FGF-21改善谷氨酸鈉引起的體內(nèi)脂肪堆積

劉銘瑤，王　菁，侯玉婷，曹宏偉，任桂萍，李德山，王文飛

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，150030 哈爾濱; 2.長(zhǎng)春衛(wèi)爾賽生物藥業(yè)有限公司，130616 長(zhǎng)春; 3.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，163319 黑龍江 大慶)

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FGF-21改善谷氨酸鈉引起的體內(nèi)脂肪堆積

劉銘瑤1，王菁1，侯玉婷2，曹宏偉3，任桂萍1，李德山1，王文飛1

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，150030 哈爾濱; 2.長(zhǎng)春衛(wèi)爾賽生物藥業(yè)有限公司，130616 長(zhǎng)春; 3.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，163319 黑龍江 大慶)

摘要:為研究成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-21(FGF-21)對(duì)谷氨酸鈉(MSG)誘導(dǎo)的肥胖大鼠的脂肪代謝是否具有調(diào)節(jié)作用，給新生SD大鼠飼喂MSG至20周齡后，連續(xù)注射FGF-21(1 mg/kg)32 d，檢測(cè)FGF-21注射前后大鼠體質(zhì)量、Lee’s指數(shù)、進(jìn)食量、腹部和皮下脂肪質(zhì)量、血脂濃度、糖耐量和肝脂代謝中的相關(guān)指標(biāo).結(jié)果顯示，與MSG對(duì)照組相比，F(xiàn)GF-21試驗(yàn)組大鼠體質(zhì)量、Lee’s指數(shù)、腹部脂肪質(zhì)量及脂肪細(xì)胞大小顯著降低(P<0.01)，進(jìn)食量沒有明顯變化；血糖、TG、TC、LDL-C濃度顯著降低(P<0.01)，HDL-C濃度升高；脂肪中Glut-1水平顯著上升(P<0.05)，Leptin mRNA的高表達(dá)水平顯著下降(P<0.01)；肝臟的質(zhì)量和肝臟中ALT、AST、ALP的水平得到改善，F(xiàn)GF-21、PPARα、PPARγ mRNA水平顯著下降(P<0.05)，脂肪肝得到恢復(fù)，糖耐受得到改善.以上結(jié)果表明，F(xiàn)GF-21明顯改善由MSG誘導(dǎo)引起的體內(nèi)脂肪堆積，對(duì)腹部脂肪的減少效果尤其顯著，同時(shí)有效改善MSG肥胖大鼠的肝脂代謝水平，恢復(fù)脂肪肝.

關(guān)鍵詞:成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-21；谷氨酸鈉；脂肪肝；瘦素；肥胖

肥胖發(fā)生的原因很多，能量攝入過多導(dǎo)致的熱能入超以及脂肪堆積，是當(dāng)今世界肥胖群體增加的普遍原因[1].機(jī)體脂肪堆積尤其是腹腔內(nèi)的脂肪累積影響機(jī)體器官結(jié)構(gòu)，還能引起一系列疾病.有研究報(bào)道，腹型肥胖和腹部脂肪所占比例增加是冠心病和2型糖尿病及相關(guān)死亡的主要危險(xiǎn)因素[2-3].

成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-21(FGF-21)是FGF家族的新成員，能夠高效并持續(xù)調(diào)節(jié)機(jī)體糖脂代謝[4-5]，刺激脂肪細(xì)胞的葡萄糖吸收[6]，降低ob/ob和db/db小鼠血漿中葡萄糖和甘油三酯的濃度，在轉(zhuǎn)基因小鼠中過表達(dá)時(shí)可有效抵抗由飲食引起的肥胖[7].與以往研究相比，本研究采用的谷氨酸鈉(MSG)誘導(dǎo)的肥胖模型屬于下丘腦性肥胖，是由于大劑量谷氨酸鈉選擇性地破壞了大鼠下丘腦腹內(nèi)側(cè)核的飽食中樞，致使大鼠進(jìn)食量增加、食欲旺盛.并且因其交感神經(jīng)處于抑制狀態(tài)而自發(fā)活動(dòng)顯著減少，從而導(dǎo)致肥胖，特別是腹部脂肪堆積明顯，酷似人類肥胖的形成過程[8-10].本研究應(yīng)用MSG誘導(dǎo)的肥胖模型，研究FGF-21改善脂肪堆積的效果，以及對(duì)肝脂代謝的調(diào)節(jié)作用，以期為臨床應(yīng)用FGF-21治療肝脂代謝異常提供理論基礎(chǔ).

