高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠脂肪代謝的影響

楊 瑩 王薇薇 李愛科 韓四海 劉建學(xué)*

(1.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，洛陽471023；2.國家糧食局科學(xué)研究院，北京100037)

高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠脂肪代謝的影響

楊 瑩1,2王薇薇2李愛科2韓四海1劉建學(xué)1*

(1.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，洛陽471023；2.國家糧食局科學(xué)研究院，北京100037)

本試驗(yàn)旨在以相同代謝能水平為基礎(chǔ)，研究高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠脂肪代謝的影響。選取48只8周齡雄性SD大鼠，隨機(jī)分為3組，每組8個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)2只。3個(gè)組分別飼喂高脂飼糧(HF組)、高碳水化合物飼糧(HC組)和對照飼糧(CON組)，試驗(yàn)期9周。結(jié)果表明：1)與CON組相比，HF組、HC組大鼠的初重、末重、日增重均無顯著差異(P>0.05)，日采食量極顯著降低(P<0.01)，飼料轉(zhuǎn)化效率極顯著升高(P<0.01)。2)各組大鼠的Lee’s指數(shù)、腎臟指數(shù)、胃指數(shù)、脾臟指數(shù)、肝臟指數(shù)無顯著差異(P>0.05)。3)與CON組和HF組相比，HC組大鼠血清甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇含量顯著或極顯著升高(P<0.05或P<0.01)；與HC組和CON組相比，HF組大鼠血清葡萄糖含量極顯著增加(P<0.01)，血清尿素氮含量極顯著降低(P<0.01)。與CON組相比，HF組和HC組大鼠肝臟甘油三酯含量極顯著升高(P<0.01)，HF組大鼠肝臟總膽固醇含量極顯著升高(P<0.01)。4)與CON組相比，HF組和HC組大鼠肝臟磷酸烯醇式丙酮酸激酶(PEPCK) mRNA表達(dá)量極顯著增加(P<0.01)；與CON組和HC組相比，HF組大鼠肝臟膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(SREBP1)mRNA表達(dá)量極顯著增加(P<0.01)。綜上所述，相同代謝能水平下，HF組和HC組大鼠體重?zé)o顯著增加。HC組大鼠血脂升高；HF組大鼠血清葡萄糖、肝臟總膽固醇含量升高，血清尿素氮含量下降。HF組和HC組大鼠肝臟甘油三酯含量升高，且通過肝臟PEPCK和SREBP1基因表達(dá)調(diào)控途徑影響脂肪代謝。

代謝能；大鼠；脂肪；肝臟；膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1；磷酸烯醇式丙酮酸激酶

人或動物長期攝入高脂、高碳水化合物飲食或飼糧會引發(fā)肥胖，并導(dǎo)致引發(fā)一系列的并發(fā)癥，如心血管疾病、血脂異常及代謝綜合征等[1-6]，孕婦長期攝入高脂、高碳水化合物飲食對后代發(fā)育也會產(chǎn)生不利影響[7-9]。因此，研究高脂、高碳水化合物飲食或飼糧對人或動物健康的影響具有重要意義。Semiane等[10]研究發(fā)現(xiàn)，高碳水化合物飼糧導(dǎo)致沙鼠血脂異常和肥胖等問題。Honma等[11]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飼糧引起小鼠糖脂代謝紊亂。Stein等[12]和Hall等[13]研究表明，限制能量攝入能夠延長人的壽命和控制體重。以上研究均是在總能水平不一致的基礎(chǔ)上進(jìn)行的研究?？梢?，飲食或飼糧中脂肪和碳水化合物攝入過多對體重、糖脂代謝均會產(chǎn)生影響，因此控制飲食或飼糧中脂肪和碳水化合物的攝入量，對治療機(jī)體代謝紊亂和慢性疾病等有一定的作用[14]。大鼠作為為能而食的動物[15]，在保證相同能量水平下研究脂肪和碳水化合物對機(jī)體的影響尤為重要。目前很多研究忽略能量水平一致的基礎(chǔ)，有部分研究也是在總能水平一致下研究飼糧對機(jī)體的影響，而在有效能(飼糧中的能量不能完全被動物利用，其中可被動物利用的能量稱為有效能)水平一致下研究脂肪和碳水化合對機(jī)體的影響更科學(xué)。因此，本研究在實(shí)際攝入代謝能水平一致的條件下，研究高脂和高碳水化合物飼糧對大鼠脂肪代謝的影響，同時(shí)采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測大鼠肝臟膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(SREBP1)和磷酸烯醇式丙酮酸激酶(PEPCK)的mRNA表達(dá)量，分析相同代謝能水平上高脂和高碳水化合物飼糧對大鼠脂肪代謝的影響，這有助于人們更清楚地認(rèn)識飲食中過多的油脂和碳水化合物在消化代謝水平上對機(jī)體的影響，也對人們控制體重有積極指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

