不同脂肪酸组成的饮食对大鼠血脂及糖代谢的影响

不同膳食脂肪酸构成对大鼠肝脏脂代谢相关基因表达的影响时皎皎;糜漫天;韦娜;王斌;易龙;张乾勇【期刊名称】《重庆医学》【年(卷),期】2012(041)013【摘要】Objective To investigate the effect of different dietary fatty acid compositions on the mRNA expression of FAS and PPARα in rat liver. Methods 48 female SD rats were fed diets containing 15% fat(wt/wt)in the experimental period. The rats were randomly assigned into 6 groups fed with 6 different diets respectively,containing following fatty acids:saturated fatty acid(SFA) , monounsaturated fatty acid(MUFA) ,n-6 polyunsaturated fatty acid(PUFA) , n-3 PUFA,1:1 n-6/n-3,and controlled the groups for 18 weeks. The mRNA expression of lipid metabolism key gene(suchas:FAS,PPARα)was examined by RT-PCR. Results SFA could significantly increase the expression of FAS gene(P<0. 05). MUFA and PUFA could significantly reduce the expression of FAS gene(P<0. 05). The expression of PPARa had no obvious influence by SFA and MUFA. PUFA also could promote the expression of the key enzyme PPARa. Conclusion PUFA could obviously decrease the levels of blood lipids in which the expression oflipid metebolic genes may play key role.%目的探讨不同膳食脂肪酸构成比对大鼠脂质代谢相关基因FAS及PPARα mRNA表达的影响.方法将48只雌性SD大鼠随机分成6组,喂养6种不同膳食脂肪酸构成的饲料,即饱和脂肪酸组(SFA组)、单不饱和脂肪酸组(MUFA组)、n-6多不饱和脂肪酸组(n-6 PUFA组)、n-3多不饱和脂肪酸组(n-3 PUFA组)、1∶1 n-6/n-3组及对照组,持续喂养18周.在实验末提取大鼠肝脏组织,利用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测大鼠肝脏组织中FAS及PPARα mRNA表达.结果 SFA、MUFA对PPARα的表达无明显影响.与对照组比较,SFA能显著地升高FAS mRNA的表达,而MUFA能显著降低FAS mRNA表达(P＜0.05).对于PUFA,它们调节血脂的效应更加全面,能够显著降低脂质合成中的关键酶FAS的表达同时升高PPARα的表达.结论 PUFA调节血脂的作用机制可能与脂代谢基因FAS和PPARα有关.【总页数】3页(P1252-1254)【作者】时皎皎;糜漫天;韦娜;王斌;易龙;张乾勇【作者单位】成都军区总医院营养科,成都,610083;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038;第三军医大学营养与食品安全研究中心/重庆市营养与食品安全重点实验室,重庆,400038【正文语种】中文【相关文献】1.不同膳食构成对解偶联蛋白-1、2、3基因表达的影响研究 [J], 付荣霞;孙长颢;杨树成2.不同膳食脂肪酸构成对乳腺癌大鼠BRCA1表达的影响 [J], 王静;糜漫天;韦娜;王斌3.不同脂肪酸构成对大鼠肝脏HMG-CoAR、SREBP-1c表达的影响 [J], 时皎皎;糜漫天;韦娜;王斌4.不同膳食构成对大鼠肥胖基因表达的影响 [J], 孙长颢;张宏伟;王舒然;陈炳卿;王朝旭;王德才5.不同膳食脂肪酸对大鼠乳腺癌组织脂肪酸组成和脂代谢基因表达的影响 [J], 韦娜;糜漫天;张乾勇;王斌;袁家林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同脂肪酸组成的饮食对大鼠血脂及糖代谢的影响邱伯房１，赵太平１，刘树元１，董大翠２（１．广州医学院从化学院，广东广州５１０９２５；２．华中科技大学同济医学院，湖北武汉４３００３０）摘要：目的：观察各种不同高脂饮食对大鼠血脂代谢以及胰岛素敏感性的影响。

方法：５０只雄性Ｗｉｓｔａｒ大鼠，随机分５组，对照组给予普通大鼠饲料，实验坦分别给予含混合油脂、茶油、豆油或牛油的高脂饲料。

１０周后行静脉糖耐量实验，测定血糖等血生化指标及评估胰岛敏感性。

结果：各高脂饮食组ＴＧ，ＴＣ，ＬＤＬ－ＣＨＯ明显高于对照组（Ｐ＜ｏ．０５），高脂组间比较差异无显著性。

空腹血糖各高脂组显著高于对照组，空腹胰岛素各组间无差异。

对照组的ＩＳＩ高于其它各组。

结论：高脂肪饮食长期喂养可导致大鼠血脂代谢异常。

在大鼠，不同类型高脂食物均会导致胰岛素抵抗；饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸比例增加较单不饱和脂肪酸组分可能造成更严重的胰岛素抵抗。

关键词：脂肪酸；饮食；胰岛抵抗；静脉糖耐量试验中图分类号：Ｒ５８７文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—２１９７（２００８）０６一０１８—０３在肥胖和糖尿病的研究中，脂代谢异常受到特别的关注。

大量研究表明体内游离脂肪酸（ｆｒｅｅｆａｔｔｙａｃｉｄｓ，ＦＦＡｓ）升高是Ⅱ型糖尿病发病的独立危险因素。

高ＦＦＡｓ血症是联系肥胖与糖尿病的纽带，是预测糖耐量低减是否发展为Ⅱ型糖尿病的指标”。

ＦＦＡｓ水平增高导致肌肉、肝脏和脂肪组织发生胰岛素抵抗，还可导致Ｂ细胞凋亡和胰岛素释放异常。

不同类别的ＦＦＡｓ对糖代谢产生的影响是不完全相同的，对这一问题已经展开了不少研究，但完全阐明其具体作用方式、作用机制仍有待深入研究，本研究拟通过给予大鼠长时间相同脂肪含量、不同脂肪类型的饮食，观察各种不同高脂饮食中，以高饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸为主的饮食结构对大鼠血糖、胰岛素分泌、葡萄糖耐量、胰岛素敏感性及大鼠血脂代谢的影响。

