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目的:本研究旨在观察亮氨酸或限能干预对高脂饲料喂养大鼠胰岛素抵抗、脂代谢、血清胆汁酸水平、胆汁酸代谢相关基因和蛋白表达的影响,进一步探讨胆汁酸代谢与胰岛素抵抗或2型糖尿病的关系,为2型糖尿病的营养膳食干预提供新的方向和理论依据。方法:32只雄性成年SD大鼠按体重随机分为正常对照组(ND)、高脂对照组(HFD)、80%限能干预组(HFD+CR)、1.5%亮氨酸干预组(HFD+Leu)。干预时间为32周,实验结束前,实施葡萄糖耐量试验(OGTT)和胰岛素耐量试验(ITT),根据各时间点血糖值计算曲线下面积(AUC)评价各组大鼠胰岛素敏感性。实验结束后,大鼠断头处死,收集血清和组织样本,采用试剂盒测定血清胰岛素和葡萄糖水平,计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。比色法检测血清及肝脏中总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平;实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)测定大鼠肝脏中胆汁酸及胆固醇代谢相关基因mRNA的表达,包括胆汁酸合成调节基因肝X受体(LXRα)、法尼酯X受体(FXR)、胆汁酸合成经典途径关键酶胆固醇7α羟化酶(CYP7A1)、替代途径关键酶胆固醇27α羟化酶(CYP27A1)、胆固醇逆向转运调控基因ATP结合盒转运体(ABCs)ABCA1、ABCG1、ABCG5、ABCG8;Western blot检测肝脏胆汁酸合成相关蛋白CYP7A1、CYP27A、胆固醇合成关键蛋白固醇调节元件结合蛋白-2(SREBP-2)、羟甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGCR)的表达;超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)测定大鼠血清中17种胆汁酸的水平。结果:1.大鼠体重和能量摄入量(1)从第5周至实验结束,ND组大鼠与HFD组大鼠体重均有显著性差异,HFD组显著升高(p<0.05);从第13周至实验结束,HFD组大鼠和HFD+Leu组大鼠体重均有显著性差异,HFD+Leu组显著降低(p<0.05);从第3周至实验结束,HFD+CR组大鼠体重始终显著低于HFD组(p<0.05)。(2)从第3周至实验结束,ND组和HFD组大鼠能量摄入量均有显著性差异,HFD组显著升高(p<0.05);与HFD组相比,HFD+Leu组大鼠能量摄入量基本没有显著性差异;HFD+CR组能量摄入量为HFD组的80%。2.大鼠空腹血糖、胰岛素水平及胰岛素敏感性(1)高脂喂养32周,HFD组大鼠空腹血糖水平、血清胰岛素水平和胰岛素抵抗指数HOMA-IR显著高于ND组(p<0.05),大鼠胰岛素抵抗模型建立成功;与HFD组大鼠相比,HFD+Leu组大鼠HOMA-IR显著降低(p<0.05),其它指标没有显著改变;HFD+CR组大鼠上述三项指标均显著降低(p<0.05),大鼠糖脂代谢异常及胰岛素抵抗得到改善。(2)实验结束前,各组大鼠禁食后进行ITT试验,与ND组大鼠相比,HFD组大鼠AUC显著升高(p<0.05),大鼠出现胰岛素耐量异常;与HFD组大鼠相比,HFD+CR组AUC显著降低(p<0.05),大鼠胰岛素耐量异常得以改善,HFD+Leu组没有明显变化。(3)实验结束前,各组大鼠禁食后进行OGTT试验,与ND组大鼠相比,HFD组大鼠AUC显著升高(p<0.05),大鼠出现糖耐量异常;与HFD组大鼠相比,两个干预组AUC均显著降低(p<0.05),大鼠糖耐量异常得到改善。3.大鼠血清和肝脏脂质代谢与ND组大鼠相比,HFD组大鼠血清和肝脏脂代谢有显著性改变:高脂喂养引起大鼠血清TC水平及肝脏TC水平显著升高(p<0.05);与HFD组大鼠相比,两个干预组大鼠血清TC水平、血清TG水平及肝脏TG水平显著降低(p<0.05),亮氨酸或限能干预显著改善大鼠脂代谢异常。4.大鼠血清胆汁酸水平变化与ND组大鼠相比,HFD组大鼠血清HDCA、UDCA、βMCA、THDCA、12KLCA、游离胆汁酸、牛磺结合胆汁酸、总胆汁酸水平显著降低(p<0.05);与HFD组大鼠相比,HFD+Leu组大鼠血清HDCA、TCDCA、游离胆汁酸、总胆汁酸水平显著升高(p<0.05);HFD+CR组大鼠血清HDCA、游离胆汁酸和总胆汁酸水平显著升高(p<0.05);HFD+Leu组大鼠血清TCDCA水平显著高于HFD+CR组(p<0.05)。5.大鼠肝脏胆汁酸和胆固醇代谢相关基因mRNA表达HFD组大鼠肝脏FXRmRNA水平显著低于ND组(p<0.05),ABCA1和ABCG1mRNA水平显著高于ND组(p<0.05);与HFD组相比,HFD+Leu组大鼠肝脏LXR、FXR、CYP27A1、ABCA1、ABCG5和ABCG8mRNA水平显著升高(p<0.05);HFD+CR组大鼠肝脏FXR、CYP7A1、ABCG8mRNA水平有升高的趋势,ABCA1和ABCG1mRNA水平有降低的趋势,但均没有显著性差异;HFD+Leu组大鼠肝脏LXR、CYP27A1、ABCA1、ABCG1和ABCG5mRNA水平显著高于HFD+CR组(p<0.05)。6.大鼠肝脏胆汁酸和胆固醇代谢相关蛋白表达与ND组大鼠相比,HFD组大鼠肝脏胆汁酸合成相关蛋白CYP27A1表达水平显著降低(p<0.05);与HFD组大鼠相比,HFD+Leu组大鼠肝脏胆汁酸及胆固醇合成相关蛋白CYP27A1、SREBP-2、HMGCR表达水平显著升高(p<0.05);HFD+CR组大鼠肝脏SREBP-2蛋白表达水平显著升高(p<0.05);HFD+Leu组与HFD+CR组两组间四种蛋白表达均没有显著性差异。结论:亮氨酸干预能够显著增加胰岛素抵抗大鼠的胆汁酸合成,增加胆固醇的逆向转运,减少血清中脂肪的聚集,改善糖脂代谢,增强其胰岛素敏感性,胆汁酸合成及胆固醇转运相关基因和蛋白表达的改变是其可能的机制。