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1試驗(yàn)動(dòng)物

SD大鼠(20只雌雄各半)由上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司提供，動(dòng)物合格證號(hào)為SCXK(滬)2007-0005.

1.1.2主要藥品及試劑

FGF-21由本實(shí)驗(yàn)室提供，純度>90%；MSG (Amresco)；逆轉(zhuǎn)錄酶M-M LVRT (Promega)；TRIzol reagent (Invitrogen)； SYBR GREEN PCR MasterMix(ABI).

1.1.3引物

所用引物均由Invitrogen公司合成.實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物序列如下：

大鼠GLUT1

上游引物：5’- CCATCCACCACACTCACCAC -3’

下游引物：5’- GCCCAGGATCAGCATCTCAA -3’

大鼠Leptin

上游引物：5’- GACACCAAAACCCTCAT -3’

下游引物：5’- CAGTGTCTGGTCCATCT -3’

大鼠FGF-21

上游引物：5’- AGGCTTTGACACCCAGGATT -3’

下游引物：5’- ACAGATGACGACCAGGACAC -3’

大鼠PPARα

上游引物：5’- TGTCGAATATGTGGGGACAA -3’

下游引物：5’- AAACGGGATTGCATTGTGTGA -3’

大鼠PPARγ

上游引物：5’- GATCCTCCTGTTGACCCAGA -3’

下游引物：5’- TCAAAGGAATGGGAGTGGTC -3’

大鼠β-actin

上游引物：5’- ATCATGTTTGAGACCTTCAACA -3’

下游引物：5’- CATCTCTTGCTCGAAGTCCA -3’

1.2動(dòng)物造模及處理

選擇10窩新生(由買來的20只SD大鼠交配獲得)的1日齡SD大鼠，每窩隨即分成2組，一組為空白組(以剪尾做標(biāo)記)，另一組為MSG組.MSG組大鼠按2 mg/kg體質(zhì)量劑量連續(xù)5 d皮下注射(頸背部)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3的MSG溶液，空白組大鼠連續(xù)5 d皮下注射(頸背部)等量0.9% NaCl溶液.22 d斷奶后[11-12]，篩選出造模成功的大鼠進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn).造模成功的標(biāo)準(zhǔn)：體質(zhì)量超過空白組平均體質(zhì)量的20%[13].將MSG成模肥胖大鼠隨即平均分成FGF-21組和MSG組(每組n﹥10)，采用電子天平1周1次定時(shí)測(cè)量體質(zhì)量和進(jìn)食量.MSG肥胖大鼠模型建立后飼喂至20周齡時(shí)，F(xiàn)GF-21組按1 mg/kg劑量連續(xù)32 d腹腔注射FGF-21[14].MSG組連續(xù)32 d腹腔注射等量0.9% NaCl溶液.采用電子天平1周1次定時(shí)測(cè)量體質(zhì)量和進(jìn)食量.

1.3樣品采集

停藥后檢測(cè)大鼠空腹糖耐量水平，將葡萄糖溶液按2 g/kg劑量腹腔注射到大鼠體內(nèi)，監(jiān)測(cè)其0 (注射葡萄糖前)、30、60、90和120 min的血糖值.利用公式AUC (min·mmol·L-1)=30 min×[1/2×(BG0+ BG120)+1×(BG30+BG60+BG90)]分析糖耐量情況.麻醉稱質(zhì)量測(cè)體長(zhǎng)(鼻子至肛門)后，心臟采血(3~5 mL)，血樣經(jīng)3 000 r/min離心后吸出血清并標(biāo)號(hào)，所有血清在-80 ℃條件下保存.甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)和堿性磷酸酶(ALP)用酶法通過全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè).采血完畢后將大鼠安樂處死，取大鼠腎、睪丸、腸系膜脂肪及肝臟稱質(zhì)量后，部分經(jīng)液氮速凍數(shù)分鐘后放入-80 ℃條件下保存，部分放入10%的甲醛中準(zhǔn)備制備石蠟切片.

