GABA改善氧化应激和甲状腺功能及其机制研究

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近年来随着我国饮食结构由植物性食物为主转变为高能量动物食物(如高脂肪)为主,伴随着社会压力等因素,肥胖人群迅速增加。因此,探讨肥胖发生的内分泌机制对防治肥胖发生有着重要意义。流行病学调查显示,甲状腺功能下降与肥胖有着密切的相关性,但甲状腺在肥胖发生过程中的作用及其机制如何,到目前为止仍未见报道。氧化应激也与肥胖发生有着密切的关系,并能降低甲状腺功能,可能是肥胖发生的一种潜在机制。本文主要关注了肥胖发生过程中甲状腺的功能状态;功能因子伽马氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GABA)能否通过增强甲状腺功能发挥减肥作用;并探讨了GABA对丙基硫氧嘧啶(propylthiouracil,PTU)甲低模型下甲状腺功能的影响及其机制;同时研究了GABA对高脂日粮诱导脂肪肝发生、骨骼肌氧化应激和蛋白代谢以及血中游离氨基酸(包括GABA)水平的影响。相比正常组,高脂日粮(high fat diet, HFD)饲喂下DIO小鼠血脂、血糖和促甲状腺激素(TSH)水平显著增加,血浆氧化还原状态失衡(升高的ROS和MDA水平;减弱的SOD、CAT、Gpx活性和降低的TAC水平),甲状腺激素(thyroid hormones,THs)(FT3水平)显著下降(P<0.05);甲状腺出现损伤;甲状腺中THs合成相关的基因(tshr、nis、 tgb和tpo)和抗氧化相关基因(nrf2、prdx5和gpx3)表达显著下调,产生H2O2的主要基因duox2的表达显著上调,同时下丘脑和肝脏中thrβ和脱碘酶(d1和d2)表达分别下调(P<0.05)。DIO-R小鼠血脂(TG和HDL-C除外)、血浆氧化还原状态(SOD活性降低)和TSH均在正常水平,但THs水平(TT4和FT3)和相应thr、脱碘酶的表达显著升高,表明甲状腺和THs功能增强(P<0.05),为其较低的体重提供一种机制。三种剂量GABA处理均能恢复血糖和TSH水平(P<0.05),0.2%和0.12%GABA处理能显著降低体重、恢复血浆氧化还原状态平衡、改善甲状腺氧化还原相关基因的表达、增强甲状腺功能(上调甲状腺激素合成相关基因表达和升高的血浆TT4、FT4水平)和THs的功能(P<0.05)。GABA减肥效应可通过增强甲状腺和THs的功能实现的。PTU诱导的甲低大鼠的体重、摄食量、甲状腺激素水平、机体氧气消耗量、二氧化碳产生量、产热量和随意运动量显著下降以及血浆氧化还原状态失衡(升高的ROS和MDA水平;降低的SOD、CAT、Gpx活性和TAC水平);并出现甲状腺损伤和甲状腺激素合成相关基因表达下调(P<0.05);而且,甲状腺发生显著的内质网应激(上调的chop、erp57和grp78表达)和凋亡(上调的bax和caspase-3表达;下调的bcl-2表达)。0.002mg/day/kg bw左旋甲状腺素(levothyroxine, LT4)处理甲低后,摄食量、体重、甲状腺激素水平、机体氧气消耗量、二氧化碳产生量、产热量和随意运动量显著升高(P<0.05),血浆氧化还原状态得到恢复,尽管甲状腺内质网应激和凋亡基因表达显著下调(P<0.05),但甲状腺病理状态和甲状腺激素合成相关基因(除了tshr表达升高)未得到改变。100和200mg/day/kg bw GABA处理显著增加摄食量、体重、抗氧化能力,改善甲状腺损伤,增加氧气总消耗量和总产热量。两个剂量GABA同时上调了甲状腺激素合成相关基因表达和甲状腺激素水平,改善了PTU诱导的甲状腺内质网应激和凋亡发生(P<0.05),且优于LT4。但两个剂量GABA给予对正常大鼠的体重、血浆氧化还原状态、甲状腺形态和功能(仅上调tgb和tpo表达)、甲状腺激素水平、内质网应激状态和凋亡相关基因表达均无影响;高剂量GABA引起摄食量和随意活动增加(P<0.05)。与正常组相比,HFD饲喂后小鼠的肝脏重和肝指数显著增加,肝脏脂肪累积,伴有肝中甘油三酯和胆固醇含量的增加(P<0.05),糖原含量下降;血浆甲状腺激素水平下降, TNF-α和IL-6水平、谷丙(glutamic pyruvic transaminase,GPT)和谷草(glutamicoxalacetic transaminase,GOT)转氨酶活性显著升高(P<0.05);肝脏中ROS和MDA含量升高,TAC水平和抗氧化酶活性(SOD、Gpx和CAT)下降;肝脏脂肪降解相关基因(ppar α、cpt1a和pgc-1α)的表达显著降低(P<0.05),脂肪合成相关基因(srebp-1c、fas和acc1)的表达显著升高(P<0.05)。0.2%和0.12%GABA处理显著减少肝脏重量和肝指数、抑制肝脂肪积累、改善肝功能,并显著减轻肝脏的氧化应激和炎症反应,升高甲状腺激素水平、脂肪降解相关基因(ppar α、cpt1a和pgc-1αα)的表达和降低脂肪合成相关基因(srebp-1c、fas和acc1)的表达(P<0.05)。适宜剂量的GABA能够通过改善甲状腺功功能,升高的甲状腺激素水平,而防止脂肪肝的发生。高脂饲喂的小鼠骨骼肌:体重比率降低、腓肠肌发生氧化应激、血浆和腓肠肌中蛋白质氧化水平(AOPP、羰基含量)升高、血浆谷丙和谷草转氨酶活性升高(P<0.05)以及血浆游离氨基酸(plasma free amino acids,pFAAs)水平发生不同程度的变化(生糖氨基酸丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸和GABA水平显著升高;精氨酸水平显著下降)(P<0.05);腓肠肌中蛋白合成和降解相关基因表达异常(atrogin-1表达升高,mTOR和p70S6k表达下降)。三种剂量GABA升高骨骼肌:体重比率,缓解腓肠肌氧化应激,降低腓肠肌和血浆中的蛋白氧化水平(P<0.05),并改善骨骼肌中蛋白合成和降解相关基因表达。0.12%和0.06%GABA部分地降低高脂诱导的pFAAs水平升高(恢复了精氨酸、丝氨酸和丙氨酸水平),并恢复血浆转氨酶活性(P<0.05)。而0.2%GABA降低pFAAs水平(除了恢复甘氨酸和谷氨酸水平)(P<0.05)。0.12%GABA处理使血浆GABA水平高于高脂组;但高剂量GABA处理使血浆GABA水平低于正常组,并显著升高肝脏中的GABA降解酶—琥珀酸半醛脱氢酶活性(SSADH()P<0.05),提示高剂量GABA处理增加了GABA的分解代谢。
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