肥胖和超重是全球性健康问题,截止到2013年,肥胖人口数已占全球总人口数的三分之一。流行病学研究表明,肥胖是糖尿病、高血压、高脂血症、心血管疾病等慢性病的独立危险因子,由肥胖而引发的相关性疾病的发病率的不断攀升,给社会和人们带来了沉重的经济和医疗压力。肥胖是由于长期的能量摄入量大于消耗量引起的,因此,减少能量摄入和增加消耗是控制体重的有效方法。研究表明,支链氨基酸,特别是亮氨酸能通过中枢神经系统和外周组织对能量平衡进行调节,是近几年研究的热点。在动物试验中研究亮氨酸摄取对能量代谢的影响,得出了不同的结论。因此,促使我们对亮氨酸摄入与能量代谢的关系进行进一步的研究。目的:研究不同剂量膳食亮氨酸干预对高脂高胆固醇诱导的肥胖小鼠能量代谢和体重控制的影响及其作用机制。方法:60只7周龄C57BL/6J小鼠适应性喂养一周后随机分为阴性对照组(NC)、高脂高胆固醇模型组(Research diets D1245+1%胆固醇)(HFC)、1.5%亮氨酸(H+1.5%Leu)和3.0%亮氨酸(H+3.0%Leu)干预组。实验期间,每周称量体重及各组饲料总量及剩余量,并计算平均摄食量和能量消耗。分别在0、8、16、24周内眦采血,动态监测血糖,甘油三酯和总胆固醇水平,于24周实验结束后,采血测定其他血清学指标,包括游离脂肪酸(FFAs)、胰岛素(Insulin)、脂肪细胞因子(瘦素Lepin、脂联素Adiponectin)和炎症因子(白细胞介素6 IL-6、肿瘤坏死因子TNF-α)水平。实验结束时,取肝脏HE染色,观察小鼠肝组织病理学改变;部分肝组织匀浆,测定中脂代谢(TG、TC、甘油)水平;另有部分肝组织Western blot法检测脂肪合成关键蛋白脂肪酸合成酶(FAS)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、肝X受体(LXR-α)以及固醇调节元件结合蛋白-1c(SREBP-1c)表达。实验结束时取睾周白色脂肪组织(WAT)观察小鼠脂肪组织病理学改变,剩余睾周白色脂肪组织westernblot法测定脂肪分解相关蛋白脂肪甘油三酯脂肪酶(atgl)、脂滴包被蛋白a(perilipin-a)、激素敏感性脂肪酶(hsl)、磷酸化的激素敏感性脂肪酶563和660(p-hsl563和p-hsl660)、β3肾上腺能受体(β3-ar)、蛋白激酶a(pka)的表达情况;以及睾周白色脂肪组织中瘦素通路相关蛋白:瘦素受体(ob-r)、janus蛋白酪氨酸激酶2(jak2)、信号转导和转录激活子3(stat3)及细胞因子信号转导抑制因子3(socs3)的表达情况。取肩胛骨棕色脂肪组织(bat)及睾周白色脂肪组织检测β3-ar、解偶联蛋白1(ucp1)、成纤维细胞成长因子21(fgf-21)、共激活因子-1α+β(pgc-1α+β)等与产热相关蛋白的表达水平。结果:1、亮氨酸对高脂高胆固醇膳食诱导的肥胖小鼠摄食量、体重、血糖、甘油三酯、游离脂肪酸及胆固醇的影响(1)实验期间,4组小鼠摄食量无显著差异;实验结束时,与nc组相比,hfc组体重、肝脏重量显著增加。与hfc组相比,1.5%和3.0%亮氨酸干预组体重、肝脏重量均显著降低,3.0%亮氨酸效果更好。(2)实验第8周和16周时,hfc组小鼠血糖、甘油三酯均显著升高,脂代谢紊乱,亮氨酸干预改善了高脂高胆固醇膳食引起的脂代谢紊乱,表现为血糖和甘油三酯水平显著下降(p<0.05)。实验结束时,血糖、胰岛素、homa-ir、甘油三酯和ffa水平也有所下降。(3)实验结束时,hfc组小鼠血清胆固醇,ldl-c水平显著升高。两个亮氨酸组的总胆固醇和ldl-c水平均显著下降(p<0.05)。2、亮氨酸对高脂高胆固醇膳食诱导的肥胖小鼠肝脏脂代谢的影响(1)病理切片观察发现hfc组小鼠肝脏中脂滴数显著增多,发生明显的脂肪变性,而亮氨酸组肝脏脂滴数目显著减少,有效的抑制了脂肪变性,3.0%亮氨酸效果更显著。(2)高脂高胆固醇膳食诱导的hfc组小鼠肝脏tc和甘油水平显著升高(p<0.05),tg水平也有所增加,不同剂量的亮氨酸干预后,tc、甘油水平均显著下降(p<0.05),tg水平也有所降低。(3)肝脏组织中hfc组脂肪合成的关键蛋白fas、acc、lxr-α、srebp-1c表达均显著上调,而亮氨酸组抑制了以上蛋白的表达,抑制了肝脏脂肪合成过程。3、亮氨酸对脂肪分解、bat产热作用及白色脂肪组织棕色化的影响(1)病理切片显示HFC组小鼠脂肪细胞体积显著增大,亮氨酸组脂肪细胞体积明显减小,形状趋于规则,3%亮氨酸剂量组效果更好。(2)脂肪组织中,HFC组中调节脂肪分解的限速酶ATGL、p-HSL563和p-HSL660均受到不同程度的抑制,亮氨酸干预后显著上调了以上蛋白的表达(P<0.05)。同时调控脂肪分解通路的β3-AR、PKA蛋白的表达也显著升高(P<0.05),促进脂肪分解过程。(3)高脂高胆固醇膳食抑制了BAT中产热相关的特异性蛋白(β3-AR、UCP1、FGF-21、PGC-1α)的表达,而亮氨酸干预后,以上蛋白的表达水平均显著上调(P<0.05);(4)亮氨酸干预使小鼠白色脂肪组织中产热特异性蛋白(UCP1、FGF-21、PGC-1α)的表达显著增加(P<0.05)。4、亮氨酸对高脂高胆固醇膳食诱导的肥胖小鼠脂肪细胞因子及瘦素抵抗的影响(1)高脂高胆固醇膳食使HFC组小鼠瘦素以及炎症因子IL-6、TNF-α水平显著升高(P<0.05),脂联素水平显著降低(P<0.05),糖代谢紊乱,发生炎症反应。亮氨酸干预后显著下调了血清瘦素水平(P<0.05),提高了血清中脂联素水平。(2)高脂高胆固醇组膳食使得小鼠睾周脂肪组织中Ob-R蛋白表达显著下降;而亮氨酸干预显著上调了Ob-R、JAK2蛋白的表达、显著下调了SOCS3蛋白的表达,提高了瘦素的敏感性,改善了高脂高胆固醇膳食引起的瘦素抵抗。结论:高脂高胆固醇膳食能够诱导小鼠发生肥胖,出现糖脂代谢紊乱,炎症因子水平升高。亮氨酸改善了由高脂高胆固醇膳食引起的肥胖和能量代谢。其机制可能是通过抑制肝脏脂肪合成,促进脂肪组织脂肪分解和能量消耗、并促进白色脂肪组织的棕色化以及改善瘦素通路有关。