1.4大鼠肝臟及脂肪組織RNA的提取

取各組大鼠組織，每0.1 g組織用1 mL TRIzol試劑裂解，按常規(guī)方法提取RNA，用NanoDrop紫外分光光度計(jì)檢測(cè)RNA純度和濃度(OD260 nm/OD280 nm>1.8，OD260 nm/OD230nm> 2.0).

1.5cDNA合成

使用逆轉(zhuǎn)錄酶M-MLVRT，按說明書操作合成cDNA，cDNA產(chǎn)物作為熒光定量PCR反應(yīng)的模板.

1.6實(shí)時(shí)熒光定量PCR

使用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)脂肪中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1(Glut-1)、瘦素(Leptin)，肝臟中FGF-21、過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ) mRNA的相對(duì)表達(dá)情況，以β-actin的表達(dá)量作為內(nèi)參.將cDNA連續(xù)10倍稀釋，分別用兩對(duì)引物進(jìn)行反應(yīng)，構(gòu)建兩個(gè)基因的相對(duì)定量標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)曲線斜率計(jì)算各引物的擴(kuò)增效率.反應(yīng)體系按試劑盒說明書操作.每組反應(yīng)3個(gè)復(fù)孔，取平均值.每對(duì)引物均設(shè)空白對(duì)照，空白對(duì)照孔不加任何形式的模板，其余成分濃度與檢測(cè)組相同.熒光定量PCR反應(yīng)程序：95 ℃ 10 min；95 ℃ 15 s，60 ℃ 1 min 40個(gè)循環(huán)；95 ℃ 15 s，60 ℃ 30 s，95 ℃ 15 s(生成溶解曲線).通過分析溶解曲線確定是否產(chǎn)生引物二聚體和非特異性擴(kuò)增.

1.7石蠟切片

脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞病理形態(tài)學(xué)觀察：取甲醛固定好的脂肪和肝組織，酒精梯度脫水，常規(guī)石蠟包埋，冠狀切片，厚度為 4～6 μm，HE染色，顯微鏡下隨機(jī)采集3～4個(gè)視野的圖像觀察脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞的組織形態(tài)學(xué)狀態(tài).

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2結(jié)果與分析

2.1FGF-21的制備及純化

取蛋白純度達(dá)90%，能夠調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞吸收葡萄糖且具有劑量依賴性的FGF-21蛋白用于實(shí)驗(yàn)[7].

2.2MSG肥胖模型

MSG造模大鼠的體質(zhì)量、Lee’s指數(shù)((體質(zhì)量/g)1/3×103/體長(zhǎng)/cm)、進(jìn)食量(表1)、TG、TC、LDL-C(表3)顯著高于同期正常對(duì)照組(P<0.01)，提示大鼠造模成功.

2.3FGF-21對(duì)MSG肥胖大鼠體質(zhì)量、腹部脂肪質(zhì)量和進(jìn)食量的影響

由圖1和表1可以看出，經(jīng)過FGF-21的治療，試驗(yàn)組的MSG大鼠體質(zhì)量和Lee’s指數(shù)顯著下降(n=6，P<0.01)，并且體質(zhì)量下降趨勢(shì)穩(wěn)定，對(duì)照組未經(jīng)治療的MSG大鼠體質(zhì)量呈上升趨勢(shì).結(jié)果表明，F(xiàn)GF-21可以促使MSG肥胖大鼠體質(zhì)量下降.同時(shí)，MSG對(duì)照組的進(jìn)食量明顯高于正常飼養(yǎng)的空白組(n=6，P<0.05)，這一結(jié)果符合MSG肥胖模型高進(jìn)食量的特點(diǎn).經(jīng)FGF-21注射以后試驗(yàn)組大鼠的進(jìn)食量并沒有受到影響，說明FGF-21降低MSG大鼠體質(zhì)量并不是通過對(duì)進(jìn)食量的抑制(表1).