１材料与方法１．１动物模型５０只２００～２５０９Ｗｉｓｔａｒ大鼠（华中科技大学同济医学院实验动物学部），随机分５组。

《利拉鲁肽对高脂喂养大鼠胰岛素抵抗和骨骼肌脂质沉积的影响及相关机制的探讨》篇一摘要：本文通过实验探讨了利拉鲁肽对高脂喂养大鼠的胰岛素抵抗和骨骼肌脂质沉积的影响，并对其相关机制进行了深入研究。

实验结果显示，利拉鲁肽能够有效改善高脂饮食导致的胰岛素抵抗和骨骼肌脂质沉积，其作用机制可能与调节血糖、血脂代谢及肌肉能量代谢有关。

一、引言随着现代生活方式的的变化，高脂饮食导致的肥胖、糖尿病等代谢性疾病的发病率逐年上升。

胰岛素抵抗和骨骼肌脂质沉积是这些疾病的重要病理生理过程。

利拉鲁肽作为一种新型的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂，在临床应用中显示出对改善血糖、血脂代谢的潜力。

因此，本文旨在探讨利拉鲁肽对高脂喂养大鼠胰岛素抵抗和骨骼肌脂质沉积的影响及相关机制。

二、材料与方法1. 实验动物与分组选用健康成年SD大鼠，随机分为四组：正常饮食对照组、高脂饮食模型组、高脂饮食+利拉鲁肽干预组、以及正常饮食+利拉鲁肽对照组。

2. 实验方法大鼠进行为期8周的高脂饮食饲养，期间对各组大鼠进行相应的药物干预。

实验结束后，检测各组大鼠的血糖、血脂水平，取骨骼肌样本进行形态学观察及分子生物学分析。

三、结果1. 血糖、血脂水平变化与正常饮食对照组相比，高脂饮食模型组大鼠的血糖、血脂水平显著升高。

经过利拉鲁肽干预后，高脂饮食+利拉鲁肽干预组大鼠的血糖、血脂水平得到显著改善。

2. 骨骼肌形态学观察高脂饮食模型组大鼠骨骼肌出现明显的脂质沉积现象。

经过利拉鲁肽干预后，骨骼肌脂质沉积程度得到明显改善。

3. 分子生物学分析通过分子生物学分析发现，利拉鲁肽能够上调骨骼肌中脂肪酸氧化相关基因的表达，同时下调脂肪合成相关基因的表达，从而减少骨骼肌脂质沉积。

此外，利拉鲁肽还能够改善胰岛素信号传导途径，增强胰岛素敏感性，降低胰岛素抵抗。

四、讨论实验结果表明，利拉鲁肽能够显著改善高脂喂养大鼠的胰岛素抵抗和骨骼肌脂质沉积。

其作用机制可能与以下几个方面有关：首先，利拉鲁肽能够调节血糖、血脂代谢，降低血脂水平；其次，通过上调骨骼肌中脂肪酸氧化相关基因的表达，促进脂肪酸的氧化利用，减少脂肪合成；最后，改善胰岛素信号传导途径，增强胰岛素敏感性，降低胰岛素抵抗。

长期高脂饮食对糖尿病大鼠β细胞功能的影响付晓昉;赵兴【摘要】目的:观察高脂饮食对STZ诱导的糖尿病(DM)大鼠血脂、胰岛素含量及胰岛素分泌功能的影响.方法:Wistar大鼠随机分为正常饮食对照组(A,n=8),糖尿病正常饮食组(B,n=8)及糖尿病高脂饮食组(C,n=8).测定空腹血浆游离脂肪酸(FFA)、甘油三酯(TG)、葡萄糖(FBG)和胰岛素(INS)及葡萄糖耐量1h血糖和2h血糖,并根据血糖和胰岛素计算修正的β细胞胰岛素分泌指数(MBCI)；酸乙醇法测定胰岛内的胰岛素含量.结果:与A组相比,B组血浆内TG和FFA含量明显增多(P＜0.01),胰岛素含量和MBCI明显降低(分别为P＜0.01,P＜0.05)；与B组相比,C组血浆TG 和FFA含量进一步增多(P＜0.01),胰岛素含量和MBCI进一步下降(P＜0.01).结论:长期高脂饮食喂养可导致STZ诱导的DM大鼠血FFA和TG升高,并进一步损伤胰岛β细胞功能.【期刊名称】《天津药学》【年(卷),期】2013(025)004【总页数】3页(P5-7)【关键词】糖尿病;高脂饮食;胰岛β细胞功能;血脂;大鼠【作者】付晓昉;赵兴【作者单位】天津市第五中心医院,天津300450;天津市第五中心医院,天津300450【正文语种】中文【中图分类】R977.1+52型糖尿病患者除了糖代谢紊乱以外，常常合并有其他严重的代谢紊乱，其中包括肥胖和脂质代谢异常，主要表现为血甘油三酯(TG)和游离脂肪酸(FFA)水平的升高。

TG和FFA以往只被认为是主要的必需能量物质，然而近期研究提示TG和FFA在生理条件状态下，不仅仅为多种细胞提供能量，在葡萄糖刺激的胰岛素分泌中也起着重要的作用。

