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丙烯酰胺(Acrylamide,ACR)是一种低分子量有机化合物,其聚合物在工业上应用广泛。此外,ACR也是一种食品内源性污染物,主要是由富含淀粉食物在高温烹饪时发生Maillard反应而生成,目前,在大量食品中检出高浓度ACR,具有较高人体暴露风险,引起广泛关注。目前,关于ACR毒性效应研究显示,ACR暴露具有神经毒性、生殖毒性、遗传毒性和潜在致癌性等多种毒性作用,可干扰正常机体的脂质代谢和糖代谢稳态,具有内分泌干扰效应。糖尿病是一种常见内分泌代谢性疾病,全球发病率呈迅速上升趋势。大量研究证实,糖尿病患者作为易感人群,对环境污染物诱导毒性更加敏感,但ACR是否会加剧糖尿病患者糖脂代谢紊乱,糖尿病患者是否对ACR诱导毒性更加敏感,仍未有研究阐明。污染物毒性研究发现其毒性作用具有性别二态性,雌性机体比雄性机体更容易受到污染物毒性影响,ACR机体吸收实验研究表明,雌性机体对ACR的机体吸收率显著高于雄性。据此我们推测ACR对雌性机体的毒性作用可能与雄性不同。因此,本论文拟通过建立雌性糖尿病小鼠模型,研究ACR暴露致雌性糖尿病小鼠内分泌代谢毒性效应;采用多种统计分析手段,分析雌性糖尿病小鼠对ACR诱导内分泌代谢毒性的易感性;建立胰岛素抵抗BRL细胞模型,探明ACR暴露致内分泌代谢毒性的易感性机制。该研究对女性糖尿病人群的健康具有重要意义。其主要研究内容如下:(1)建立雌性糖尿病小鼠ACR暴露模型,全面系统研究ACR暴露致雌性糖尿病小鼠内分泌代谢毒性效应,并初步探讨其致内分泌代谢毒性的作用通路。结果表明,ACR暴露可升高雌性糖尿病小鼠FBG水平及TC、LDL-C、HDL-C等血脂水平,抑制肝糖原合成,上调雌性糖尿病小鼠脂肪酸合成和转运、糖异生基因的表达,抑制脂肪酸代谢基因的表达,导致雌性糖尿病小鼠糖代谢和脂代谢紊乱进一步加剧,具有内分泌代谢毒性作用,与健康机体相比,ACR暴露对糖尿病机体的毒性作用更大,且对雌性糖尿病小鼠的代谢毒性比雄性糖尿病小鼠的作用更强;ACR暴露可进一步降低雌性糖尿病小鼠体重,诱导肝脏脂质沉积,上调雌性糖尿病小鼠炎症和氧化应激基因的表达,下调ACR代谢基因的表达,加剧肝脏功能损伤(AST和ALT水平升高)、氧化应激损伤(MDA水平和i NOS酶活升高,GSH水平和SOD、GSH-PX酶活下降)及炎症损伤(IL-1β、IL-6和TNF-α水平升高),进而干扰肝脏细胞中的糖脂代谢过程;此外,ACR暴露可上调PERK、ATF-4、CHOP、TRAF-2蛋白表达和e IF-2α、JNK磷酸化水平及p-e IF-2α/e IF-2α、p-JNK/JNK比值,下调Bcl-2蛋白表达,通过诱导肝脏细胞的内质网应激及凋亡,干扰机体糖脂代谢,致内分泌代谢毒性作用。(2)分析ACR暴露致雌性糖尿病小鼠代谢毒性的易感性。依据第二章所得数据,采用PCA法对数据进行降维处理,分析确定氧化应激、炎症反应、内质网应激、糖代谢和脂质代谢是ACR暴露中显著变化的主成分指标,与ACR诱导的代谢毒性相关;筛选获得5个关键生物标志物(肝脏中MDA水平、血清中TNF-α水平、肝脏中p-e IF-2α蛋白表达、肝脏中G6PD酶活和血清中TC水平),经IBR整合分析验证,明确ACR暴露可干扰正常机体代谢稳态,加剧糖尿病机体代谢异常及机体应激水平,致其代谢紊乱进一步恶化,且与正常机体相比,糖尿病机体对ACR暴露所致的代谢毒性更加敏感;最后采用析因分析确定糖尿病和ACR暴露两因子在氧化应激、炎症反应、内质网应激和糖脂代谢等各指标变化方面均具有显著的交互作用,进一步明确糖尿病小鼠对ACR暴露所致代谢毒性具有易感性。(3)建立胰岛素抵抗BRL细胞ACR暴露模型,探明ACR暴露致代谢毒性易感性的机制。结果表明,ACR暴露可降低胰岛素抵抗BRL细胞对葡萄糖的吸收,升高其胞内脂质水平,进一步加剧胰岛素抵抗BRL细胞糖代谢和脂质代谢紊乱,具有代谢毒性作用,且相比正常BRL细胞,胰岛素抵抗BRL细胞对ACR诱导的代谢毒性更为敏感;其可能的机制为:(1)ACR通过影响胰岛素抵抗BRL细胞脂肪酸合成和转运、糖异生、炎症和氧化应激相关基因的表达,加剧细胞的氧化应激损伤和炎症损伤,进一步干扰胰岛素抵抗细胞的代谢稳态,进而致代谢毒性作用;(2)ACR通过进一步诱导ROS在胰岛素抵抗BRL细胞中的蓄积,加剧ERS信号通路(促进PERK、e IF-2α和IRE-1α的磷酸化)和凋亡信号通路(激活Caspase-3并升高Bax/Bcl-2比值)的激活,促进BRL细胞凋亡,加重其代谢功能障碍,致代谢毒性作用,而ROS清除或ERS信号通路阻断后,ERS和凋亡通路的激活均减弱,说明ACR诱导的ROS蓄积和ERS通路转导元件是ACR暴露致代谢毒性的关键作用途径。