*P<0.05, **P<0.01

分組不同處理體質(zhì)量/g食物攝取量/gLee’s指數(shù)空白對(duì)照正常大鼠339.14±5.11217.565±3.214303.20±5.126MSG組注射生理鹽水前381.37±6.910^^20.537±3.191^317.86±5.905^^注射生理鹽水后388.78±6.040^^19.867±3.008^320.00±5.267^^FGF-21處理組注射FGF-21前385.38±4.310^^21.661±3.777^^321.11±7.537^^注射FGF-21后356.70±4.570**22.464±3.751312.87±7.201**

注：與未處理的正常對(duì)照組相比，^P<0.05表示差異顯著， ^^P<0.01表示差異極顯著，與FGF-21注射前的MSG組相比，**P<0.01表示差異極顯著.

表2顯示，試驗(yàn)組大鼠的腹部脂肪質(zhì)量顯著低于MSG對(duì)照組(n=6，P<0.01)，減少52.08%，而試驗(yàn)組和MSG對(duì)照組相比大鼠皮下脂肪質(zhì)量變化不大，減少12.9%.結(jié)果表明，F(xiàn)GF-21主要是通過減少肥胖大鼠腹部脂肪的質(zhì)量來降低其體質(zhì)量.

表2　FGF-21對(duì)腹部及皮下脂肪的影響

注：與MSG組相比，**P<0.01表示差異極顯著.

2.4各組大鼠給藥前后血清中TG、TC、HDL-C、LDL-C比較

經(jīng)過FGF-21干預(yù)32 d后，試驗(yàn)組的TG、TC水平顯著下降，并明顯低于模型對(duì)照組(n=6，P<0.05)，提示FGF-21具有降低MSG大鼠血清甘油三酯和膽固醇的作用.FGF-21處理組HDL-C水平較MSG組顯著提高(n=6，P<0.05)，而LDL-C水平較MSG組顯著下降(n=6，P<0.01)，說明FGF-21對(duì)MSG肥胖大鼠的脂代謝具有調(diào)節(jié)作用.結(jié)果見表3.

表3　FGF-21注射后各組大鼠血清脂類代謝情況　mmol·L-1

注：與未處理的正常對(duì)照組相比，^^P<0.01表示差異極顯著，與MSG組相比，*P<0.05表示差異顯著，**P<0.01表示差異極顯著.

2.5各組大鼠給藥后餐后血糖和葡萄糖耐受的比較

由圖2(a)可以看出，MSG肥胖大鼠餐后血糖值顯著高于正常組(n=6，P<0.01)，而經(jīng)過FGF-21治療后其血糖值恢復(fù)正常.MSG肥胖大鼠的葡萄糖耐受能力低于正常組，經(jīng)過FGF-21治療后其葡萄糖耐受能力提高，如圖2(b)所示.各組AUC值分別為：正常組，933 min·mmol·L-1;FGF-21組,1 013.5 min·mmol·L-1;MSG組，1 050 min·mmol·L-1.

與未處理的正常對(duì)照組相比，^^P<0.01表示差異極顯著，與MSG組相比， **P<0.01表示差異極顯著

2.6熒光定量PCR檢測(cè)各組大鼠肝臟中FGF-21、PPARα、PPARγ mRNA水平

圖3(a)結(jié)果表明，MSG組肝臟中的FGF-21 mRNA水平是未處理正常組的10倍(n=6，P<0.01)，這與Fisher等[15]報(bào)道的FGF-21在肥胖中高表達(dá)的結(jié)果相一致，經(jīng)過FGF-21治療后其內(nèi)源高表達(dá)的FGF-21水平下降至正常.

圖3(b)、(c)顯示MSG組肝臟中的PPARα mRNA水平顯著低于未處理的正常組(n=6，P<0.05)，而PPARγ mRNA水平顯著高于正常組(n=6，P<0.01).經(jīng)過FGF-21的治療后，PPARα和PPARγ mRNA水平較MSG對(duì)照組有所下降.

與未處理的正常對(duì)照組相比，^P <0.05表示差異顯著， ^^P<0.01表示差異極顯著，與MSG模型組相比，**P<0.01表示差異極顯著

2.7熒光定量PCR檢測(cè)各組大鼠脂肪中Glut-1、LeptinmRNA水平

經(jīng)過FGF-21的治療后，試驗(yàn)組大鼠脂肪中Glut-1 mRNA水平顯著高于MSG模型組和正常未處理組，說明FGF-21在脂肪細(xì)胞中起到了調(diào)節(jié)作用.MSG模型對(duì)照組大鼠脂肪中Leptin mRNA水平顯著高于正常未處理組(n=6，P<0.01)，經(jīng)過FGF-21治療后試驗(yàn)組大鼠脂肪中Leptin mRNA水平顯著低于MSG模型組(n=6，P<0.01)，結(jié)果如圖4所示.