但细胞水平的研究显示长期高TG和FFA非但不能增强葡萄糖刺激的胰岛素分泌，反而使其受损［1，2］。

提示脂代谢紊乱不仅构成胰岛素抵抗的组分，也是引起β细胞功能紊乱的因素之一。

长期的游离脂肪酸血症对胰岛β细胞的影响却十分复杂。

富n-3多不饱和脂肪酸猪油的生产及其对大鼠血脂的影响郎婧;石宝明;张宏宇;单安山;高建;郑兆利【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2010(22)2【摘要】本试验旨在研究n-3多不饱和脂肪酸(PUFA)在猪腹脂中的富集,及富n-3 PUFA猪油对SD大鼠血脂水平的影响.选用平均体重(60±2)kg的育肥母猪(长白×东北民猪)15头,随机分成3组,每组5个重复,每个重复1头猪,单栏饲养.对照组饲喂玉米-豆粕-麦麸型基础日粮,试验组分别在基础饲粮基础上添加10%亚麻籽、10%亚麻籽+200 mg/kg维生素E.56 d后屠宰,取腹脂测定n-3 PUFA的含量.结果表明,试验组猪腹脂中n-3PUFA含量显著高于对照组(P<0.05).选择60只36日龄SD大鼠,随机分为4组,每组3个重复,每个重复5只大鼠,对照I组为不添加油脂的基础饲粮,对照Ⅱ组、试验Ⅲ组和试验Ⅳ组在基础饲粮中分别添加10%的上述试验各组获得的猪腹脂制成的液态油的饲粮,4周后测定各组大鼠血脂水平.结果表明:添加10%猪油各组大鼠血清总胆固醇含量显著高于不添加油脂组(P<0.05),对照Ⅱ组大鼠血清总胆固醇含量高于其他各试验组,但差异未达到显著水平(P>0.05).各组大鼠血清甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇含量差异不显著(P>0.05).对照Ⅱ组大鼠血清低密度脂蛋白胆固醇含量显著高于其他各组(P<0.05).说明富含n-3多不饱和脂肪酸猪油可以起到降低血脂的作用,对预防心血管疾病具有一定作用.【总页数】6页(P410-415)【作者】郎婧;石宝明;张宏宇;单安山;高建;郑兆利【作者单位】东北农业大学动物营养研究所,哈尔滨150030;东北农业大学动物营养研究所,哈尔滨150030;东北农业大学动物营养研究所,哈尔滨150030;东北农业大学动物营养研究所,哈尔滨150030;黑龙江省兰西县种猪场,兰西151531;黑龙江省兰西县种猪场,兰西151531【正文语种】中文【中图分类】S816.48【相关文献】1.n-3多不饱和脂肪酸对大鼠脑缺血再灌注影响及其机制 [J], 王军;曹艳;常江;蒋敢2.内源性n-3多不饱和脂肪酸对fat-1转基因小鼠血糖血脂的影响 [J], 周飞;张晓宏;邹祖全;张才乔3.n-3多不饱和脂肪酸对大鼠酒精性脂肪肝炎性反应及肝纤维化的影响 [J], 沈云海; 付明生; 刘秀平; 冯洁; 潘勤聪4.n-3多不饱和脂肪酸对克罗恩病大鼠模型的干预效果及肠道微生态菌群的影响[J], 丛龙玲;姚嘉茵;吕永慧;胡邦;詹原泉5.富含长链n-3多不饱和脂肪酸日粮对荷斯坦奶牛生产与再生产变量的影响 [J], Elis S;Freret S;Desmarchais A;Maillard V;Cogni J;Briant E;Dupont J L T M;Faverdin P;Chajès V;Uzbekova S;Monger P;Dupont J因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同食用油对大鼠血脂和体重的影响
吴树朴;夏惠芬;等
【期刊名称】《江西医学院学报》
【年(卷),期】1990(030)001
【摘要】断奶SD大鼠8窝32只，每窝4只随机分到4个组给予喂养，在正常饲料基础上分别加入7％的4种不同食用油喂养28天，这4种饲料的脂肪供热量皆为29．5％，4种油的饱和脂肪酸：单不饱脂肪酸；多不饱和脂肪酸（S：M：P）比值依次为：1．30：10．83：1；0．24：0．33：1；4．98：5．30：1；1．99：3．08：1。

实验发现，第4号油组比第1号油组，大鼠血清中TC明显低，HDL－C／TC比值明显高，P＜0．05。

其他组间的差异，统计分析皆无显著意义。

动物体重的增加，第4组比第1组高22．17％，但统计分析，组间差异无显著意义。

【总页数】3页(P8-10)
【作者】吴树朴;夏惠芬;等
【作者单位】营养与食品卫生教研室;营养与食品卫生教研室
【正文语种】中文
【中图分类】R151.41
【相关文献】
1.荷叶合剂对小鼠及高血脂症大鼠血脂体重及血液流变学的影响 [J], 龚康敏;厉兰娜
2.不同剂量燕麦β-葡聚糖对大鼠体重及血脂的影响 [J], 孙娟;葛声;张海峰;唐雯;刘海丽;张美芳
3.不同食用油和调合油对大鼠血脂影响的研究 [J], 黄忆明;周光宇
4.不同来源膳食蛋白质对大鼠体重及其血脂的影响 [J], 陈艳;毛丽梅;丁强;彭安芳;夏亮;祁振英
5.吡啶酸铬对高血脂大鼠体重及血脂的影响 [J], 仝国辉;杨庆
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《黄连温胆汤对代谢综合征大鼠NF-κB、PPARα及糖脂代谢调控的干预作用》一、引言代谢综合征是一种常见的慢性疾病，表现为多种代谢紊乱如肥胖、胰岛素抵抗、高血糖、高血脂等。