主要試劑：肝臟甘油三酯(TG)檢測試劑盒和總膽固醇(TC)檢測試劑盒由南京建成生物工程研究所提供；RNA提取及反轉(zhuǎn)錄試劑盒購自寶生物(大連)有限公司；實(shí)時(shí)熒光定量PCR試劑盒由ABI公司提供。

主要儀器：SynergyTMHT酶標(biāo)儀(Biotek公司，美國)；Centrifuge-5810R型高速冷凍離心機(jī)(Eppendorf公司，德國)；羅氏生化分析儀(Roche公司，瑞士)；全自動氧彈量熱儀(Parr-6300，美國)；實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(ABI-7500，美國)；全自動凝膠成像系統(tǒng)(BIO-RAD公司，美國)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用48只8周齡無特定病原體(specific pathogen free,SPF)級雄性SD大鼠，體重(319.69±2.73) g，購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物技術(shù)有限公司。預(yù)試期7 d結(jié)束后，48只SD大鼠隨機(jī)分為3組，每組8個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)2只。3個(gè)組分別飼喂高脂飼糧(HF組)、高碳水化合物飼糧(HC組)和對照飼糧(CON組)。大鼠飼糧由南通特洛菲飼料科技有限公司提供，維生素、礦物質(zhì)預(yù)混料依照AIN-93G標(biāo)準(zhǔn)飼料配方設(shè)計(jì)，試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)

續(xù)表1項(xiàng)目Items組別GroupsHFHCCON粗纖維CF/%2.852.601.81粗灰分Ash/%3.233.363.33

1)維生素預(yù)混料為每千克飼糧提供 The vitamin premix provided the following per kg of diets:VA 4 000 IU，VD 1 000 IU，VE 75 IU，VK 0.9 mg，VB15 mg，VB26 mg，VB330 mg，VB515 mg，VB66 mg，膽堿 choline 1 000 mg，葉酸 folic acid 2 mg，生物素 biotin 0.2 mg，VB12 0.025 mg。

2)礦物質(zhì)預(yù)混料為每千克飼糧提供 The mineral premix provided the following per kg of diets:Ca 5 000 mg，P 3 000 mg，K 3 600 mg，Na 1 039 mg，Mg 513 mg，F(xiàn)e 45 mg，Zn 38 mg，Mn 10 mg，Cu 6 mg，I 0.2 mg，Cr 1 mg，S 300 mg，Cl 1 631 mg。

1.3 飼養(yǎng)管理

大鼠飼喂于SPF級實(shí)驗(yàn)動物房(國家糧食局科學(xué)研究院，北京)，采用獨(dú)立送風(fēng)籠具(individual ventilated cage,IVC)。大鼠飼養(yǎng)室保持溫度(22±2) ℃，相對濕度50%，12 h循環(huán)日夜光照。代謝試驗(yàn)測定消化能和代謝能。根據(jù)代謝試驗(yàn)測得的代謝能，以HF組大鼠采食量為基準(zhǔn)(采食量×表觀代謝能/體重0.75)，采用配對飼喂，每天同一時(shí)間飼喂保證各組大鼠代謝能(有效能)一致。試驗(yàn)期為9周。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 血清和組織樣品采集

每周記錄體重和采食量。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所有大鼠禁食12 h后稱重，采用二氧化碳窒息致死，心臟取血。室溫靜置4 h，待血清析出后，4 ℃下3 000 r/min離心10 min，分離血清，凍存于-20 ℃待測。采集血樣后，測定體長(從鼻子到肛門的長度)，解剖分離大鼠腎臟、胃、脾臟、肝臟和腹部脂肪。用0.90%生理鹽水沖洗器官，用濾紙吸干水分，稱重后計(jì)算器官指數(shù)。樣品稱重后迅速放液氮中冷凍，并保存于-80 ℃冰箱待測。

