硒蛋白F基因敲除对高脂喂养的C57/BL6老年小鼠糖脂代谢的影响和机制

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硒作为人体必需的一种微量元素,主要以硒代半胱氨酸的形式通过各种硒蛋白实现其生物学功能。硒蛋白F是已发现的25种哺乳动物硒蛋白之一。硒蛋白F通过与UDP-葡萄糖:糖蛋白葡萄糖基转移酶(UGGT)结合的形式实现在内质网中的驻留,并且与硒蛋白F结合后的UGGT酶活性显著增强。根据已有的研究结果,硒蛋白F以分子伴侣的形式参与了内质网中蛋白质折叠的质量控制过程,甚至可能有二硫键异构酶的功能,直接参与蛋白质折叠。最新的研究发现硒蛋白F敲除导致小鼠胰腺产生内质网应激,同时,已有的研究表明长期的高脂喂养可导致小鼠体内产生氧化应激。目前的文献报道还没有高脂喂养的硒蛋白F老年小鼠体内内质网应激和氧化应激相关的研究。我们假设高脂喂养的硒蛋白F敲除老年小鼠的肝脏和胰腺的细胞可能在内质网应激和氧化应激的共同作用下发生损伤,导致糖脂代谢发生变化;同时硒蛋白F敲除也可能导致小鼠体内的氧化还原平衡发生变化。本文用脂肪含量为45%的饲料喂养10-12周龄硒蛋白F基因敲除的雄性小鼠(以C57/BL6小鼠为遗传背景)32周,构建肥胖型老年(42-44周龄)硒蛋白F基因敲除小鼠模型,并以此模型研究硒蛋白F基因敲除对糖脂代谢、内质网应激和氧化还原平衡的影响。主要研究内容和研究结果如下:(1)使用血糖检测、血脂和糖原试剂盒检测、q PCR、蛋白质印迹等方法研究硒蛋白F敲除对肥胖老年小鼠糖脂代谢的影响。实验结果显示,硒蛋白F敲除增加老年小鼠(包括正常型和肥胖型)肝脏糖原含量,缓解肥胖型老年小鼠因长时间禁食(10h)导致的血糖降低和葡萄糖过量摄入导致的高血糖,并且硒蛋白F敲除不影响老年小鼠的胰岛素敏感性。另外,硒蛋白F敲除还增加老年小鼠血清中胆固醇的含量,降低肝脏中减少胆固醇合成的CYP7A1和SOAT2的m RNA水平,升高肝脏中N-糖基化的脂代谢蛋白羧酸酯酶(Ces1d)和脂蛋白脂肪酶(LPL)水平。(2)使用蛋白质印迹、Tunel染色等方法研究硒蛋白F敲除对肥胖型老年小鼠胰腺和肝脏中内质网应激和内质网应激诱导的凋亡的影响。实验结果显示,硒蛋白F敲除激活正常型老年小鼠胰腺和肝脏中的内质网应激,加重肥胖型老年小鼠的内质网应激;硒蛋白F敲除激活老年小鼠胰腺和肝脏中内质网应激诱导的凋亡信号。(3)检测肝脏、脾、肾脏、心脏和脑组织中谷胱甘肽过氧化物酶活性、谷胱甘肽、丙二醛等指标,研究硒蛋白F敲除对肥胖型老年小鼠肝脏、脾脏、肾脏、心脏和脑组织中氧化还原平衡的影响。实验结果显示,硒蛋白F敲除对老年小鼠的肝脏、脾脏、肾脏和心脏的氧化还原水平没有变化,但是硒蛋白敲除导致正常型老年小鼠脑组织的氧化水平升高。综上所述,硒蛋白F敲除导致老年小鼠胰腺和肝脏中产生内质网应激,并激活了内质网应激诱导的凋亡信号,进而影响了老年小鼠体内的糖代谢和脂代谢。此外,硒蛋白F敲除还导致正常型老年小鼠脑组织中氧化水平升高。本研究对硒蛋白F的生物学功能做了进一步的探究,实验结果可以为高血糖和高血脂等老年疾病的预防提供一定的理论依据。
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