目前，随着生活方式的改变和饮食结构的调整，代谢综合征的发病率逐年上升，严重威胁着人们的健康。

黄连温胆汤是一种传统的中药方剂，具有清热解毒、利胆退黄等功效。

近年来，越来越多的研究表明黄连温胆汤对代谢综合征具有显著的干预作用。

本文旨在探讨黄连温胆汤对代谢综合征大鼠NF-κB、PPARα及糖脂代谢的调控作用。

二、方法1. 实验动物与分组本实验选用健康成年SD大鼠，随机分为正常对照组、模型组和黄连温胆汤治疗组。

模型组和黄连温胆汤治疗组通过高脂饮食和低剂量链脲佐菌素诱导代谢综合征模型。

2. 药物干预黄连温胆汤治疗组在造模成功后给予黄连温胆汤灌胃，持续8周。

正常对照组和模型组给予等体积的生理盐水。

3. 指标检测检测各组大鼠的血糖、血脂水平，以及NF-κB、PPARα的表达情况。

三、结果1. 血糖、血脂水平变化与正常对照组相比，模型组大鼠的血糖、血脂水平显著升高。

经过8周的黄连温胆汤治疗后，治疗组大鼠的血糖、血脂水平明显降低，与模型组相比具有显著差异。

2. NF-κB表达变化模型组大鼠NF-κB的表达水平明显高于正常对照组。

经过黄连温胆汤治疗后，治疗组大鼠NF-κB的表达水平显著降低，接近正常对照组水平。

3. PPARα表达变化与正常对照组相比，模型组大鼠PPARα的表达水平降低。

经过黄连温胆汤治疗后，治疗组大鼠PPARα的表达水平明显升高。

四、讨论本研究结果表明，黄连温胆汤对代谢综合征大鼠具有显著的干预作用。

在糖脂代谢方面，黄连温胆汤能够降低大鼠的血糖、血脂水平，改善糖脂代谢紊乱。

在分子机制方面，黄连温胆汤能够抑制NF-κB的表达，从而减轻炎症反应；同时能够促进PPARα的表达，进一步调节脂质代谢。

这些作用可能是黄连温胆汤对代谢综合征的干预机制之一。

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第4期2023年8月V ol.18,No.4Aug.2023㊀㊀基金项目:新疆维吾尔自治区科技计划项目(2021D01A178)㊀㊀第一作者:刘锦花(1996 ),女,硕士,研究方向为环境健康,E -mail:********************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:sxh -***********㊀㊀#共同通信作者(Co -corresponding author),E -mail:***********************DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20220721002刘锦花,苏向辉,鲁建江,等.PM 2.5协同不同饮食对大鼠糖脂代谢的影响[J].生态毒理学报,2023,18(4):469-477Liu J H,Su X H,Lu J J,et al.Effects of PM 2.5on glucose and lipid metabolism of rats with different diets [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2023,18(4):469-477(in Chinese)PM 2.5协同不同饮食对大鼠糖脂代谢的影响刘锦花2,苏向辉1,*,鲁建江2,#,任慧清21.新疆医科大学第一附属医院昌吉分院内分泌科,昌吉州8311002.石河子大学化学化工学院/环境监测与污染物控制兵团重点实验室,石河子832003收稿日期:2022-07-21㊀㊀录用日期:2022-10-10摘要:旨在研究细颗粒物(fine particulate matter,PM 2.5)与多种饮食联合作用对机体糖脂代谢的影响㊂使用正常饮食(ND)㊁高脂肪饮食(HFD)㊁高碳水化合物饮食(HCD)喂养大鼠2个月,经气管内灌注暴露PM 2.5(7mg ㊃kg -1),观察PM 2.5暴露是否会引发糖脂代谢异常㊁肝损伤从而促进2型糖尿病的发展㊂结果表明,短期的PM 2.5暴露虽然不足以引起大鼠的糖耐量异常和胰岛素抵抗,但对氨基糖和核苷酸糖代谢途径有重要影响㊂结合病理学观察,发现PM 2.5造成ND 组和HFD 组的大鼠肝脏组织出现脂质空泡,血脂指标总胆固醇(TC)和甘油三脂(TG)显著升高;HCD 组的大鼠肝脏细胞坏死,C -反应蛋白(CRP)水平升高㊂本研究考虑了饮食因素,进一步补充了PM 2.5健康效应的实验证据㊂关键词:PM 2.5;饮食;大鼠;糖脂代谢;肝脏;代谢物文章编号:1673-5897(2023)4-469-09㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AEffects of PM 2.5on Glucose and Lipid Metabolism of Rats with Different DietsLiu Jinhua 2,Su Xianghui 1,*,Lu Jianjiang 2,#,Ren Huiqing 21.Department of Endocrinology,Changji Branch,First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University,Changji 831100,China2.Key Laboratory of Environmental Monitoring and Pollutant Control of Xinjiang Bingtuan/School of Chemistry and Chemical Engi -neering,Shihezi University,Shihezi 832003,ChinaReceived 21July 2022㊀㊀accepted 10October 2022Abstract :The purpose of this study was to investigate the effects of fine particulate matter (PM 2.5)combined with multi -diet on glucose and lipid metabolism.Rats were fed with normal diet (ND),high -fat diet (HFD)and high -car -bohydrate diet (HCD)for 2months,and then exposed to PM 2.5(7mg ㊃kg -1)through intratracheal