1.4.2 Lee’s指數(shù)和器官指數(shù)的測定

稱取大鼠處死前體重，記錄大鼠解剖前鼻尖到肛門的長度，按照下列公式計(jì)算Lee’s指數(shù)：

Lee’s指數(shù)=[體重(g)×103/體長(cm)]1/3。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測定體長和稱量各組大鼠腎臟、胃、脾臟、肝臟和腹部脂肪，并按照下列公式計(jì)算器官指數(shù)：

腎臟指數(shù)(%)=100×腎臟重量/體重；

胃指數(shù)(%)=100×空胃重量/體重；

脾臟指數(shù)(%)=100×脾臟重量/體重；

肝臟指數(shù)(%)=100×肝臟重量/體重；

脂肪指數(shù)(%)=100×脂肪重量/體重。

1.4.3 能量及營養(yǎng)成分測定

代謝試驗(yàn)所用SD大鼠均為8周齡。根據(jù)飼糧分類分為3組，分別飼喂高脂飼糧、高碳水化合物飼糧和對照飼糧，每組8個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1只大鼠。使用大鼠專用代謝籠，飼養(yǎng)室保持溫度(22±2) ℃，相對濕度50%，12 h循環(huán)日夜光照。試驗(yàn)期為7 d，前3 d適應(yīng)期，后4 d正試期。每天08：00和20:00收集2次糞和尿。所用代謝籠下方設(shè)有鋼絲盤，可全部收集糞便，下方有集尿瓶收集尿樣。參考Kim等[16]的方法使用0.5 mol/L硫酸噴灑在收集的糞便上，以防止含氮化合物的分解和揮發(fā)，在65 ℃下干燥48 h，研磨并冷凍儲存于-20 ℃冰箱。加入2 mL 0.1 mol/L鹽酸溶液至尿樣中，然后將其儲存在4 ℃的冰箱中。

計(jì)算代謝能根據(jù)公式：

代謝能=食入飼料總能-尿能-糞能。

采用氧彈量熱儀測定飼料總能、代謝試驗(yàn)?zāi)蚰芎图S能。飼料營養(yǎng)成分測定：粗纖維含量根據(jù)GB/T 6433—2006標(biāo)準(zhǔn)測定，使用纖維分析儀(FOSS-2010)測定；粗灰分含量根據(jù)GB/T 6438—1992標(biāo)準(zhǔn)測定，使用箱式智能電阻爐(天津中環(huán)SX2-5-12)測定；粗蛋白質(zhì)含量測定根據(jù)GB/T 6432—1994標(biāo)準(zhǔn)測定，使用凱氏定氮儀(FOSS-8400)測定；粗脂肪含量測定根據(jù)GB/T 10359—2008標(biāo)準(zhǔn)測定，使用索氏抽提儀(FOSS SoxtecTM-2050)測定；水分含量按GB/T 6435—2006方法測定。

1.4.4 血清脂肪代謝指標(biāo)檢測

采用全自動生化分析儀檢測血清中TG、TC、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、葡萄糖(GLU)和尿素氮(UN)的含量。

1.4.5 肝臟TG和TC檢測

根據(jù)試劑盒提供方法，進(jìn)行勻漿離心取上清，采用酶標(biāo)儀測定肝臟中TG和TC含量。

1.4.6 肝臟脂肪代謝相關(guān)因子mRNA表達(dá)量

總RNA提取：采用TAKALA的RNA提取試劑盒提取肝臟總RNA，采用核酸測定儀(Eppendorf公司，德國)測定RNA濃度，1%凝膠電泳檢測RNA條帶是否完好，A260/A280比值介于1.8～2.0，-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)：按TAKALA試劑盒說明。分別為：5×PrimeScript RT Master Mix 4 μL，總RNA 1 000 ng，加入RNase-free Water至20 μL。將各組分混勻，反應(yīng)條件：37 ℃下15 min，85 ℃下5 s，反應(yīng)結(jié)束cDNA保存于-20 ℃?zhèn)溆谩?/p>

