高糖飲食導(dǎo)致大鼠肝臟脂代謝紊亂實(shí)驗(yàn)研究

盧賢榮 程萬里

高糖飲食導(dǎo)致大鼠肝臟脂代謝紊亂實(shí)驗(yàn)研究

盧賢榮 程萬里

目的探討高糖飲食對大鼠肝臟過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的影響。方法 用高糖飲食飼養(yǎng)大鼠24周，觀察體重，血清總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、游離脂肪酸(FFA)，肝臟過氧化氫酶、脂酰CoA氧化酶和過氧化物酶體脂肪酸β-氧化活性的變化。結(jié)果 試驗(yàn)組TG、TC、FFA與對照組相比有不同程度升高(P＜0.01)。試驗(yàn)組大鼠肝臟的過氧化氫酶、過氧化物酶體脂肪酸β-氧化、脂酰CoA氧化酶活性較正常對照組明顯升高(P＜0.05)。結(jié)論 高糖飲食長期攝入可導(dǎo)致大鼠脂質(zhì)代謝紊亂，肝臟中的過氧化氫酶、脂酰CoA氧化酶和過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的活性升高。

糖;過氧化物酶體;脂肪酸β-氧化

碳水化合物(糖)是人和動物生命活動的重要能量來源。除此之外，體內(nèi)合成脂肪的脂肪酸和甘油也主要是由糖代謝而來。真核生物體內(nèi)完成脂肪酸β-氧化的器官有線粒體和過氧化物酶體。線粒體中脂肪酸β-氧化的情況已經(jīng)比較明確。隨著研究的不斷深入，過氧化物酶體脂肪酸β-氧化在脂代謝中的作用漸受重視。我們前期的研究表明，鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠出現(xiàn)脂代謝紊亂的同時，過氧化物酶體脂肪酸β-氧化增強(qiáng)，過氧化氫酶、脂酰CoA氧化酶活性升高［1］。有關(guān)食物對過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的影響，以往報道多著重于短期飲食中添加某種特定類型脂肪酸的研究，而長期高糖飲食對過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的影響研究甚少。本研究旨在觀察高糖飲食對老年大鼠機(jī)體代謝的影響，重點(diǎn)是其肝臟過氧化物酶體脂肪酸β-氧化及參與此途徑的多種酶活性的影響。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑 H-7500透射電鏡，BeckmanDU640蛋白核酸分析儀(美國產(chǎn))，日立UV-330紫外-可見分光光度儀、JA3003精密天平(日本產(chǎn))，RBP-1B鼠尾血壓測定儀(北京產(chǎn))，760-紫外可見光分光光度儀、Advantage血糖儀、BeckmanX20全自動生化分析儀、930-熒光分光光度儀(上海產(chǎn))，WZS-50F雙通道微量注射泵(浙江產(chǎn))。棕櫚酰CoA、輔酶A、黃素酰嘌呤二核苷酸、7-羥基-6-甲氧基香豆素、牛血清白蛋白(BSA)(美國Sigma公司);菸酰胺酰嘌呤二核苷酸(Biomol公司);過氧化物酶(Biozyme公司);鹽酸苯甲脒、苯甲基磺酰氟(Amresco公司)。

1.2 動物模型與取材

1.2.1 動物模型:清潔級近交系雄性Wistar大鼠20只，5月齡，體重250～300 g(購于河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心)。基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)1周，隨機(jī)分為正常對照組(NC組)、高糖組(HS)，每組10只，各用相應(yīng)飼料喂養(yǎng)。自由攝食、飲水，室溫18～24℃，相對濕度40% ～70%，每日12 h光照維持，晝夜循環(huán)?；A(chǔ)飼料中碳水化合物、脂肪及蛋白質(zhì)熱量各占65.5%、10.3%及24.2%;高糖飼料是在基礎(chǔ)飼料中添加20%蔗糖使碳水化合物熱卡占76.5%，脂肪熱卡占7%，蛋白質(zhì)熱卡占16.5%。飼料由河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心配制。

1.2.2 標(biāo)本采集:24周后，空腹10%水合氯醛麻醉，心臟采血，用于生化指標(biāo)的測定，剪取部分肝臟迅速放入4%戊二醛中，15 min內(nèi)切成1×1×1 mm3組織塊固定，透射電鏡觀察;另取肝臟，在冰浴中勻漿，離心后取上清，用于過氧化氫酶、過氧化物酶體脂酰CoA氧化酶、過氧化物酶體脂肪酸β-氧化活性的分析測定。