instillation to ob -serve whether PM 2.5exposure can cause abnormal glucose and lipid metabolism,liver damage and promote the de -velopment of type 2diabetes.The results showed that although short -term PM 2.5exposure was not sufficient to cause abnormal glucose tolerance and insulin resistance in rats,it had important effects on amino and nucleotide glucose metabolic bined with pathological observation,it was found that PM 2.5caused lipid vacuole470㊀生态毒理学报第18卷in liver tissues of rats in ND and HFD groups,and the levels of total cholesterol(TC)and triglyceride(TG)were significantly increased.In HCD group,liver cells were necrotic and C-reactive protein(CRP)level increased.Thisstudy takes dietary factors into account and adds to the experimental evidence for the health effects of PM2.5.Keywords:PM2.5;diet;rat;glucolipid metabolism;liver;metabolite㊀㊀人类70%~90%的慢性疾病风险来自环境因素而非基因差异[1]㊂随着城市工业化进程加快,大气污染问题突出,细颗粒物(fine particulate matter,以PM2.5为代表)是危害人体健康的主要环境风险之一[2]㊂流行病学研究发现PM2.5与糖尿病的发生密切相关,PM2.5日平均浓度每增加10μg㊃m-3,2型糖尿病发病率增加1%[3]㊂毒理学证据显示,吸入的PM2.5可深入肺泡进入血液循环,引起胰岛素靶组织的炎症反应㊁氧化应激和线粒体功能失调等[4],机体进而出现脂肪组织蓄积㊁产热减少㊁肝脏脂肪沉积,骨骼肌摄取葡萄糖障碍,引发糖代谢及脂代谢异常[5]㊂因此,血脂代谢异常可能在PM2.5诱发糖尿病中发挥重要作用㊂除遗传和环境污染因素外,不良的饮食习惯亦会造成多种疾病的患病风险增加㊂动物实验结果表明,PM2.5和高脂饮食联合作用会导致氧化应激㊁胰岛素抵抗和内脏炎症/肥胖[6],相关的疾病发病率显著上升,如心血管疾病[7]㊁2型糖尿病[8]和中风[9]㊂长期摄入高碳水化合物同样会引起大鼠血脂异常和肥胖等问题[10]㊂近期有研究指出,饮食调节可能会改善空气污染导致的血压升高[11]和脑损伤[12],相关机制有待进一步研究㊂因此,有必要探究PM2.5与高脂和高碳水化合物2种饮食协同是否对机体产生类似的毒理效应㊂肝脏作为人体最大的消化腺和代谢中心,直接影响代谢的过程和途径㊂肝脏中氧化应激与机体代谢环境密切相关,PM2.5暴露肝脏可能是最易受攻击的靶器官[13]㊂非靶标代谢组学能够识别宿主代谢产物的特征变化模式,发现深层的生物学信息[14]㊂为进一步揭示环境污染与相关疾病的内在关联,本研究结合不同饮食(正常㊁高脂㊁高碳水化合物),探讨PM2.5暴露对大鼠糖脂代谢及肝损伤的影响㊂1㊀材料与方法(Materials and methods)1.1㊀PM2.5组分表征于2019年1月 12月,使用泵流速为6L㊃min-1的PM2.5采样器(BGI,USA)收集大气中PM2.5于47mm QMA石英滤膜(Whatman,UK)上㊂参照国家标准(HJ799 2016㊁HJ800 2016㊁HJ830 2017),分别使用离子色谱法和波长色散荧光光谱检测了PM2.5中水溶性离子及无机元素的浓度㊂对PM2.5的形态结构进行表征[15],包括PM2.5的SEM图像㊁动力学直径和Zeta电位,详细PM2.5采样及制备方法见课题组的前期研究[16]㊂1.2㊀PM2.5悬液制备石河子市2019年PM2.5的年均浓度为0.064 mg㊃m-3,数据来自当地环境监测站㊂参考Curbani等[17]建立的大气颗粒物模型计算PM2.5暴露剂量㊂成年SD(Sprague-Dawley)大鼠的体质量为0.250kg,呼吸容量(Vt)为2.100mL,通气量(Vm)为252.0mL㊃min-1,呼吸频率(f)为120min-1,由于在实际暴露环境中,部分大气颗粒物会沉积于上呼吸道,因此定义PM2.5的实际吸入率为75%[17]㊂此外,考虑100倍不确定因子,最终动物染毒剂量为7mg㊃kg-1[18]㊂由于操作过程中石英纤维滤膜所含物质可能混入PM2.5样品中,为排除滤膜中物质带来的干扰,对照组大鼠气管滴注滤膜过滤水溶液㊂1.3㊀动物处理实验方案及所有实验操作均通过石河子大学医学院第一附属医院实验动物伦理委员会审查(批件号A2019-107-01)㊂雄性SD大鼠(n=72,体质量为180~200g,6~7周龄)购自新疆医科大学实验动物中心㊂实验动物随机分为6组每组12只:正常饮食+对照(ND-CON);正常饮食+PM2.5(ND-PM);高脂饮食+对照(HFD-CON);高脂饮食+PM2.5(HFD-PM);高碳水化合物饮食+对照(HCD-CON);高碳水化合物饮食+PM2.5(HCD-PM)㊂动物饲养于12h昼夜循环的环境中,室内温度为(24ʃ2)ħ㊁湿度为(50ʃ5)%㊂适应性饲养7d后,按照实验分组提供基础㊁高脂和高碳水化合物饲料,大鼠饲料的组成信息见表1㊂实验期间不限制大鼠饮水量,各组饲料供给量相同,同时记录体质量变化㊂喂养8周后,使用气管滴注法染毒,每3天一次,共8次㊂末次染毒后进行糖耐量实验,然后处死大鼠收集血液㊁肝脏及粪便样品㊂1.4㊀糖代谢相关指标大鼠禁食不禁水14h后,以50%葡萄糖注射液第4期刘锦花等:PM2.5协同不同饮食对大鼠糖脂代谢的影响471㊀灌胃(生理盐水配制,剂量为2g㊃kg-1)㊂选取大鼠灌胃前和灌胃后30㊁60㊁120min,使用罗氏(ROCHE)卓越金采型血糖仪和血糖试纸,经鼠尾采血测定血糖值㊂根据大鼠空腹血浆胰岛素水平,计算胰岛素敏感指数(insulin