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目的利用稳定同位素示踪技术,研究中国老年人膳食锌的吸收率,为建议中国老年人锌的膳食参考摄入量提供重要的科学依据;同时通过建立动物模型,观察边缘性锌缺乏对大鼠肥胖的影响,为锌营养状况与慢性病关系的研究提供依据。此外,利用蛋白质组学技术获得初步评价个体锌营养状况的特异表达蛋白,为发展新的检测靶标或方法奠定基础。方法第一部分,选择河北行唐60～70岁健康老年人24人进行人体代谢试验,共13天。所有受试者在第4天时每人早、中、晚餐各给予稳定同位素示踪锌剂1mg,稀土元素镝0.4mg,并分别于实验开始后的第4天、第11天的早餐前,口服2粒卡红胶囊,粪便首次红染后开始收集,第二次服用卡红后红染时停止收集,收集样品包括两次红染间的全部粪便。选择任一个三天循环期按双份饭法收集所有的膳食样品,用匀浆器将膳食样品匀浆化后留样。干燥后的粪便样品经过微波消解,其总锌含量以原子吸收法测定,粪便中镝的浓度以ICP-MS测定,粪便样品中锌的同位素64Zn/67Zn丰度比以MC-ICP-MS测定,膳食中主要的营养素及植酸含量以国标法测定。计算锌的表观吸收率,根据镝的回收率对其校正;计算锌的推荐摄入量(RNI)。第二部分,成年雄性SD大鼠32只,随机分为4组,低锌组喂饲含6mg/kg锌的边缘性缺锌饲料,中锌组喂饲含1Omg/kg锌的边缘性缺锌饲料,低锌对饲组和对照组喂饲正常锌含量的AIN-93M基础饲料。喂养6周后,处死动物,留取血清、心脏、肝脏、肾脏、睾丸、脂肪等组织。测量血锌、血脂、血清瘦素含量,测定组织中总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)水平。第三部分,雄性SD大鼠102只,体重120g,随机分为3组,低锌组喂饲含5mg/kg锌的边缘性缺锌饲料,低锌对饲组和对照组喂饲正常锌含量的AIN-93G基础饲料。连续喂养15周,处死动物,留取血清,白细胞。测量血清锌含量,根据血锌含量,分别从第15周、第7周低锌组中选择3个血清样品作为低锌组和中锌组的血清样品,从第15周对照组中选择3个血清样品作为高锌组的血清样品;从第15周低锌组和对照组中分别选择3个分离的白细胞作为各组的白细胞样品。血清样品去除高丰度蛋白后,与白细胞样品经蛋白定量、酶切、iTRAQ试剂标记后,经LC-MS/MS质谱鉴定并利用生物信息学软件分析获得边缘性锌缺乏情况下大鼠血清和白细胞蛋白质组的全组信息。结果1.膳食中锌的平均摄入量为10.6±1.5mg/d,植酸与锌的摩尔比为6.4。以同位素示踪法计算得出老年人中男、女性受试者锌表观吸收率分别为26.65±6.81%和22.52±7.33%,老年人中男、女性受试者稀土元素镝的回收率分别为86.96±4.98%和89.45±6.61%,用镝的回收率对锌的吸收率校正后结果分别为30.84±8.35%和25.55±9.14%。根据WHO判定锌吸收率的标准,老年男性膳食锌为高度吸收,老年女性为中度吸收。以本实验获得的锌的吸收率计算得到老年男、女性RNI分别为 10.4 mg/d 和 9.2 mg/d。2.低锌组大鼠第5周起血锌含量明显低于低锌对饲组和对照组(P<0.05),低锌组大鼠出现缺锌症状,且随着时间延长症状加重,成功建立边缘性缺锌模型。第6周时,低锌组大鼠脂体比明显高于低锌对饲组和对照组(P<0.05),中锌组大鼠脂体比明显高于低锌对饲组(P<0.05);低锌组大鼠肝脏、肾脏的T-AOC、SOD显著下降(P<0.05),MDA含量显著升高(P<0.05);中锌组大鼠肝脏的T-AOC、SOD显著下降(P<0.05),MDA含量显著升高(P<0.05);中锌组大鼠肾脏SOD显著下降(P<0.05),提示低锌组和中锌组大鼠体内出现氧化应激状态,但不同脏器氧化和抗氧化酶系统的变化特点不尽相同。3.低锌组大鼠第1周开始血锌含量开始下降,在实验期间低锌组大鼠血锌含量均明显低于低锌对饲组和对照组(P<0.05),低锌组大鼠出现缺锌症状,且随着时间延长症状加重,成功建立边缘性缺锌模型。在本研究中,血清和白细胞样品中分别发现205个和3816个蛋白,其中血清样品有64种为差异蛋白、白细胞样品有137种为差异蛋白,29种蛋白在低锌组的血清中表达升高,16种蛋白在低锌组的白细胞中表达升高;21种蛋白在低锌组的血清中表达降低,121种蛋白在低锌组的白细胞中表达降低;通路及网络分析可知,血清样品中的差异蛋白共参与9条代谢通路涉及5个代谢网络,白细胞样品中的差异蛋白参与17条代谢通路涉及15个代谢网络。结论1.在本研究中我们使用稳定同位素技术首次得到中国老年人膳食锌的吸收率,我们的结果发现中国老年人群膳食锌的吸收率为27.86%,男性和女性分别为30.84%和25.55%,男性高于女性。目前使用的老年女性的膳食锌推荐摄入量低于我们得到的结果,当使用目前的RNI指导老年女性膳食锌的摄入时,老年女性可能存在锌缺乏的风险。在未来的研究中需要更加注意老年女性的锌营养状况和健康。2.边缘性锌缺乏可导致体脂异常,体重及血脂在本实验中有异常趋势,提示边缘性缺锌可能增加肥胖发生风险;缺锌组大鼠体内已出现氧化应激,但不同脏器氧化损伤特点不尽相同,肝脏氧化损伤最重,肾脏次之,心脏和睾丸的损伤较晚发生,大鼠体内升高的氧化损伤可能是边缘性锌缺乏增加肥胖风险的主要原因;缺锌大鼠体内瘦素含量有降低趋势,瘦素降低可导致摄食增加、能量消耗减少,脂肪在体内堆积,这可能是边缘性锌缺乏增加肥胖风险的另一个原因。由于本实验时间所限边缘性锌缺乏对肥胖的影响及其机制还有待更进一步的研究;对边缘性缺锌人群补充锌对防治肥胖可能具有重要的意义。3.本实验采用iTRAQ标记技术研究边缘性锌缺乏情况下大鼠血清和白细胞的比较蛋白质组学,结合多维液相色谱分离及Q-Exactive质谱检测,在蛋白质组的整体范围内进行高通量的蛋白质鉴定,得到边缘性锌缺乏情况下大鼠血清和白细胞蛋白质组的全组信息,在鉴定蛋白的同时,对不同锌营养状况下蛋白质组进行比较和相对定量分析,筛选出评价边缘性锌缺乏过程中的特异表达蛋白,建立相应的蛋白质组数据库,为发展新的检测靶标或方法奠定基础。