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目的:(1)对比研究中国和北美菰米对脂代谢的调节作用,探讨过氧化物酶体增殖体受体(PPARs)通路在菰米改善脂质毒性中的作用和相关机制,为中国和北美菰资源的利用提供理论依据。(2)观察脂肪酸类型和胆固醇水平对雌雄小鼠的脂代谢的作用,PPARs在脂肪、胆固醇代谢以及脂代谢性别差异中与其他转录因子的交互作用和相关机制,为进一步揭示小肠调控脂代谢的生理功能和脂肪酸代谢的分子机制提供依据。(3)观察由粗杂粮营养膳食干预、健康教育和定期体检组成的复配式营养膳食干预对血脂异常人群形态学和血生化指标的影响,评价复配式营养膳食干预效果。(4)探讨PPARγ2基因多态性对复配式营养膳食干预效果的影响,为血脂异常人群制定个体化干预措施提供理论依据。
方法:(1)55只SD大鼠随机分为高脂模型对照组、米面组、北美菰米组、中国菰米组和阴性对照组,连续喂养8周后,测定大鼠形态学、血脂、血糖、脂蛋白酯酶(LPL)、抗氧化能力、炎性因子水平及瘦素(Leptin),并检测肝脏组织病理学的改变。(2)运用半定量RT-PCR技术测定大鼠肝脏组织PPARα及其相关基因mRNA的表达;测定大鼠脂肪组织PPARγ及其相关基因mRNA的表达。(3)60只C57BL/6J小鼠(雌性各半),随机分为低脂对照组(Chow)、低脂对照组+1%胆固醇组(Chow+C)、高多不饱和脂肪酸组(PUFA)、高多不饱和脂肪酸+1%胆固醇组(PUFA+C)、高单不饱和脂肪酸组(MUFA)和高单不饱和脂肪酸+1%胆固醇组(MUFA+C),连续喂养三周,测定各组小鼠体重、脏体比,血糖、血清总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)。(4)运用实时定量PCR法检测小鼠小肠不同部分以及肝脏的PPARα、LXRα、SREBP1-c及其靶基因的mRNA的表达;运用Western Blotting方法观察肝脏PPARα、LXRα、SREBP1-c蛋白的表达。(5)采用多阶段分层整群随机抽样的方法进行基线体检调查后,在基线体检人群中选出血脂异常人群,并将其分为复配式营养膳食干预组与对照组,比较两组人群干预前后形态学指标、一般血生化指标。(6)采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)方法对复配式营养干预组所有研究对象进行基因型检测,比较PPARγ2基因Prol2/Alal2不同基因型对粗杂粮膳食干预的影响。
结果:(1)与米面组和高脂模型对照组相比,中国和北美菰米降低脂代谢紊乱大鼠体重、脂体比、血糖、血脂和炎性因子的水平(P<0.05),提高大鼠抗氧化能力(P<0.05),同时中国和北美菰米组大鼠肝脏脂肪变性程度显著减轻。(2)与米面组和高脂模型对照组相比,中国和北美菰米组大鼠肝脏PPARα、HMG-CoA还原酶、脂肪酸结合蛋白2(FABP-2)、CYP7A1 mRNA的表达显著升高(P<0.05):大鼠脂肪组织的PPARγ mRNA的表达显著升高,而TNF-α和瘦素mRNA的表达明显降低。(3)高脂膳食MUFA能够增加雄性小鼠的TG水平,而PUFA轻微降低雄性小鼠的TG水平,高脂膳食对雌性小鼠的TG变化影响不大;高脂膳食PUFA和MUFA能够增加雌雄小鼠的TC水平。添加1%胆固醇后,高脂膳食添加胆固醇后仅增加雄性小鼠的血TG浓度(p>0.05),PUFA在添加1%胆固醇后,雌雄性小鼠的TC浓度都呈降低趋势;MUFA添加1%胆固醇后,在雄性小鼠TC浓度下降,而雌性小鼠,TC浓度升高(4)经qPCR分析发现,PUFA组小鼠肝脏PPARα的mRNA的表达显著上升,高于MUFA组(p<0.05),LXRα和SREBP1-c的mRNA表达降低,同时PUFA和PUFA+C组能够明显的改善小肠组织的脂代谢关键转录因子mRNA的表达。添加1%的胆固醇后,LXRα和SREBP1-c的基因表达水平被激活,而PPARα被抑制。Western blotting蛋白表达分析显示,PUFA组的PPARα的蛋白表达上升,高于MUFA组,LXRα和SREBP1-c的蛋白表达水平下降。在添加1%的胆固醇后,LXRα和SREBP1-c蛋白表达略有上升,而PPARα被抑制。(5)经过一年的复配式营养干预,干预组人群BMI、WHR平均水平明显下降,其血脂水平、血糖和血压也较试验前明显下降(P<0.05)。(6)血脂异常人群中PPARγ2基因Prol2/Alal2三种基因型中以PP基因型为主,其次为PA型和AA型,分别占89.62%、9.91%和0.47%,不同基因型中PA型血脂异常人群对复配式营养膳食干预最敏感。
结论:(1)中国和北美菰米都能改善高脂/高胆固醇膳食引起的大鼠肝脏脂质毒性。其可能的机制是,通过活化PPARα和PPARγ,激活其靶基因和蛋白表达,改善脂质代谢关键酶的活性,增加脂肪酸的氧化,降低FFAs和甘油三酯的生物合成,抑制脂肪因子和炎性因子的分泌,抑制大鼠氧化应激和脂质过氧化损伤,从而缓解由于高脂/高胆固醇膳食诱导的大鼠肝脏的脂质毒性。(2)脂肪酸类型、胆固醇和性别都能够影响脂肪和胆固醇代谢的稳态,其可能的机制是,肝脏和小肠以PPARα为核心的脂代谢关键核转录因子基因和蛋白表达,能够被膳食脂肪酸和胆固醇调控,同时核转录因子间的相互作用以及与雌激素受体间的相互作用,最终维持机体的具有性别差异的脂肪酸和胆固醇代谢稳态。(3)复配式粗杂粮有改善脂代谢紊乱的作用,血脂异常人群中PPARγ2基因Prol2/Alal2不同基因型以PA型人群对复配式营养干预最敏感。