饮食诱导肥胖大鼠线粒体损伤和氧化损伤的动态观察

来源 :哈尔滨医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lieying110
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目的:线粒体在能量代谢过程中起着重要作用,而能量代谢异常是肥胖发生的重要原因之一。目前,从线粒体角度研究肥胖的发生发展机制尚不明确。本研究的目的,拟通过高脂饮食诱导肥胖,观察大鼠肝脏,心脏,肾脏及睾丸线粒体损伤的动态变化规律和特点;发现脏器线粒体损伤的先后顺序及严重程度;比较肥胖组和抵抗组脏器线粒体损伤的差异。为最终从线粒体角度预防和治疗肥胖提供科学依据。  方法:170只雄性Wistar大鼠,实验室适应一周。随机选取10只,麻醉后取肝脏、心脏、肾脏和睾丸,观察各脏器线粒体和氧化损伤情况,作为第0周的基线值。将余下的160只大鼠,随机选取40只为基础组(CON),喂饲基础饲料,剩余120只用高脂饲料喂养2周,筛选出饮食诱导肥胖组(Diet-Induced Obesit,DIO)大鼠和饮食诱导肥胖抵抗组(Diet-Resistant, DR)大鼠各40只。继续喂养高脂饲料到第10周,在第2,4,6,8,10周,基础组(CON)、饮食诱导肥胖组(DIO)、饮食诱导肥胖抵抗组(DR)各随机选取8只大鼠,麻醉后取肝脏、心脏、肾脏和睾丸,观察各脏器线粒体损伤和氧化损伤情况。  结果:氧化损伤:动物实验发现,肝脏、心脏及肾脏ROS呈先增高后下降趋势,睾丸ROS呈逐渐增高趋势。四种脏器ROS出现最大值的先后顺序为心脏早于肝脏和肾脏早于睾丸,心脏对于ROS的氧化压力刺激最为敏感。肥胖组大鼠肝脏和心脏MDA分别在第4周和第2周开始出现明显增高,肥胖组大鼠肾脏MDA逐渐增高,但仅在第10周明显高于基础组。没有观察到睾丸MDA在三组大鼠间的差异。肥胖组大鼠MDA出现明显增高的先后顺序:心脏早于肝脏早于肾脏。各脏器肥胖组与抵抗组MDA无明显差异。高脂饮食可导致一些抗氧化酶活性降低,如肝脏的GSH和SOD,心脏的GPX和SOD,肾脏的GSH及睾丸的GSH和GPX。详细结果:肝脏高脂饮食组大鼠GPx表现出代偿性增高;而心脏肥胖组大鼠GPx明显低于基础组;肾脏和睾丸GPx呈现明显的波动性,但肾脏三组间无明显差异,睾丸肥胖组大鼠GPx低于基础组。各脏器GPx活性比较:肝脏>肾脏>睾丸>心脏。此外肝脏,心脏抵抗组大鼠GPx代偿性强于肥胖组。肝脏、肾脏和睾丸肥胖组大鼠GSH明显低于基础组,但肾脏和睾丸出现降低晚于肝脏;心脏GSH三组间无明显差异。各脏器GSH活性比较:心脏>肾脏,睾丸>肝脏。肝脏和肾脏抵抗组大鼠GSH代偿性强于肥胖组。肝脏高脂饮食组大鼠SOD活性明显低于低脂组;心脏肥胖组大鼠SOD先代偿性增高后失代偿;肾脏肥胖组大鼠SOD表现出代谢性增高,且抵抗组有强于肥胖组的趋势;仅观察到睾丸抵抗组SOD代偿性增高。各脏器SOD活性比较:肾脏>睾丸>心脏>肝脏。综合分析各脏器抗氧化能力:肾脏>睾丸>肝脏,心脏。  线粒体损伤:高脂饮食诱导下,肝脏和心脏的线粒体MMP呈现明显降低趋势,而肾脏线粒体MMP则呈现上升趋势,睾丸线粒体MMP呈现先下降后轻微上升趋势。各脏器线粒体MMP降低幅度心脏大于肝脏,睾丸。线粒体膜损伤严重程度比较:心脏>肝脏,睾丸>肾脏。高脂饮食诱导肝脏线粒体复合体Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ代偿性增高;肝脏各复合体活性改变的先后顺序:复合体Ⅲ早于复合体Ⅰ,Ⅳ早于复合体Ⅱ。高脂饮食诱导肥胖组大鼠心脏线粒体复合体Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ由代偿到失代偿,其中复合体Ⅰ,Ⅲ表现出失代偿早于复合体Ⅳ,而且抵抗组复合体Ⅲ,Ⅳ代偿性强于肥胖组。高脂饮食仅诱导肥胖组大鼠肾脏线粒体复合体Ⅲ活性明显降低,肥胖组和抵抗组复合体Ⅱ,Ⅳ在个别时间点出现代偿性增高,肾脏高脂饮食组大鼠表现出较强的线粒体功能。高脂饮食诱导肥胖组大鼠睾丸线粒体复合体Ⅰ,Ⅱ偶有代偿性增高,复合体Ⅲ,Ⅳ三组间无明显差异,睾丸也表现出较强的线粒体功能。各脏器线粒体复合体功能强弱比较:肾脏,睾丸>肝脏>心脏。高脂饮食诱导后期,在四种脏器均观察到线粒体DNA氧化损伤。肥胖组大鼠各脏器表现出明显线粒体DNA氧化损伤的先后顺序:心脏,肾脏早于肝脏,睾丸。  结论:高脂饮食诱导,大鼠不同脏器线粒体损伤特点和损伤程度不同。心脏线粒体损伤最严重,肝脏次之,肾脏损伤较轻且表现出明显的代偿性,睾丸线粒体损伤程度与肾脏相似但没有表现出明显的代偿性。线粒体损伤的先后顺序:心脏最早,肝脏次之,肾脏和睾丸最晚。此外,高脂饮食诱导下,肥胖抵抗组大鼠线粒体代偿性强于肥胖组。
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