實(shí)時(shí)熒光定量PCR：參照http://www.ncbi.nlm.nih.gov提供的大鼠各基因序列，用Primer Premier 5.0軟件設(shè)計(jì)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)、膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(sterol regulatory element binding protein-1，SREBP1)和磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-phosphate dehydrogenase,GAPDH)基因的引物，由上海生工合成，引物序列PEPCK為上游：5′-GTGATGACATTGCCTGGATG-3′，下游：5′-TTAATGGCGTTCGGATTTGT-3′；SREBP1為上游：5′-GCACAGCAACCAGAAACTCA-3′，下游：5′-TCATGCCCTCCATAGACACA-3′；GADPH為上游：5′-GGTTGTCTCCTGCGACTTCA-3′，下游：5′-TGGTCCAGGGTTTCTTACTCC-3′。

實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng)條件分別為：95 ℃預(yù)變性10 min，隨后95 ℃變性15 s，60 ℃退火1 min，40個(gè)循環(huán)；最后95 ℃變性15 s，60 ℃退火1 min，95 ℃變性15 s。PCR反應(yīng)體系為：cDNA 1 μL，Mix 5 μL，前引物和后引物各0.4 μL，加水至總體積10 μL。以內(nèi)參基因GADPH表達(dá)量為參比，目的基因相對表達(dá)量以2-△△Ct表示。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SAS 9.0統(tǒng)計(jì)軟件，使用ANOVA程序進(jìn)行單因子方差分析，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結(jié) 果

2.1 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠體重、采食量和飼料轉(zhuǎn)化效率的影響

各組大鼠在飼養(yǎng)過程中，生長狀況良好，無死亡現(xiàn)象。根據(jù)代謝能一致原則每天喂養(yǎng)，9周試驗(yàn)結(jié)束。由圖1可知，大鼠隨著喂養(yǎng)時(shí)間的增長體重逐漸增加，各組之間大鼠體重均無顯著差異(P>0.05)。

相同時(shí)間點(diǎn)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同小寫字母或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。圖2同。

In the time point, with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same small letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as Fig. 2.

圖1 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠體重的影響

Fig.1 Effects of high fat diet and high carbohydrate

diet on body weight of rats

由圖2可知，第1周各組大鼠采食量無顯著差異(P>0.05)，第2周CON組大鼠采食量顯著高于HF組(P<0.05)，但與HC組相比無顯著差異(P>0.05)。從第4周開始，隨著喂養(yǎng)時(shí)間的增加，CON組采食量均極顯著高于HF組和HC組(P<0.01)。

圖2 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對 大鼠采食量的影響Fig.2 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on feed intake of rats

由表2可知，各組大鼠初重、末重、日增重均無顯著差異(P>0.05)。CON組大鼠日采食量極顯著高于HF組和HC組(P<0.01)。CON組飼料轉(zhuǎn)化效率極顯著低于HF組和HC組(P<0.01)。

表2 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠增重、采食量及飼料轉(zhuǎn)化效率的影響Table 2 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on weight gain, feed intake and feed conversion efficiency of rats

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同小寫字母或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same small letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠Lee’s指數(shù)、腹脂率和器官指數(shù)的影響

由表3可知，各組大鼠的Lee’s指數(shù)、腎臟指數(shù)、胃指數(shù)、脾臟指數(shù)、肝臟指數(shù)無顯著差異(P>0.05)。與CON組相比，HF組腹脂率極顯著增加(P<0.01)，增加了42.64%。

表3 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠Lee’s指數(shù)、腹脂率和器官指數(shù)的影響Table 3 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on Lee’s index, abdomen fat percentage and organ indexes of rats %

2.3 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠血清生化指標(biāo)的影響

由表4可知，與CON組和HF組相比，HC組大鼠血清TG含量極顯著升高(P<0.01)。與HF組和CON相比，HC組大鼠血清TC含量極顯著升高(P<0.01)。與HF組和CON組相比，HC組大鼠血清HDL-C含量顯著升高(P<0.05)。各組之間大鼠血清LDL-C含量無顯著差異(P>0.05)。與HC組和CON組相比，HF組大鼠血清GLU含

量極顯著升高(P<0.01)。與HC組和CON相比，HF組大鼠血清UN含量極顯著降低(P<0.01)。

2.4 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠肝臟脂代謝的影響

由圖3和圖4可知，與CON組相比，HF組和HC組大鼠肝臟TG含量極顯著升高(P<0.01)；與HC組和CON組相比，HF組大鼠肝臟TC含量極顯著升高(P<0.01)。

