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目的:肥胖及其并发症,例如糖尿病、非酒精性脂肪肝病、心血管疾病、代谢综合征以及癌症等严重影响了人们的健康,并已成为全球健康问题的挑战。因此迫切需要开发有效的方法来预防和治疗脂肪代谢紊乱的发生。近年天然化合物得到广泛的关注,为肥胖的治疗提供新的线索。壳寡糖是由甲壳类动物,如虾、螃蟹、龙虾的外壳中提取的壳聚糖经酶解或酸性水解产生的一种功能性寡糖。越来越多的证据表明壳寡糖与代谢之间存在密切的关系。据报道,壳寡糖具有改善血脂异常以及抑制非酒精性脂肪肝病发生的作用。但壳寡糖对于脂肪代谢紊乱的调节作用以及可能的机制目前尚无报道。考虑到肝脏在脂质代谢中的重要作用,本研究使用HepG2细胞和C57BL/6J野生型小鼠分别以棕榈酸(palmitic acid,PA)和高脂饮食(high fat diet,HFD)诱导作为体外和体内实验模型,探讨壳寡糖对脂代谢紊乱的调节作用。壳寡糖与壳聚糖相比具有粘度较低和吸收度比较高的特性。所以我们推测壳寡糖可能能够被机体直接吸收到达靶器官,进而发挥调节脂代谢紊乱的作用。研究表明,一些天然提取物通过上调核受体过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的表达进而逆转葡萄糖和脂肪代谢紊乱的发生。PPARγ是核受体超家族的重要成员,由于PPARγ在脂质代谢调节中具有关键的作用,我们旨在探究PPARγ在壳寡糖改善PA诱导的HepG2细胞和高脂饮食诱导的小鼠肝脏脂肪代谢紊乱中所扮演的角色。此外研究发现肠道菌群与多种代谢性疾病也存在密不可分的关系。肠道菌群的结构及稳态对糖脂代谢的调节起到了关键的作用。研究发现壳聚糖能够通过调节肠道菌群进而改善高脂饮食小猪体重的增加。每日饲料中添加壳寡糖能够改变断奶环江仔猪肠道菌群的构成和肠道内的代谢产物。故我们旨在通过对经不同处理的小鼠肠道菌群的分析,进一步探究脂代谢紊乱及壳寡糖对肠道菌群构成的影响,进而探讨肠道菌群在壳寡糖调节脂代谢紊乱中所发挥的作用。方法:我们以棕榈酸(palmitic acid,PA)诱导的HepG2细胞和高脂饮食(high fat diet,HFD)喂养的C57BL/6J野生型小鼠分别作为体外和体内实验模型,探讨壳寡糖对脂代谢紊乱的调节作用,并探究其可能潜在的机制。细胞实验:选用HepG2细胞,分别使用0、25、50、100μg/mL的壳寡糖处理12小时后,再经100μM的PA处理24小时。HepG2细胞经油红O染色后,在显微镜下观察细胞内脂肪堆积的情况。采用RT-PCR方法对细胞内IL-6,MCP-1,TNF-α炎症因子及SCD-1,ACC-1和PCK1-α脂代谢相关调节因子的mRNA表达水平进行检测。之后首先应用RT-PCR检测PPARγmRNA表达水平,其蛋白表达水平应用Western blot方法进行检测。动物实验:将C57BL/6J野生型小鼠随机分为4组:对照组(CD):正常饮水联合基础饲料;高脂饮食组(HFD):正常饮水联合高脂饲料;正常饮食联合壳寡糖组(CD+COS):以浓度为1g/L的壳寡糖作为饮水并联合基础饲料;高脂饮食联合壳寡糖组(HFD+COS):以浓度为1g/L的壳寡糖作为饮水联合高脂饲料。饲养5个月后检测每只小鼠的体重,空腹血糖值,并进行葡萄糖耐量试验以检测其葡萄糖耐受水平。小鼠经麻醉后处死,并收集肝脏样本及肠道粪便。肝细胞内脂肪的堆积情况应用油红O染色后在显微镜下进行观察。肝组织内IL-6,MCP-1,TNF-α炎症因子及SCD-1,ACC-1和PCK1-α脂代谢相关调节因子的mRNA表达水平采用RT-PCR方法进行检测。之后应用RT-PCR检测肝组织内PPARγmRNA表达水平,其蛋白表达水平应用Western blot方法进行检测。粪便经16s rRNA基因测序后,分析不同组别小鼠肠道菌群在门水平及属水平的构成情况。结果:我们发现经PA处理的HepG2细胞及高脂饮食饲养的小鼠的肝脏组织均表现出明显的脂肪过量堆积。相反,壳寡糖可以逆转由高脂饮食及PA造成的小鼠肝脏组织和HepG2细胞脂质代谢的失衡。特别是壳寡糖对高脂饮食所造成的小鼠葡萄糖耐受不良有显著地改善作用。并且壳寡糖能够显著下调PA及HFD诱发的炎症因子(IL-6,MCP-1,TNF-α)及脂代谢相关调节因子(PCK1-α,SCD-1和ACC-1)mRNA的过度表达。RT-PCR和Western blot结果显示,PA及HFD能显著降低HepG2细胞和小鼠肝脏组织中PPARγmRNA和蛋白的表达水平,而壳寡糖能够显著地逆转这一表达异常。16s rRNA基因测序结果显示,在门水平与正常饮食组的小鼠相比,拟杆菌门、疣微菌门和放线菌门在高脂饮食的影响下表现为相对丰度的降低,而厚壁菌门和变形菌门的相对丰度得到了增加。而壳寡糖能够改善菌群的这一变化,并且厚壁菌门与拟杆菌门的比值也得到了明显地降低。在属水平,壳寡糖处理显著增加了有益菌AKK.菌等的丰度。结论:1.壳寡糖能够改善PA导致的HepG2细胞内脂肪的异常堆积、高脂饮食造成的小鼠体重的增加和葡萄糖耐受不良,以及炎症因子和脂代谢相关调节因子的异常表达。2.壳寡糖能够逆转由PA及HFD导致的Hep G2细胞和小鼠肝脏组织PPARγ表达量的异常下降。3.高脂饮食能够破坏小鼠肠道菌群的结构及稳态,而壳寡糖能够改善高脂饮食造成的小鼠肠道菌群中多种菌种丰度的变化,并促进有益菌的增长。