sensitivity index,ISI)和稳态模型胰岛素抵抗指数(homeostasis model assessment resistance index,HOMA-IR)[19-20],计算公式如下:ISI=-ln(FBGˑFINS)(1) HOMA-IR=(FBGˑFINS)/22.5(2)式中:FBG为空腹血糖水平(mmol㊃L-1);FINS为空腹胰岛素水平(mU㊃L-1)㊂1.5㊀代谢组学分析粪便样品经前处理后,采用超高效液相色谱系统(型号:Agilent1290Infinity LC)进行分析㊂流动相组成:A为水+25mmol㊃L-1氨水+25mmol㊃L-1乙酸铵;B为乙腈㊂色谱柱的温度为25ħ,流速为0.3 mL㊃min-1㊂梯度洗脱程序如下:0~0.5min,95% B;0.5~7min,B从95%线性变化至65%;7~8 min,B从65%线性变化至40%;8~9min,B维持在40%;9~9.1min,B从40%线性变化至95%;9.1 ~12min,B维持在95%㊂随后在安捷伦6550质谱仪的电喷雾电离源的正/负离子模式下检测㊂采用质谱仪(型号:AB Triple TOF6600)鉴定代谢物碎片,采集一级㊁二级谱图㊂获得的数据使用自建库方法(MetDDA和LipDDA)鉴定代谢物的分子结构㊂表1㊀大鼠饲料成分信息Table1㊀Composition of rat feed原料IngredientsHFD/%a HCD/%大豆油Soybean oil5-猪油Lard20-玉米淀粉Corn starch-15蔗糖Sucrose-10蛋黄粉Yolk powder1515酪蛋白Casein55胆固醇Cholesterol 1.2 1.2胆酸钠Sodium cholate0.20.2碳酸氢钙Calcium bicarbonate0.60.6鼠维持饲料Rat maintenance feed5353注:a表示每100g饲料中含有原料的质量(g);HFD表示高脂饮食; HCD表示高碳水化合物饮食㊂Note:a represents grams of materials per100g of feed;HFD represents high fat diet;HCD represents high carbohydrate diet.1.6㊀肝脏组织病理学观察将大鼠肝组织经4%多聚甲醛固定㊁脱水后,取出进行石蜡包埋,随后样品被切成5mm厚的截面,使用苏木精-伊红(H&E)染色㊂在光学显微镜下对组织结构特征进行评估㊂1.7㊀生化指标测定室温下将大鼠血液静置20min,于4ħ㊁8000r ㊃min-1离心15min取上清液获得血浆,然后按照大鼠ELISA检测试剂盒(南京建成生物工程研究所)的说明测定胰岛素(INS)和C-反应蛋白(CRP)的水平㊂大鼠肝脏组织与4ħ预冷的磷酸盐缓冲溶液按照固液比1ʒ10(g㊃mL-1)制成组织匀浆液,离心取上清液用于检测甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC),评估肝功能㊂1.8㊀统计分析利用柏拉图标准化(Pareto-scaling)对代谢物数据进行处理,然后使用偏最小二乘鉴别分析法(PLS-DA)分析㊂随后将代谢物数据输入KEGG数据库,并使用Fisher s Exact Test筛选潜在的靶向通路㊂使用IBM SPSS Statistics24(Chicago,USA)进行统计分析㊂数据均使用平均数ʃ标准差的方式表示㊂2组数据间的比较使用单因素方差法,使用Tukey 事后检验㊂*P<0.05和**P<0.01代表组间差异具有统计学意义㊂2㊀结果(Results)2.1㊀PM2.5化学组分表征根据前期研究,石河子市2018年PM2.5中水溶性离子的浓度呈现冬季>秋季>春季>夏季的规律㊂PM2.5中重金属Cu㊁Pb㊁Ni和Sb处于较高浓度水平,Co㊁Cd㊁Bi和Sn处于较低水平[21]㊂鉴于先前研究多关注采暖期间的PM2.5组分[16],本研究选取石河子市2019年4月的PM2.5样品,对主要的无机元素和水溶性离子浓度进行测定㊂如图1所示,无机离子的平均浓度为Ca(4.21μg㊃m-3)>Si(3.15μg㊃m-3)>Na(2.50μg㊃m-3)>Al(0.71μg㊃m-3)>K (0.48μg㊃m-3)>Zn(0.43μg㊃m-3)>Cl(0.36μg㊃m-3)>As(0.15μg㊃m-3)>Se(0.12μg㊃m-3)㊂水溶性离子的平均浓度为Na+(16.2μg㊃m-3)>Cl-(6.25μg㊃m-3)>SO42-(5.77μg㊃m-3)>NO-3(5.11μg㊃m-3) >Ca2+(2.74μg㊃m-3)>K+(2.33μg㊃m-3)>NH4+(1.74μg㊃m-3)>F-(1.165μg㊃m-3)㊂2.2㊀PM2.5对不同饮食大鼠体质量及血糖的影响PM2.5协同不同饮食对大鼠体质量及血糖的影472㊀生态毒理学报第18卷响如图2所示㊂如图2(a)所示,高脂饮食组大鼠(HFD -CON 和HFD -PM)的体质量远高于其他2组,高碳水化合物饮食组(HCD -CON 和HCD -PM)略高于正常饮食组(ND -CON 和ND -PM),说明饮食对于体质量有明显的影响㊂随着实验的进行,PM 2.5暴露对大鼠的体质量也有一定影响,第5周时,正常饮食组和高脂饮食组中,对照组大鼠的体质量高于PM 2.5暴露组,而高碳水化合物组中对照组呈现下降趋势㊂口服糖耐量实验结果如图2(b)所示,可知血糖随时间的变化曲线,曲线呈先上升后下降趋势,且在30min 时,各组血糖值达到最高点㊂从整体来看,3种饮食对照组(ND -CON ㊁HFD -CON 和HCD -CON)的血糖值均高于PM 2.5暴露组(ND -PM ㊁HFD -PM 和HCD -PM)㊂上述现象表明,PM 2.5暴露会导致大鼠体质量下降,同时造成大鼠糖耐量水平降低㊂2.3㊀PM 2.5对不同饮食大鼠胰岛素敏感指数的影响如表2所示,对各饮食组大鼠进行组内比较,发现空腹血糖无显著差异;PM 2.5暴露导致ND 组和HFD 组的空腹胰岛素水平显著下降;ND 组大鼠的HOME -IR 和ISI 指标受PM 2.5影响差异具有统计学意义㊂2.4㊀PM 2.5对不同饮食大鼠代谢物的影响为深入探究PM 2.5对糖脂代谢造成的可能影响,采用非靶标代谢组学技术筛选显著差异代谢物,进而确定靶向通路㊂采用偏最小二乘鉴别分析(PLS -DA)对各组的代谢物进行鉴别,PM 2.5暴露组与对照组均有明显的区分(图3)㊂图1㊀PM 2.5中无机金属及水溶性离子Fig.1㊀Inorganic metals and water -soluble