表4 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠血清生化指標(biāo)的影響Table 4 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on serum biochemical indexes of rats mmol/L

數(shù)據(jù)柱標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同小寫字母或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下圖同。

Value columns with the different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same small letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

圖3 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對

大鼠肝臟甘油三酯含量的影響

Fig.3 Effects of high fat diet and high carbohydrate

diet on liver TG content of rats

2.5 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠肝臟PEPCK和SREBP1 mRNA表達(dá)量的影響

由圖5和圖6可知，與CON組相比，HF組和HC組大鼠肝臟PEPCKmRNA表達(dá)量極顯著增加(P<0.01)；與CON組和HC組相比，HF組大鼠肝臟SREBP1 mRNA表達(dá)量極顯著增加(P<0.01)。

3 討 論

本試驗(yàn)根據(jù)實(shí)際測得的代謝能，通過配對飼喂，保證各組大鼠每日采食有效能一致，在此基礎(chǔ)上研究高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠脂肪代謝的影響。根據(jù)各組大鼠每天實(shí)際采食量計(jì)算，HF組、HC組和CON組大鼠的采食量×表觀代謝能/各組體重0.75分別為4.86、4.77和5.03，符合試驗(yàn)設(shè)計(jì)單位代謝體重下，各組大鼠攝入相同的有效能。

圖4 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對 大鼠肝臟總膽固醇含量的影響Fig.4 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on liver TC content of rats

試驗(yàn)結(jié)果分析表明，相同有效能喂養(yǎng)大鼠，HF組大鼠體重有增加趨勢，但與HC組、CON組大鼠相比無顯著差異，而HF組、HC組大鼠日采食量極顯著低于CON組。Caton等[17]報(bào)道，大鼠攝入相同能量的高脂飼糧和標(biāo)準(zhǔn)飼糧結(jié)合日常運(yùn)動鍛煉，發(fā)現(xiàn)限制高脂飼糧能量，大鼠體重顯著下降。高脂飼糧導(dǎo)致大鼠體重增加，限制高脂飼糧能量攝入對減肥有效[18]。本試驗(yàn)大鼠未進(jìn)行日常運(yùn)動，但限制能量攝入發(fā)現(xiàn)大鼠體重?zé)o顯著增加，這表明限制高脂飼糧和高碳水化合物飼糧能量攝入對控制體重有積極效果。雖然限制能量攝入對體重有控制作用，但會增加體脂[19-20]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，HF組與HC組腹脂率分別增加了42.64%和17.26%。在有效能一致的情況下，雖然HF組和HC組肝臟指數(shù)相對CON組均有增加趨勢，但無顯著差異。脾臟指數(shù)、胃指數(shù)及Lee’s指數(shù)與CON組相比無顯著差異，這說明保證有效能一致情況下飼喂大鼠，對大鼠器官指數(shù)影響不大。

圖5 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對 大鼠肝臟PEPCK mRNA表達(dá)量的影響Fig.5 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on liver PEPCK mRNA expression of rats

圖6 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對 大鼠肝臟SREBP1 mRNA表達(dá)量的影響Fig.6 Effects of high fat diet and high carbohydrate diet on liver SREBP1 mRNA expression of rats

肥胖與血糖、血脂異常關(guān)系密切，這往往與攝入高脂、高碳水化合物飲食過多有關(guān)[21]。與CON組和HF組相比，HC組大鼠血清TG、TC和HDL-C含量顯著或極顯著升高，相比對照組分別升高了64.49%、26.18%和14.78%。這說明有效能一致限飼喂養(yǎng)下，高碳水化合物會導(dǎo)致大鼠血清TG、TC

