乳铁蛋白对高脂高胆固醇饮食小鼠胆固醇和胆汁酸代谢的影响及机制研究

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胆固醇代谢异常是诱发动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的重要危险因素,AS引发的心血管疾病给社会和个人造成巨大经济和疾病负担,但当前的防治效果有限。乳铁蛋白(lactoferrin,LF)是一种从牛乳或人乳中分离出来的多功能糖蛋白,近年来也发现了 LF对脂质代谢的调节作用。机体胆固醇稳态受到胆固醇和胆汁酸代谢的双重调控,但是LF的相关研究有限且结果不一致。目的:本研究探讨LF对高脂高胆固醇饮食诱导小鼠的胆固醇代谢异常以及AS的干预作用,从胆固醇和胆汁酸代谢的角度探究可能的作用机制,并尝试确定最佳剂量。方法:实验一:48只6-8周龄雄性ApoE-/-小鼠,适应性喂养1周后,随机分为4组:高脂高胆固醇饮食(HFCD)组、低LF(LLF)组、中LF(MLF)组和高LF(HLF)组,均喂食高脂高胆固醇饲料。LF采用饮水干预,低、中、高三组分别配制2mg/mL、10mg/mL和20mg/mL的LF水溶液,干预12周。检测血清和肝脏中糖脂代谢相关指标。酶法测定粪便总胆固醇水平。全主动脉和主动脉窦油红O染色观察粥样斑块病变。Western Blot法检测胆固醇合成、吸收和外排相关蛋白的表达。实验二:36只6-8周龄雄性C57BL/6J小鼠,适应性喂养1周后,随机分为3组:普通饮食对照组(Control)组、高脂高胆固醇饮食(HFCD)组和LF组。对照组喂食普通饲料,其余两组喂食含胆盐的高脂高胆固醇饲料。LF采用饮水干预,选用实验一中得到的最佳剂量,即配制10mg/mLLF水溶液,干预8周。测定血清和肝脏中糖脂代谢相关指标。采用高效液相色谱-质谱法测定粪便胆汁酸组成。qPCR法检测肝脏和小肠中胆汁酸合成和调控相关基因的表达。结果:实验一:LF对高脂高胆固醇饮食小鼠胆固醇代谢和AS的影响及机制1.血清和肝脏中糖脂代谢水平:与HFCD组相比,MLF组和HLF组小鼠血清TC和LDL-c水平显著下降(P<0.05);空腹血糖和糖耐量无显著性变化(P>0.05);MLF组小鼠肝脏TC、FC、CE和TG水平均显著下降(P<0.05),HLF组小鼠肝脏仅TC和TG水平显著降低(P<0.05)。2.小鼠摄食、粪便排泄和粪便胆固醇水平:与HFCD组相比,仅HLF组小鼠摄食量显著下降(P<0.05);粪便排泄量四组间无显著性差异(P>0.05);与HFCD组相比,仅MLF组小鼠粪便胆固醇水平升高(P<0.05)。3.AS斑块生成情况:与HFCD组相比,MLF组小鼠全主动脉AS斑块面积显著减少(P<0.05),但四组间主动脉窦病变面积无显著性差异(P>0.05)。4.胆固醇合成、吸收和排泄相关蛋白表达水平:与HFCD组相比,小肠NPC1L1的蛋白表达在三个LF干预组中均显著下降(P<0.05),但是三组间无显著性差异(P>0.05);MLF组小鼠小肠LXRα和ABCG5蛋白表达显著增加(P<0.05);LF对肝脏胆固醇合成和排泄相关蛋白的表达无显著性差异(P>0.05)。实验二:LF对高脂高胆固醇饮食小鼠胆汁酸代谢的影响及机制1.血清和肝脏中糖脂代谢水平:与HFCD组相比,LF组小鼠血清HDL-c显著升高(P<0.05);LF显著改善小鼠空腹血糖和糖耐量(P<0.05);LF组小鼠肝脏TC水平显著下降(P<0.05),但TG水平无显著性改变(P>0.05)。2.小鼠摄食、粪便排泄和粪便胆汁酸水平:与HFCD组相比,LF组小鼠摄食量无显著性变化(P>0.05);LF显著增加粪便排泄量、粪便胆汁酸含量以及每日粪便胆汁酸总排泄量(P<0.05)。3.粪便胆汁酸组成变化:与HFCD组相比,LF组小鼠粪便胆汁酸组成显著改变,表现为结合型胆汁酸水平显著升高(P<0.05),尤其是牛磺酸结合型α鼠胆酸(tauro-α-muricholic acid,T-α-MCA)和牛磺酸结合型β鼠胆酸(tauro-β-muricholic acid,T-β-MCA)。结合型胆汁酸和游离型胆汁酸的比值也显著上升(P<0.05)。4.胆汁酸合成和调节相关基因的表达情况:与HFCD组相比,LF显著上调肝脏CYP8B1和BAAT基因的表达(P<0.05),显著下调肝脏FGFR4、小肠FXR和FGF15基因的表达(P<0.05)。结论:1.LF通过抑制小肠胆固醇吸收,增加粪便胆固醇排泄,调节机体胆固醇代谢,从而减轻高脂高胆固醇饮食诱导的ApoE-/-小鼠的血清胆固醇代谢异常和肝脏胆固醇的过度累积、缓解AS病变。其中10mg/mLLF干预效果最佳。2.LF通过升高结合型胆汁酸水平(尤其是T-α-MCA和T-β-MCA),抑制小肠FXR介导的肠肝轴调节通路,促进胆汁酸合成酶的基因表达,增加胆汁酸合成和排泄,调节机体胆汁酸代谢,从而减少肝脏中胆固醇的过度累积。
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