：00抽取空腹静脉血,应用全自动生化分析仪(OLYMPUS AU5400, Olympus, Japan)及配套试剂测定血清T C、TG、LDL-C、FPG;使用Hemoglobin测试系统(VARIANT Ⅱ, Bio Rad Laboratories, USA)检测HbA1c；使用罗氏(Cobas E601;Roche, Basel, Switzerland)检测血清TSH、FT3 (free triiodothyronine)、FT4 (free thyroxine_、FSH、LH、T、ACTF、COR水平。(二)动物研究1、动物分组与造模：雄性Sprague-Dawley大鼠40只(180±10 g,6周龄),适应性喂养一周后,随机分为2组,1)普通饮食组(n=20)：100%基础饲料(NC组,3.37kcal/g);2)高脂饮食组(n=20)：85%基础饲料+15%猪油(HF组,4.14kcal/g)喂养28周。喂养过程中分别于第0、4、28周经锁骨下静脉穿刺抽取空腹血,28周处死时留取空腹血和垂体组织。2、血脂与血糖的评估：高脂造模0、4、28周大鼠血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、甘油三酯(TG)、空腹血糖(FPG)均由全自动生化分析仪测定。3、血清垂体激素及靶腺激素水平的评估：应用ELISA检测高脂喂养0、4、28周时大鼠血清TSH、T3、T4、FSH、LH、T、ACTH及COR水平的变化。4、垂体组织内脂质含量的评估：应用酶法测定垂体组织内甘油三酯、游离脂肪酸、总胆固醇及游离胆固醇的含量。5、组织内垂体激素含量的评估：应用ELISA检测高脂造模28周时大鼠垂体组织内TSH、FSH、LH及ACTH含量变化。6、垂体激素mRNA水平表达的评估：通过Real time-PCR检测大鼠垂体内TSHβ、FSHβ、LHβ及ACTH在nRNA水平变化。7、垂体激素蛋白水平表达的评估：通过免疫组化的方法检测TSHβ、FSHβ、LHβ及ACTH在垂体组织蛋白水平的变化。(三)统计学方法：采用SPSS 18.0(Chicago, IL, USA)软件包进行统计学分析,计量资料采用均数±标准差或中位数(四分位数间距)表示,两组间均数的比较采用t检验或Mann-Whitney U检验分析,相关性采用Pearson相关、偏相关、多元线性回归以及一般线性模型分析。P0.05具有统计学差异。结果：1、高甘油三酯血症与血清TSE、FSH、LH水平分别呈正相关,与ACTH水平呈负相关流行病学调查研究结果显示,与正常对照组相比,高甘油三酯血症患者的血清TSH水平升高了51.7%(P0.01),伴随着血清FT4水平显著下降(P0.05)。血清FSH和LH水平分别升高了25.9%(P0.05)和24.4%(P0.01),伴随着T水平显著下降(P0.001)。血清ACTH水平显著下降(P0.001),伴随着COR水平明显升高(P0.05)。这表明高甘油三酯血症与垂体轴激素水平存在相关性。对两组人群血清TG和TSH、FSH、LH、ACT H水平分别进行Pearson相关、偏相关及多元线性回归分析,结果均显示血清TG与TSH、FSH、LH水平分别呈显著正相关,TG与ACTH水平呈显著负相关。一般线性模型结果显示,随着血清TG水平逐渐增加,TSH(P=0.001)、FSH(P=0.013)及LH(P=0.004)水平逐渐升高,ACTH水平逐渐下降(P0.001)。2、高脂饮食增加大鼠体重,升高血脂造模0周时,两组大鼠的体重无明显差别。从造模18周开始,与普通饮食组比,高脂饮食组的大鼠体重显著增加(P0.05)。造模4、28周,血清甘油三酯水平分别升高了61.8%(造模4周,P0.05)和77.9%(造模28周,P0.01)。血清TC、LDL-C、 FPG两组间均无统计学差异。3、高脂饮食增加大鼠垂体内脂质含量造模28周时,与普通饮食组相比,高脂饮食组的大鼠垂体内甘油三酯及游离脂肪酸含量分别升高了1.7倍和1.3倍(均P0.05)。垂体内总胆固醇及游离胆固醇含量两组间无统计学差异。这表明在血清甘油三酯水平升高的同时,垂体组织内甘油三酯和游离脂肪酸的沉积也明显增加。4、高脂饮食升高TSHβ的mRNA及蛋白表达ELISA结果显示,与普通饮食组相比,高脂饮食组的大鼠垂体内TSH的含量升高了207.3%(P0.01)。Real-time PCR检测显示,与普通饮食组相比,高脂饮食组的大鼠垂体内TSHp的转录水平升高了3.1倍(P0.01)。免疫组化的结果验证,大鼠垂体内TSHp的蛋白水平与转录水平结果一致。5、高脂饮食改变大鼠垂体-甲状腺轴激素水平造模0周时,两组大鼠血清TSH、T3、T4均无明显差异(均P0.05)。造模4周时,高脂饮食组的大鼠血清TSH水平较普通饮食组升高了1.9倍,同时伴随着T3水平升高(均P0.05),T4水平两组间的差别无统计学意义。造模28周时,高脂饮食组的大鼠血清TSH较普通饮食组升高了3倍,同时伴随着T4水平下降(均P0.01),T3水平两组间的差别无统计学意义。6、高脂饮食对垂体-性腺轴及垂体-肾上腺轴的影响造模28周时,普通饮食组和高脂饮食组的大鼠垂体内FSH、LH、ACTH的含量,FSHβ、LHβ、ACTH的mRNA及蛋白表达均无明显差异(均P0.05)。无论造模4周还是28周,血清垂体-性腺轴及垂体-肾上腺轴的激素水平两组间均无统计学差异(均P0.05)。结论：1.高脂饮食在增加血清中及垂体内甘油三酯含量的同时,可以改变垂体-甲状腺轴激素水平,并伴随TSHβ mRNA及蛋白表达的升高。2.高甘油三酯血症与垂体轴,尤其是垂体-甲状腺轴激素水平具有密切相关性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R151.41;R584

【参考文献】