和HDL-C含量升高。HF組、HC組和CON組大鼠血清LDL-C含量無顯著差異。高脂飼糧易導(dǎo)致高血糖癥狀[22]以及血清UN含量下降[23]。相比HC組和CON組，HF組大鼠血清GLU含量極顯著增加，相比CON組升高了59.28%，出現(xiàn)高血糖癥狀。HF組大鼠血清UN含量極顯著低于HC組和CON組，相比CON組下降了25.09%。肝臟是脂肪代謝的重要場所，高脂高碳水化合物飼糧容易導(dǎo)致肝臟脂肪水平升高[24]。肝臟TC和TG含量分析顯示，HF組和HC組大鼠肝臟TG、TC含量相比CON組分別升高了52.94%、35.29%和83.92%、25.76%?？傊?，限飼喂養(yǎng)下達(dá)到有效能一致，高脂和高碳水化合物飼糧會導(dǎo)致大鼠肝臟TG和TC含量升高。高碳水化合物飼糧會導(dǎo)致大鼠血清TG、TC和HDL-C含量升高，而高脂飼糧導(dǎo)致大鼠血清GLU含量升高。

肝臟是脂肪代謝的重要場所，脂肪代謝過程蛋白酶、轉(zhuǎn)錄因子等參與其中并協(xié)同一系列信號途徑共同調(diào)控脂肪代謝。肝臟TG合成與GLU代謝密切相關(guān)。其中甘油由糖酵解中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化而成，脂肪酸由糖氧化分解生成的乙酰輔酶A(CoA)合成。PEPCK是調(diào)節(jié)GLU生成和脂肪酸代謝通路的關(guān)鍵信號。肝臟PEPCKmRNA表達(dá)量增加可能導(dǎo)致TG合成和脂肪增加[25]。SREBP1通過信號途徑進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，SREBP1在調(diào)節(jié)脂肪酸合成中起關(guān)鍵作用，介導(dǎo)肝臟脂肪生成[26-27]。高脂飼糧和高碳水化合物飼糧會上調(diào)SREBP1進(jìn)而刺激肝臟脂肪合成[28]。Flavia等[29]利用高脂飼糧、高糖飼糧、高脂高糖飼糧研究發(fā)現(xiàn)，小鼠飼喂不同飼糧，相比高糖飼糧組，高脂飼糧組和高脂高糖飼糧組小鼠肝臟SREBP-1含量分別升高了59%和74%。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，有效能一致條件下喂養(yǎng)，高脂和高碳水化合物飼糧導(dǎo)致大鼠肝臟PEPCKmRNA表達(dá)量增加。相比于CON組，HF組和HC組大鼠肝臟PEPCKmRNA表達(dá)量分別增加了160%和77%。高脂和高碳水化合物飼糧導(dǎo)致大鼠肝臟SREBP1 mRNA表達(dá)量增加。相比于CON組，HF組和HC組大鼠肝臟SREBP1 mRNA表達(dá)量分別增加了131%和23%。這與Fernandes-Lima等[29]研究結(jié)果一致，可能原因是高碳水化合物飼糧不會對SREBP-1 mRNA表達(dá)量產(chǎn)生影響。

4 結(jié) 論

① 在相同代謝能水平下，高脂飼糧和高碳水化合物飼糧對大鼠體重?zé)o顯著影響。

② 高脂飼糧能提高大鼠血清GLU含量，高碳水化合物飼糧能提高大鼠血清TG、TC、HDL-C含量。

③ 高脂飼糧和高碳水化合物飼糧會上調(diào)肝臟脂肪代謝相關(guān)基因SREBP1和PEPCK的表達(dá)，從而增加肝臟脂肪積累。

[1] LA FLEUR S E,LUIJENDIJK M C M,VAN DER ZWAAL E M,et al.The snacking rat as model of human obesity:effects of a free-choice high-fat high-sugar diet on meal patterns[J].International Journal of Obesity,2014,38(5):643-649.

[2] SONG X L,KESTIN M,SCHWARZ Y,et al.A low-fat high-carbohydrate diet reduces plasma total adiponectin concentrations compared to a moderate-fat diet with no impact on biomarkers of systemic inflammation in a randomized controlled feeding study[J].European Journal of Nutrition,2015:55(1):237-246.

[3] SCHAEFER E J,RD J A G M,DANSINGER M L.The effects of low-fat,high-carbohydrate diets on plasma lipoproteins,weight loss,and heart disease risk reduction[J].Current Atherosclerosis Reports,2005,7(6):421-427.

[4] POUDYAL H,KUMAR S A,IYER A,et al.Responses to oleic,linoleic and α-linolenic acids in high-carbohydrate,high-fat diet-induced metabolic syndrome in rats[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2013,24(7):1381-1392.