與未處理的正常對(duì)照組相比， ^^P<0.01表示差異極顯著，與MSG模型組相比，*P<0.05表示差異顯著, **P<0.01表示差異極顯著

2.8FGF-21對(duì)MSG肥胖大鼠腹部脂肪細(xì)胞及肝細(xì)胞的影響

圖5顯示，與正常組相比，MSG模型對(duì)照組大鼠脂肪細(xì)胞面積增大，同一視野下的細(xì)胞數(shù)目減少；與MSG模型對(duì)照組相比，經(jīng)FGF-21治療后試驗(yàn)組脂肪細(xì)胞面積明顯減小，而且同一視野下的細(xì)胞數(shù)目明顯增多；FGF-21組和正常組差別不明顯.從肝細(xì)胞形態(tài)可以看出，與正常組相比，MSG模型組大鼠肝細(xì)胞大部分發(fā)生脂肪變性，肝細(xì)胞腫大變圓且形態(tài)不規(guī)則，伴有肝細(xì)胞水樣變化及炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，細(xì)胞質(zhì)著色變淡，胞質(zhì)充滿微小脂泡.與MSG組相比，F(xiàn)GF-21治療后肝細(xì)胞形態(tài)明顯得到恢復(fù)，肝細(xì)胞脂肪變性顯著減少，細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰，細(xì)胞質(zhì)豐富.

圖5　組織切片分析

2.9FGF-21對(duì)MSG肥胖大鼠肝臟代謝的影響

表4表明，MSG模型對(duì)照組的肝質(zhì)量、ALT、AST和ALP顯著高于正常組(n=6，P<0.05)，經(jīng)過FGF-21的治療后MSG大鼠肝臟各項(xiàng)參數(shù)均顯著下降(n=6，P<0.05)且與正常組無顯著差異.

表4　FGF-21 對(duì)MSG大鼠肝代謝的影響

注：與未處理的正常組相比，^P<0.05表示差異顯著, ^^P<0.01表示差異極顯著，與MSG模型組相比，*P<0.05表示差異顯著,**P<0.01表示差異極顯著.

3討論

肥胖，尤其是腹型肥胖與糖、脂代謝異常的關(guān)系已得到公認(rèn).而且腹部脂肪的堆積與致動(dòng)脈粥樣硬化的脂質(zhì)紊亂關(guān)系密切，也是增加機(jī)體患心血管疾病的危險(xiǎn)因素[16].本研究采用的MSG誘導(dǎo)的大鼠肥胖模型具有類似人體肥胖的形成特點(diǎn).通過對(duì)剛出生大鼠腦后注射高劑量MSG，利用顱腦未閉合的特點(diǎn)，大量的MSG進(jìn)入大鼠腦部，對(duì)下丘腦造成永久性破壞，使大鼠進(jìn)食量顯著增加，日常能量攝入量遠(yuǎn)超消耗量，進(jìn)而導(dǎo)致向心性肥胖.與其他造模方法(高脂飲食、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物)相比，該方法成膜率高，成本較低，動(dòng)物基因表達(dá)譜正常，脂肪堆積原理更接近人類肥胖模式.利用上述方法，成功制備了體質(zhì)量顯著高于同窩正常組的肥胖大鼠模型，而且解剖觀察發(fā)現(xiàn)模型鼠的腹部脂肪堆積嚴(yán)重.采用該模型評(píng)估FGF-21生物學(xué)效應(yīng)可以更真實(shí)地反映FGF-21對(duì)人類肥胖的預(yù)期治療效果.

經(jīng)過FGF-21干預(yù)后，MSG誘導(dǎo)的肥胖大鼠體質(zhì)量和Lee’s指數(shù)明顯下降，尤其是腹部脂肪濕質(zhì)量顯著減輕，鏡下觀察脂肪細(xì)胞明顯縮小，一個(gè)視野內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)增多，說明FGF-21有減少肥胖大鼠脂肪組織的作用，尤其是腹部脂肪.這一結(jié)果證明FGF-21具有顯著減少脂肪堆積的效果，其減少腹部脂肪堆積的作用尤為突出，可以有效降低因腹部脂肪堆積而帶來的心血管等其他危險(xiǎn)因素.同時(shí)，F(xiàn)GF-21能顯著降低MSG肥胖大鼠血清中TG、TC和LDL-C濃度，升高HDL-C濃度，提示FGF-21可以有效改善肥胖大鼠的脂代謝環(huán)境.