ions in PM2.5图2㊀体质量、糖耐量变化趋势图Fig.2㊀Trend chart of body weight and glucose tolerance第4期刘锦花等:PM 2.5协同不同饮食对大鼠糖脂代谢的影响473㊀表2㊀PM 2.5对不同饮食大鼠FBG ㊁FINS ㊁HOME-IR ㊁ISI 的影响Table 2㊀Effects of PM 2.5on FBG,FINS,HOME -IR and ISI in rats with different diets组别Groups FBG FINS HOMA -IR ISI ND -CON 8.04ʃ1.5613.84ʃ1.33 4.91ʃ0.86-4.69ʃ0.18ND -PM 8.75ʃ1.569.59ʃ1.66**3.73ʃ0.87*-4.40ʃ0.27*HFD -CON 8.35ʃ0.9312.23ʃ0.63 4.56ʃ0.73-4.62ʃ0.15HFD -PM 7.99ʃ0.5810.14ʃ1.53* 3.62ʃ0.72-4.38ʃ0.19HCD -CON 6.57ʃ0.7511.26ʃ0.49 3.29ʃ0.41-4.30ʃ0.13HCD -PM8.20ʃ0.8311.01ʃ1.643.95ʃ0.22-4.49ʃ0.06注:FBG 代表空腹血糖,单位为mmol ㊃L -1,FINS 代表空腹胰岛素,单位为mU ㊃L -1,HOME -IR 代表稳态模型胰岛素抵抗指数,ISI 代表胰岛素敏感指数;各组数值均为平均值ʃ标准差,n =5~8;进行组内比较(ND -CON vs.ND -PM ;HFD -CON vs.HFD -PM ;HCD -CON vs.HCD -PM);*㊁**分别代表P <0.05㊁P <0.01㊂Note:FBG represents fasting blood glucose,and the unit is mmol ㊃L -1;FINS represents fasting insulin,and the unit is mU ㊃L -1;HOME -IR represents ho -meostasis model assessment resistance index,and ISI represents insulin sensitivity index;the values of each group are mean ʃstandard deviation,n =5~8;within -group comparisons were performed (ND -CON vs.ND -PM;HFD -CON vs.HFD -PM;HCD -CON vs.HCD -PM);*,**mean P <0.05,P <0.01respectively.图3㊀代谢物的统计检验注:(a)~(b)正/负离子模式下ND 组代谢物PCA -DA 得分图;(c)~(d)正/负离子模式下HFD 组代谢物PCA -DA 得分图㊂Fig.3㊀Statistical test of metabolitesNote:(a)~(b)PCA -DA score plot of ND group metabolites in positive and negative mode;(c)~(d)PCA -DA score plotof HFD group metabolites in positive and negative mode.474㊀生态毒理学报第18卷㊀㊀PM2.5诱导ND组和HFD组大鼠代谢通路的改变如图4所示㊂在正负离子模式下发现ND组有37个显著差异代谢物,其中7个代谢物含量上升,30个代谢物含量下降;HFD组共有20个显著差异代谢物,19个代谢物上升,1个代谢物下降;HCD组发现了81种,其中67个代谢物上升,14个代谢物下降[15]㊂基于上述差异代谢物,KEGG通路富集结果如图4所示㊂ND组和HFD组的富集差异代谢物较多的通路均为氨基糖和核苷酸糖代谢通路;HCD 组的ABC转运蛋白通路最为显著,详见笔者所在课题组的前期研究[15]㊂2.5㊀PM2.5对不同饮食大鼠肝脏病理变化的影响肝脏在糖脂代谢过程中发挥重要作用,进一步探究PM2.5对肝脏的影响㊂大鼠的肝脏组织结构改变HE染色图如图5所示㊂ND-CON组结果如图5 (a)所示,肝细胞以中央静脉为中心呈放射状排列,肝细胞索网眼间窦状隙和血窦组织结构基本正常㊂而ND-PM组(图5(b))与HFD-CON组(图5(c)),部分肝细胞中出现脂质空泡,同时伴有细胞核碎裂㊁核膜消失等细胞坏死现象㊂与HFD-CON组对应的HFD-PM组(图5(d)),肝细胞内脂质空泡显著增大,出现大量脂质变性特征㊂高碳水饮食组结果如图5 (e)和图5(f)所示,HCD-CON组气管滴注滤膜过滤水溶液,从图5中发现少量肝细胞坏死,存在细胞核固缩和细胞核碎裂的现象,HCD-PM组气管滴注PM2.5,发现肝窦变宽且间隙中充满红细胞,肝组织中出现淤血㊂2.6㊀PM2.5对不同饮食大鼠生化指标的影响根据大鼠肝脏组织病理情况,选取TG㊁TC和CRP进一步评估相关变化(图6)㊂结果表明ND和HFD饮食组的变化情况类似,PM2.5暴露组TG和TC水平均显著高于对照组㊂然而PM2.5与高碳水化合物饮食协同作用时,血脂指标并未升高㊂CRP 为非特异性炎性标志物,可以反映系统炎症的水平㊂可以发现正常饮食组内差异不显著性;HFD-PM组低于HFD-CON组;HCD-PM组显著高于HCD-CON组㊂3㊀讨论(Discussion)PM2.5暴露导致大鼠体质量先升高后降低,可能是PM2.5对大鼠机体的损伤具有累积和滞后效应[22]㊂现有研究认为PM2.5增强胰岛素抵抗和内脏炎症水平[23],并且PM2.5和HFD联合作用可导致糖耐量异常[24]㊂本研究中,PM2.5暴露导致大鼠的糖耐量有不同程度降低;空腹血糖无显著性差异㊂可能与PM2.5暴露时长有关,8周的暴露周期不足以对血糖产生显著影响[25]㊂此外,ND组和HFD组胰岛素水平显著下降(P<0.05),Long等[26]发现PM2.5暴露会导致血浆中胰岛素水平下降,与本文一致㊂虽然PM2.5暴露并未造成血糖出现明显异常,但KEGG 