亚慢性饮水型砷暴露对雌性小鼠棕色脂肪功能的影响

发布时间：2020-04-01 02:55

【摘要】：目的:砷(Arsenic,As)是一种自然界中广泛存在的类金属元素。流行病学研究表明,长期环境无机砷(Inorganic arsenic,iAs)暴露是机体发生糖脂代谢紊乱的危险因素之一,而糖脂代谢紊乱与脂肪组织功能的失调密不可分。与白色脂肪(White adipose tissue,WAT)储存过剩能量不同,棕色脂肪(Brown adipose tissue,BAT)通过线粒体中解偶联蛋白(uncoupling protein 1,UCP1)消耗机体多余能量,在维持机体糖脂代谢稳态过程中发挥关键作用。本课题组前期研究发现,iAs可以通过抑制3T3-L1细胞的关键转录调控因子过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(Peroxisome proliferator-activated receptor-γ,PPARγ)的表达抑制脂肪分化以及损伤葡萄糖摄取功能。本研究通过探讨长期iAs暴露对小鼠BAT功能的影响及相关机制,为进一步研究砷在糖脂代谢紊乱过程中的毒性机制及预防环境砷暴露所致代谢性疾病提供新的思路。研究方法:1.应用C57BL/6雌性小鼠,三次独立实验进行饮水iAs暴露处理,设立对照组、5 ppm组、20 ppm组,选取接近于人群实际暴露场景的三价iAs(iAs~(3+))和五价iAs(iAs~(5+))一比一混合,经饮水途径暴露14-17周;2.使用小动物体成分分析仪检测小鼠体脂含量;3.使用小动物体温仪监测小鼠冷暴露下体温变化,评价小鼠BAT的非颤栗性产热(Nonshivering thermogenesis,NST)功能;4.利用葡萄糖耐量实验及胰岛素耐量实验分别评价小鼠葡萄糖代谢能力和胰岛素敏感性;5.计算和评价小鼠脏器系数;6.利用病理切片HE染色观察iAs暴露后小鼠棕色脂肪细胞(Brownadipocyte,BAC)的形态改变及脂质蓄积情况;7.利用qRT-PCR技术检测iAs暴露后小鼠BAT新生分化、NST及线粒体数量相关指标的mRNA表达水平;8.利用Western Blot技术检测iAs暴露后小鼠BAT新生分化、脂解、NST、线粒体数量及功能相关指标的蛋白表达。结果:1.iAs暴露对小鼠糖脂代谢影响:葡萄糖耐量实验显示,5 ppm组小鼠在15 min时点血糖值显著高于对照组(p0.05);胰岛素耐量实验显示,5 ppm组小鼠在60 min和120 min时点血糖值显著高于对照组(p0.05),20 ppm组小鼠在120 min时点血糖值显著高于对照组(p0.05);2.脏器系数分析:与对照组相比,5 ppm组BAT重量显著增加(p0.05);3.病理切片HE染色分析:5 ppm组小鼠BAC出现脂滴蓄积,细胞增大;4.iAs暴露对BAT新生分化相关指标表达影响:5 ppm组BAT分化相关基因Pparg,Pparg1,Pparg2,Prdm16的mRNA和蛋白水平显著低于对照组(p0.05);5.iAs暴露对BAT的NST功能及线粒体功能相关指标表达影响:与对照组相比,5 ppm组中Ucp1,Dio2,Elovl3,Elovl6,Cox8b,Cox7a1,Cidea及Ppargcα的mRNA表达水平显著降低(p0.05),UCP1、COX IV和NDUFS4蛋白水平也显著降低(p0.05);6.iAs暴露对BAT脂解相关指标表达影响:与对照组相比,5 ppm组BAT脂解酶ATGL的表达减少(p0.05)。结论:iAs可引起小鼠对冷耐受能力降低,BAT出现脂滴质蓄积现象。可能机制是iAs可抑制PPARγ和PRDM16的表达,影响BAC分化新生,减少成熟的BAC的数量;同时,iAs抑制PGC-1α,COXIV和NDUFS4的表达,引起BAT中线粒体数量减少,氧化磷酸化功能减弱,UCP1表达降低,引起非颤栗性产热功能降低;iAs还可抑制BAT的脂解功能,最终引起BAT白色化。
【学位授予单位】：中国医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R114

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