除脂肪外，肝臟也是FGF-21在機(jī)體內(nèi)部重要的靶器官[17].肝臟細(xì)胞中的脂肪累積是形成脂肪肝的主要原因[18].從肝細(xì)胞形態(tài)可以看出，與正常組相比，MSG模型對(duì)照組大量肝細(xì)胞發(fā)生脂肪變性，肝細(xì)胞腫脹明顯，伴有肝細(xì)胞水樣變化及炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，細(xì)胞質(zhì)著色變淡，胞質(zhì)充滿微小脂泡.而經(jīng)過FGF-21治療后，肝細(xì)胞幾乎無脂肪變性，細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰，細(xì)胞質(zhì)豐富，和正常組無明顯差異.我們還對(duì)MSG肥胖大鼠的肝代謝環(huán)境做了研究.因肥胖引起的肝臟病變導(dǎo)致MSG模型組肥胖大鼠的肝重、ALT、AST、ALP顯著高于正常組(P<0.05)，經(jīng)FGF-21治療后均顯著下降(P<0.05)，提示FGF-21可以顯著改善內(nèi)臟脂肪引起的肝細(xì)胞炎癥水平.同時(shí)發(fā)現(xiàn)不管是模型組還是正常組，其肝臟均普遍受到損害，表現(xiàn)為AST數(shù)值高于理論數(shù)據(jù).在排除測(cè)量誤差外，認(rèn)為可能是在長(zhǎng)期飼養(yǎng)過程中，外界環(huán)境對(duì)大鼠造成的損害.

瘦素是一種脂源性激素，具有減少攝食和增加能量消耗的作用，肥胖患者普遍存在瘦素抵抗而非缺失瘦素.本研究結(jié)果表明，MSG肥胖大鼠脂肪中的Leptin mRNA表達(dá)水平顯著升高，但經(jīng)過FGF-21治療后其表達(dá)水平顯著下降，而進(jìn)食量未發(fā)生改變，提示FGF-21減少M(fèi)SG肥胖大鼠脂肪組織可能沒有通過Leptin的調(diào)節(jié).下丘腦肥胖模型伴有的顯著特征為胰島素抵抗、高胰島素血癥[19-20].實(shí)驗(yàn)證實(shí)MSG肥胖大鼠的血糖較高，而葡萄糖的不耐受直接反應(yīng)出其胰島素敏感性的降低.經(jīng)過FGF-21的治療后，其血糖恢復(fù)正常，葡萄糖耐受、胰島素敏感性提高.提示FGF-21可以有效降低MSG肥胖大鼠的血糖并且促進(jìn)其胰島素敏感性的提高.Glut-1是公認(rèn)的FGF-21發(fā)揮生物活性的生物標(biāo)志物.熒光定量PCR結(jié)果顯示，F(xiàn)GF-21可顯著上調(diào)靶器官中Glut-1的水平，可見本研究中所獲得的生物學(xué)變化與FGF-21直接相關(guān).

PPARα通路在脂質(zhì)代謝中的作用一直是近年來國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，其主要在肝細(xì)胞中表達(dá).在本研究結(jié)果中，MSG模型對(duì)照組肝臟中PPARα mRNA表達(dá)水平顯著下降(P<0.05)，PPARα表達(dá)的減弱，使脂肪酸在肝臟中的氧化能力下降，增加了脂質(zhì)在肝臟中的沉積[21].經(jīng)過FGF-21治療后其表達(dá)量略有降低但并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示FGF-21在改善肝臟代謝環(huán)境時(shí)可能沒有通過PPARα的調(diào)節(jié).值得注意的是，PPARα被認(rèn)為是肝臟FGF-21表達(dá)調(diào)控位點(diǎn)[22]，在以往的研究中，發(fā)現(xiàn)外源注射FGF-21后能夠顯著降低機(jī)體自身FGF-21表達(dá)水平[7]，PPARα表達(dá)降低可能是機(jī)體自身對(duì)FGF-21血清濃度提高的生理反應(yīng).