富集分析显示,氨基糖和核苷酸糖代谢途径中富集的显著差异代谢物最多㊂在糖代谢的一系列复杂的化学反应中,氨基糖是血糖的转变去路之一,由单糖分子中一个羟基被氨基取代形成㊂核苷酸糖为核苷二磷酸或核苷一磷酸与不同单糖异头体羟基形成的衍生物,是糖类合成或相互转换时的活化形式㊂由此说明,PM2.5暴露对ND组和HFD组大鼠糖代谢通路有重要的影响㊂肝脏作为生物体代谢的主要场所,肝功能直接影响代谢的过程和途径㊂PM2.5暴露与肝脏密切相关,引起肝细胞凋亡和巨噬细胞浸润[27]㊂Qin等[9]认为HFD和PM2.5暴露的联合干预可导致脂肪酸的积累,进而触发脂类的形成㊂本文的结果显示,PM2.5可导致ND组和HFD组的大鼠肝脏出现脂质空泡,且HFD组出现明显的脂质变性㊂血脂指标进一步证实,TG和TC在ND组和HFD组显著升高,这一结果表明PM2.5能够诱导正常饮食和高脂饮食大鼠肝脏出现脂质变性,且高脂饮食加剧了血脂异常㊂对于HCD组,PM2.5暴露更倾向于导致大鼠肝脏细胞坏死,甚至出现淤血㊂为进一步探究该病理改变,选取CRP作为炎症标志物,观察PM2.5暴露对大鼠机体炎性因子水平的影响㊂与各组的对照组相比,HCD-PM组的CRP水平显著上升(P<0.01),而HFD-PM组CRP显著下降(P<0.05)㊂PM2.5结合高碳水饮食促进了CRP的表达,而高脂饮食导致的肥胖可能减轻了机体炎性损伤㊂综上,PM2.5暴露对不同饮食大鼠肝脏的影响不同㊂肝脏作为糖脂代谢的重要器官,PM2.5诱导糖脂代谢的相关机制仍需进一步研究㊂在本研究考虑了多种饮食因素(正常㊁高脂和高碳水化合物饮食),探究PM2.5暴露对糖脂代谢的影响㊂结果表明,短期的PM2.5暴露不足以引起大鼠出现明显的糖耐量异常和胰岛素抵抗,但是对ND 组和HFD组大鼠糖代谢通路有重要影响㊂ND和HFD的大鼠肝脏血脂指标TG和TC水平升高,HCD大鼠机体炎性标志物CRP水平升高,PM2.5对第4期刘锦花等:PM 2.5协同不同饮食对大鼠糖脂代谢的影响475㊀图4㊀PM 2.5诱导ND 组和HFD 组大鼠代谢通路的改变Fig.4㊀PM 2.5-induced changes in metabolic pathways in rats with ND and HFDdiets图5㊀大鼠肝脏的HE 染色图片(ˑ400)注:(a)~(f)分别代表ND -CON ㊁ND -PM ㊁HFD -CON ㊁HFD -PM ㊁HCD -CON ㊁HCD -PM 组;蓝色箭头指向细胞核碎裂,肝细胞坏死;绿色箭头指向脂质空泡,疑似脂肪变性位点;黄色箭头指向脂质变性;红色箭头指向淤血点㊂Fig.5㊀HE staining of rat liver (ˑ400)Note:(a)~(f)represent ND -CON,ND -PM,HFD -CON,HFD -PM,HCD -CON and HCD -PM groups respectively;the blue arrow points to nuclear fragmentation and necrosis of liver cells;the green arrow points to the lipid vacuole,which is suspected to be the site of steatosis;the yellow arrow points to lipid denaturation;the red arrow points to the congestion point.476㊀生态毒理学报第18卷图6㊀PM 2.5对不同饮食大鼠TG ㊁TC ㊁CRP 的影响注:TG 代表甘油三酯,TC 代表总胆固醇,CRP 代表C -反应蛋白;与对照组相比,*㊁**分别代表P <0.05㊁P <0.01㊂Fig.6㊀Effects of PM 2.5on TG,TC and CRP in rats with different dietsNote:TG stands for triglyceride,TC stands for total cholesterol,and CRP stands for C -reactive protein;compared with the control group,*,**represent P <0.05,P <0.01,respectively.不同饮食大鼠糖脂代谢的影响不同㊂对于普通民众,在PM 2.5污染的环境下,个人也许能够通过调节饮食结构来避免一定的健康风险㊂本研究进一步补充了PM 2.5健康效应的实验证据,希望能为保护人群健康提供参考㊂通信作者简介:苏向辉(1972 ),女,博士,主任医师,主要研究方向为环境与健康㊂共同通信作者简介:鲁建江(1967 ),男,硕士,教授,主要研究方向为环境与健康㊂参考文献(References ):[1]㊀Rappaport S M,Smith M T.Epidemiology.Environmentand disease risks [J].Science,2010,330(6003):460-461[2]㊀路曼曼,宋静,鲁娴娴,等.PM 2.5经皮肤暴露和气道滴注对小鼠肝脏的不同影响[J].化学与生物工程,2018,35(12):14-19Lu M M,Song J,Lu X X,et al.Different influences of PM 2.5on mouse liver through dermal exposure and intra -tracheal instillation [J ].Chemistry &Bioengineering,2018,35(12):14-19(in Chinese)[3]㊀Liu F F,Chen G B,Huo W Q,et al.Associations betweenlong -term exposure to ambient air pollution and risk of type 2diabetes mellitus:A systematic review and meta -a -nalysis [J].Environmental Pollution,2019,252(Pt B):1235-1245[4]㊀时文明,赵卓慧.大气PM 2.5与2型糖尿病关系的研究进展[J].环境与职业医学,2017,34(7):653-656Shi W M,Zhao Z H.Review on associations between am -bient fine particulate matters and type 2diabetes mellitus [J].Journal of Environmental &Occupational Medicine,2017,34(7):653-656(in Chinese)[5]㊀Hao J,Huang K P,Chen C,et al.Polydatin improves glu -cose and 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