1.3 血漿生化指標(biāo)及肝組織酶活性的測定 血清總膽固醇(TC)和三酰甘油(TG)用氧化酶法，采用Beckman X20全自動生化分析儀測定;用銅顯色法測定血清游離脂肪酸(FFA)含量;過氧化氫酶的測定參考文獻(xiàn)［2］;過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的測定參考文獻(xiàn)［3］;過氧化物酶體脂酰CoA氧化酶的測定參考文獻(xiàn)［4］;蛋白含量測定參考文獻(xiàn)［5］。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析應(yīng)用SPSS 10.0統(tǒng)計軟件，計量資料以±s表示，組間比較采用單因素方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.12組基礎(chǔ)指標(biāo)比較 體重(BW)的變化:在24周時HS組大鼠BW增加，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。血脂的變化:HS組TC和TG在24周時較NC組顯著升高(P＜0.01);FFA的變化:12及24周時，HS組FFA水平較NC組明顯升高(P ＜0.05)。見表1。2.2 肝臟中脂肪酸β-氧化中各酶活性的變化 HS組過氧化氫酶、過氧化物酶體脂酰CoA氧化酶、過氧化物酶體脂肪酸β-氧化活性分別在24周時較NC組明顯升高(P＜0.05)。見表2。

表1 2組大鼠以不同飲食喂養(yǎng)后各階段血清生化資料變化比較n=10，±s

表1 2組大鼠以不同飲食喂養(yǎng)后各階段血清生化資料變化比較n=10，±s

注:與NC組比較，*P ＜0.05，#P ＜0.01

項(xiàng)目 時間(周) NC組 HS組BW(g)360±11 365±11 12 401±20 408±11 24 451±45 482±11 TC(mmol/L) 0 0.82±0.08 0.82±0.18 12 0.93±0.12 0.97±0.09 24 0.97±0.05 1.13±0.08#TG(mmol/L) 0 0.59±0.09 0.65±0.27 12 0.74±0.26 0.88±0.19 24 0.94±0.16 1.37±0.14#FFA(μmol/L) 0 0.69±0.11 0.72±0.10 12 0.76±0.07 0.98±0.08*24 0.78±0.07 1.20±0.07 0#

表2 2組大鼠24周時肝臟中過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的相關(guān)酶活性的變化n=10，±s

表2 2組大鼠24周時肝臟中過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的相關(guān)酶活性的變化n=10，±s

*P ＜0.05#P ＜0.01注:與NC組比較，，

項(xiàng)目 HS組 NC組過氧化氫酶(U/mg) 407.00±38.72*274.17±35.45過氧化物酶體脂肪酸β-氧化活性(mU/mg) 1.38±0.07* 0.0105±0.0009過氧化物酶體脂酰CoA氧化酶(mU/mg) 0.374±0.003#0.0170±0.0027

2.3 透射電鏡所見 與NS組相比，HS組肝細(xì)胞內(nèi)有數(shù)量不等的脂滴儲積。

3 討論

3.1 碳水化合物對生物體的影響 糖是人類和大多數(shù)動物食物的主要成分，提高能量是糖的主要生理功能。此外，糖還是機(jī)體重要的碳源，糖代謝的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)變成其他的含碳化合物，如脂肪酸、氨基酸等。糖也是組成機(jī)體組織結(jié)構(gòu)的重要成分。體內(nèi)還有一些具有特殊生理功能的糖蛋白。

糖通過有氧氧化和無氧酵解為機(jī)體提供能量，正常情況

下，體內(nèi)僅有少量糖原儲存，過多的糖類轉(zhuǎn)化為脂肪酸，脂肪酸與甘油合成TG儲藏起來。合成TG的脂肪酸及甘油主要由糖代謝提供。從我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，飼養(yǎng)到12周時，高糖試驗(yàn)組大鼠BW、血清TC和FFA均高于對照組，到24周的，上述指標(biāo)進(jìn)一步升高，同時TG也有較大幅度升高，與對照組相比，有統(tǒng)計學(xué)意義，出現(xiàn)了明顯的脂代謝紊亂。這說明長期大量攝入糖類會造成細(xì)胞內(nèi)脂肪酸代謝平衡的破壞，出現(xiàn)BW、血清TC、TG和FFA升高。研究表明，肥胖，TC、TG和FAA升高是高血壓、胰島素抵抗、2型糖尿病、動脈粥樣硬化等疾病的重要危險因素，最新的IDF代謝綜合征的定義中中心性肥胖是必備的指標(biāo)，高TG血癥是重要指標(biāo)之一，由此可見，由高糖飲食造成的脂代謝紊亂同高脂飲食一樣嚴(yán)重威脅著人體健康。