[5] POUDYAL H,PANCHAL S K,WARD L C,et al.Effects of ALA,EPA and DHA in high-carbohydrate,high-fat diet-induced metabolic syndrome in rats[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2013,24(6):1041-1052.

[6] PANCHAL S K,WARD L,BROWN L.Ellagic acid attenuates high-carbohydrate,high-fat diet-induced metabolic syndrome in rats[J].European Journal of Nutrition,2013,52(2):559-568.

[7] KRUEGER R,DERNO M,GOERS S,et al.Higher body fatness in intrauterine growth retarded juvenile pigs is associated with lower fat and higher carbohydrate oxidation during ad libitum and restricted feeding[J].European Journal of Nutrition,2014,53(2):583-597.

[8] GUBERMAN C,JELLYMAN J K,HAN G,et al.Maternal high-fat diet programs rat offspring hypertension and activates the adipose renin-angiotensin system[J].American Journal of Obstetrics and Gynecology,2013,209(3): 262.e1-262.e8.

[10] SEMIANE N,FOUFELLE F,FERRé P,et al.High carbohydrate diet induces nonalcoholic steato-hepatitis (NASH) in a desert gerbil[J].Comptes Rendus Biologies,2016,340(1):26-36.

[11] HONMA K,HIKOSAKA M,MOCHIZUKI K,et al.Loss of circadian rhythm of circulating insulin concentration induced by high-fat diet intake is associated with disrupted rhythmic expression of circadian clock genes in the liver[J].Metabolism,2016,65(4):482-491.

[12] STEIN P K,SOARE A,MEYER T E,et al.Caloric restriction may reverse age-related autonomic decline in humans[J].Aging Cell,2012,11(4):644-650.

[13] HALL K,BEMIS T,BRYCHTA R,et al.Calorie for calorie,dietary fat restriction results in more body fat loss than carbohydrate restriction in people with obesity[J].Cell Metabolism,2015,22(3):427-436.

[14] BREHM B J,SEELEY R J,DANIELS S R,et al.A randomized trial comparing a very low carbohydrate diet and a calorie-restricted low fat diet on body weight and cardiovascular risk factors in healthy women[J].The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism,2003,88(4):1617-1623.

[15] National Research Council (US) Subcommittee On Laboratory Animal Nutrition.Nutrient Requirements of laboratory animals[M].4th rev ed.Washington,D.C.:National Academies Press,1995.

[16] KIM E,CHOI J,KIM H.Mabolizable energy differences between values calculated using energy conversion factors and actual values determined by metabolic study of Korean starch foods[J].Journal of Food Science,2014,79(4):H713-H718.

[17] CATON S J,BIELOHUBY M,BAI Y L,et al.Low-carbohydrate high-fat diets in combination with daily exercise in rats:effects on body weight regulation,body composition and exercise capacity[J].Physiology & Behavior,2012,106(2):185-192.

[18] SHEN C L,ZHU W B,GAO W M,et al.Energy-restricted diet benefits body composition but degrades bone integrity in middle-aged obese female rats[J].Nutrition Research,2013,33(8):668-676.

[19] MCNEEL R L,MERSMANN H J.Low-and high-carbohydrate diets:body composition differences in rats[J].Obesity Research,2005,13(10):1651-1660.

[20] CATON S J,YINGLONG B,BURGET L,et al.Low-carbohydrate high-fat diets:regulation of energy balance and body weight regain in rats[J].Obesity,2009,17(2):283-289.

[21] WANG Y,WANG P Y,QIN L Q,et al.The development of diabetes mellitus in Wistar rats kept on a high-fat/low-carbohydrate diet for long periods[J].Endocrine,2003,22(2):85-92.

[22] IBRAHIM E H,EL-AZIZ M F M A,AHMED A F,et al.Is the effect of high fat diet on lipid and carbohydrate metabolism related to inflammation[J].Mediterranean Journal of Nutrition and Metabolism,2011,4(3):203-209.

[23] HUANG D W,CHANG W C,WU J S B,et al.Gallic acid ameliorates hyperglycemia and improves hepatic carbohydrate metabolism in rats fed a high-fructose diet[J].Nutrition Research,2015,36(2):150-160.