PPARγ的作用廣泛，其目的基因可直接參與脂肪細(xì)胞的分化成熟，并影響體內(nèi)脂肪的合成及蓄積，目前普遍認(rèn)為PPARγ 在脂肪細(xì)胞系統(tǒng)調(diào)節(jié)中有至關(guān)重要的作用.但也有報(bào)道稱非酒精性脂肪肝的形成可能與肝臟組織中PPARγ的高表達(dá)，促進(jìn)了肝細(xì)胞的成脂性改變有關(guān)[23].本研究中，MSG模型對(duì)照組肝臟中PPARγ mRNA表達(dá)水平顯著升高(P<0.01)，進(jìn)而證明，肝臟中PPARγ表達(dá)升高可以誘導(dǎo)成脂性基因轉(zhuǎn)錄增多從而促進(jìn)脂肪在肝臟細(xì)胞中合成[24].經(jīng)FGF-21治療后其表達(dá)量顯著下降(P<0.01)，這一結(jié)果進(jìn)一步證明FGF-21能夠有效治療因肥胖引起的脂肪肝.

綜上，F(xiàn)GF-21可以有效治療由高進(jìn)食量引起的肥胖、糖代謝紊亂，有效減少脂肪堆積，促進(jìn)脂肪(尤其是腹部脂肪)的燃燒，恢復(fù)脂肪肝，平衡其肝脂代謝，有望成為治療肥胖及其引起的脂肪肝，預(yù)防心血管疾病的新基因藥物.

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(編輯劉彤)

FGF-21 correct the fat accumulation caused by monosodium glutamate

LIU Mingyao1, WANG Jing1, HOU Yuting2，CAO Hongwei3, REN Guiping1, LI Deshan1, WANG Wenfei1

(1.College of Life Science, Northeast Agricultural University, 150030 Harbin, China;2.Changchun Weresai Biotic Pharmaceutical Co. Ltd., 130616 Changchun, China;3.College of Life Science,Heilongjiang Bayi Agricultural University, 163319 Daqing, Heilongjiang,China)

Abstract:The paper is to study the effect of fibroblast growth factor-21 (FGF-21) on lipid metabolism in the monosodium glutamate (MSG) induced obese rats. SD rats were induced by MSG after weaning, and then randomly divided into experimental and vehicle groups. After fed to 20 weeks, the experimental groups were injected with FGF-21 (1 mg/kg) for a continuous 32 d. The rats were detected the body weight, Lee's index, food intake, abdominal and subcutaneous fat content, lipid content, glucose tolerance and the relevant indicators of hepatic and lipid metabolism before and after the injection. As compared to vehicle-treated rats, FGF-21 did not affect the amount of daily food intake in MSG rats, but led to a significant reduction in Lee’s index, total body weight and abdominal fat mass (52.8% reduction) at the end of treatment. After FGF-21 treatment, the levels of glucose, triglycerides, cholesterol and LDL-C decreased except HDL-C. The exogenous FGF-21 led to the improvement of the liver weight, hepatic AST, ALT and ALP and the reduction of endogenous FGF-21, PPARα and PPARγ in liver. In summary, FGF-21 could regulate on lipid metabolism and reverse hepatic steatosis in MSG rats.

Keywords:FGF-21; MSG; fatty liver; Leptin; obesity

中圖分類號(hào):R329.2; Q71; R458.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):0367-6234(2016)02-0119-07

通信作者:李德山,deshanli@163.com;

作者簡(jiǎn)介:劉銘瑤(1984—)，女，博士，實(shí)驗(yàn)師;李德山(1950—)，男，教授，博士生導(dǎo)師.

基金項(xiàng)目:黑龍江省高校科技成果產(chǎn)業(yè)化前期研發(fā)培育項(xiàng)目(1252CGZp9);國(guó)家自然基金東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)理科基地科研訓(xùn)練及科研能力提高項(xiàng)目(J1210069/J0131).

收稿日期:2014-11-15.

doi：10.11918/j.issn.0367-6234.2016.02.020

王文飛，wangwenfei@neau.edu.cn.