3.2 高糖飲食與過氧化物酶體的脂肪酸β-氧化 過氧化物酶體脂肪酸β-氧化酶系實(shí)際上是一個縮短碳鏈的反應(yīng)體系。飽和的長鏈和極長鏈脂肪酸、多不飽和脂肪酸、2-甲基支鏈脂肪酸及膽汁酸合成代謝中間產(chǎn)物先進(jìn)入過氧化物酶體氧化成中短鏈脂肪酸，再轉(zhuǎn)入線粒體徹底氧化分解，提供能量。此外，嚙齒類動物過氧化物酶體還可被一類稱為過氧化物酶體增殖劑的物質(zhì)誘導(dǎo)增殖，過氧化物酶體β-氧化途徑中的酶活性也同時被誘導(dǎo)增加。這種增殖是通過過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的。Ishii等［6］發(fā)現(xiàn)飲食中的高脂成分刺激參與過氧化物酶體脂肪酸β-氧化的酶的合成，導(dǎo)致過氧化物酶體脂肪酸β-氧化增強(qiáng)和過氧化物酶體增殖。過氧化物酶體的這種變化與PPARα高效配體氯貝特喂養(yǎng)的大鼠極為相似。高糖攝入導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂肪酸增加，脂肪酸及其衍生物是PPARα的天然配體。PPARα活化后調(diào)節(jié)參與過氧化物酶體脂肪酸代謝基因的表達(dá)，導(dǎo)致肝臟過氧化物酶體增殖［7］，脂肪酸β-氧化增加，以恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的代謝平衡。這種脂肪酸氧化的增強(qiáng)是機(jī)體對高熱量飲食的適應(yīng)性反應(yīng)，本試驗(yàn)中肝細(xì)胞電鏡觀察結(jié)果顯示，試驗(yàn)組大鼠的肝細(xì)胞內(nèi)有數(shù)量不等的脂滴儲積，同時大體標(biāo)本表現(xiàn)為程度不等的脂肪肝，這提示此適應(yīng)性反應(yīng)對于清除體內(nèi)過多的脂肪來說還是不充分的。

1 李靜，宋光耀，姜玲玲，等.實(shí)驗(yàn)性糖尿病大鼠肝過氧化物酶體脂肪酸氧化及D-雙功能蛋白活性變化的初步研究.生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展，2004，31:1024-1029.

2 Aebi H.Catalase.In:Bergmeyer，HU ed.Method of enzymatic analysis.New York:Academic Press，1974:673.

3 Paul B，Duve de C.A fatty acyl-CoA oxidizing system in rat liver peroxisomes;enhancement by clofibrate，a hypolipidemic drug.Proc.Natl.Acad.Sci.USA，1976，73:2043-2046.

4 Walusimbi-Kisitu M，Harrisom HE.Fluorometric assay for rat liver peroxisomal fatty acyl-coenzyme a oxidase activity.Journal of Lipid Research，1983，24:1077-1084.

5 Markwell MAK，Haos SM，Bieber LL，et al.A modification of the Lowry procedure to simplify protein determination in membrane and lipoprotein samples.Anal Biochem，1978，87:206-210.

6 Ishii H，Horie S，Suga T.Physiological role of peroxisomal beta-oxidation in liver of fasted rats.Biochem.(Tokyo)，Jun，1980，87:1855-1858.

7 Debeet LJ，Mannaetts GF.The mitochondrial and peroxisomal pathway of fatty acid oxidation in rat liver.Diabete Metabol，1983，9:134-140.

Experimental study of lipid metabolic disorder in the livers of rats fed with high glucose diet

LU Xianrong* ，CHENG Wanli．Shijiazhugng Mechical Insurance management centre，Shijiazhuang 050000，China

ObjectiveTo investigate the effect of high glucose diet on the activity of peroxisomal fatty acidβ-oxidation in the livers of rats.MethodsThe rats were fed with high glucose diet(experiment group)or normal diet(control group)respectively for 24 weeks.The changes of total cholesterol(TC)，triglyceride(TG)and free fatty acid(FFA)were observed，and the changes of the activities of peroxisomal fatty acidβ-oxidation，hydrogen peroxidase and acyl-CoA oxidase in the livers were detected.ResultsThe levels of TC，TG，F(xiàn)FA in experiment group were increased at different degrees，as compared with those in control group(P ＜0.01).The activities of hydrogen peroxidase，peroxisomal fatty acidβ-oxidation and acyl-CoA oxidase in experiment group were significantly increased，as compared with those in control group(P ＜0.05).ConclusionThe long-term taking of high glucose can result in the lipid metabolic disorder in rats，as a result，the activities of hydrogen peroxidase，acyl-CoA oxidase and peroxisomal fatty acidβoxidation are increased.

glucose;peroxisome;fatty acid β-oxidation

R 587.1

A

1002-7386(2011)09-1307-02

10．3969/j．issn．1002-7386．2011．09．009

050000 河北省石家莊市醫(yī)療保險管理中心(盧賢榮);中船重工第718研究所(程萬里)

2011-02-02)

·論著·