[24] DE OLIVEIRA M C,MENEZES-GARCIA Z,ARIFA R D D N,et al.Platelet-activating factor modulates fat storage in the liver induced by a high refined carbohydrate-containing diet[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2015,26(9):978-985.

[25] ZHOU D,WANG H,CUI H M,et al.Early-life exposure to high-fat diet may predispose rats to gender-specific hepatic fat accumulation by programmingPepckexpression[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2014,26(5):433-440.

[26] NAOWABOOT J,WANNASIRI S,PANNANGPETCH P.Morin attenuates hepatic insulin resistance in high-fat diet-induced obese mice[J].Journal of Physiology and Biochemistry,2016,72(2):269-280.

[27] POSTIC C,GIRARD J.Contribution of de novo fatty acid synthesis to hepatic steatosis and insulin resistance:lessons from genetically engineered mice[J].Journal of Clinical Investigation,2008,118(3):829-838.

[28] 任路平.高果糖、高脂飲食致小鼠脂肪肝機(jī)制的探討[D].博士學(xué)位論文.石家莊:河北醫(yī)科大學(xué),2011.

[29] FERNANDES-LIMA F,MONTE T L R G,NASCIMENTO F A M,et al.Short exposure to a high-sucrose diet and the first ‘hit’ of nonalcoholic fatty liver disease in mice[J].Cells Tissues Organs,2016,201(6):464-472.

*Corresponding author, professor, E-mail： jx_liu@163.com

(責(zé)任編輯 武海龍)

Effects of High Fat Diet and High Carbohydrate Diet on Fat Metabolism of Rats

YANG Ying1,2WANG Weiwei2LI Aike2HAN Sihai1LIU Jianxue1*

(1.CollegeofFoodandBioengineering,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471023,China;2.AcademyofStateofAdministrationofGrain,Beijing100037,China)

This experiment was conducted to investigate the effects of high fat diet and high carbohydrate diet on fat metabolism of rats under the same metabolic energy level. Forty-eight male Sprague-Dawley rats at the age of 8 weeks old were randomly divided into 3 groups with 8 replicates per group and 2 rats per replicate. Rats in the three groups were fed the high fat diet (HF group), high carbohydrate diet (HC group) and control diet (CON group), respectively. The experiment lasted for 9 weeks. The results showed as follows: 1) compared with the CON group, the body weight of rats in HF and HC groups was no significant difference (P>0.05), the daily feed intake of rats in HF and HC groups were significantly decreased (P<0.01), the feed conversion efficiency of rats in HF and HC groups were significantly increased (P<0.01). 2) There were no significant differences in Lee’s index, kidney index, stomach index, spleen index and liver index of rats among all groups (P>0.05). 3) Compared with the CON and HF groups, the contents of triglyceride, total cholesterol and high density lipoprotein cholesterol in serum of rats in HC group were significantly increased (P<0.05 orP<0.01); compared with the CON and HC groups, the serum glucose content of rats in HC group was significantly increased (P<0.01), while the serum urea nitrogen content of rats was significantly decreased (P<0.01). Compared with the CON group, the liver triglyceride content of rats in HF and HC groups was significantly increased (P<0.01), the liver total cholesterol content of rats in HF group was significantly increased (P<0.01). 4) Compared with the CON group, the liver phosphoenolpyruvate kinase (PEPCK) mRNA expression of rats in HF and HC groups was significantly increased (P<0.01); compared with the CON and HC groups, the liver sterol regulatory element binding protein 1 (SREBP1)mRNA expression of rats in HF group was significantly increased (P<0.01). In conclusion, under the same metabolic energy level, the body weight of rats in HF and HC groups is significantly increased. The blood lipid of rats in the HC group is increased, and the serum glucose and liver total cholesterol content in the HF group is increased and serum urea nitrogen content is decreased. The liver triglyceride content of rats in the HF and HC groups is increased, both through the liverPEPCKandSREBP1 gene expression regulation of fat metabolism.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(7)：2603-2612]

metabolism energy; rats; fat; liver; SREBP1; PEPCK

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.07.046

2017-01-11

公益性(糧食)行業(yè)專項(xiàng)(201513003-8)

楊 瑩(1990—)，女，河南南陽人，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail: yying523@yeah.net

*通信作者：劉建學(xué)，教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail: jx_liu@163.com

S816.4

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1006-267X(2017)07-2603-10