達烏爾黃鼠(Spermophilusdauricus)年度周期性肥胖對肝腎功能及脂代謝機制無實質性損傷

宋士一, 翟博美, 李 瑩, 盧延穎, 楊 明

(1. 沈陽師范大學 生命科學學院, 沈陽 110034;2. 本溪市化學工業(yè)學校, 遼寧 本溪 117000)

0 引 言

高脂食物導致近幾十年全球肥胖人群顯著增加[1],其體內脂質不斷進入內臟組織中,造成脂肪的異位積累[2],脂肪組織能分泌脂肪因子,參與機體內分泌調節(jié),進而影響代謝[3],內臟脂肪是導致代謝類疾病的重要因素[4-5]。同時,糖脂代謝異常對人體免疫系統(tǒng)有很大影響,脂肪的異位積累可能會干擾免疫系統(tǒng)的正常功能,進而導致免疫下降并引發(fā)多種疾病[6]。肥胖源于動物對環(huán)境的適應,面對食物及環(huán)境溫度脅迫時,一部分動物選擇積累脂肪的生活策略,以度過困難時期[7]。脂肪的存儲量通常不超過自身瘦時體重的2倍[8]。典型貯脂類冬眠動物,如達烏爾黃鼠,春夏季迅速積累脂肪為越冬做準備,越冬后體重及身體機能又恢復如前,可作為肥胖研究的動物模型。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組及取材

成年雄性達烏爾黃鼠,單籠飼養(yǎng)。育肥期動物放入恒溫房,(23±2)℃,光周期12L∶12D。冬眠期動物放入低溫房,恒黑,(5±2)℃,加入適量棉花。分組如下:個體體重開始增長----起始育肥期組(initial fattening group,I-F)10只,體重達到峰值后緩慢下降----育肥完成期組(finish fattening group,F-F)9只,進入冬眠后依時間順序分為冬眠早期組(early hibernation group,E-H)7只,冬眠晚期組(late hibernation group,L-H)7只,出眠后為出眠期組(arouse group,A)7只,5組,共40只。

相關手術器械滅菌,取材均在上午完成。異氟烷麻醉,斷頭取血,所得血液離心,設置離心溫度4 ℃,轉速4 500 r/min,離心30 min,取上清分裝,-80 ℃凍存。取肝臟及肌肉,-80 ℃凍存。

1.2 檢測方法

1.2.1 肝功、腎功標檢測

將凍存血清送至盤錦檢驗檢測中心,西門子生化分析儀檢測,記錄結果。

1.2.2 甘油三酯、總膽固醇檢測

標本研磨:取出凍存樣品,融化,玻璃勻漿器中研磨至未見固體組織。置于離心機內,設置離心溫度4 ℃,轉速2 500 r/min,10 min,取上清。測定總蛋白濃度:研磨方法同上,4 ℃離心,轉速14 000 r/min,10 min,取上清。在空白孔、標準孔和樣本孔按序加入試劑及樣品,酶標儀檢測,設置波長492 nm,打印結果。測定總蛋白濃度:BCA試劑盒,根據試劑盒說明書,酶標儀檢測,設置波長492 nm,打印結果,繪制標準曲線,計算待測樣品的總蛋白。

1.3 數據統(tǒng)計分析

SPSS 20.0進行數據統(tǒng)計,單因素方差分析。P<0.05為差異顯著,P<0.001為差異極顯著。

2 結 果

2.1 年周期不同階段體重及血糖變化

達烏爾黃鼠在F-F的體重高于I-F、L-H和A,差異極顯著(P<0.001),其血糖在E-H和L-H顯著高于其他3個時期。達烏爾黃鼠體重及血糖在I-F和A均無顯著差異。

表1 達烏爾黃鼠不同時期體重及血糖變化Table 1 Changes of body weight and blood sugar inSpermophilus dauricus at different stages

2.2 年周期不同階段肝功能各項指標變化

達烏爾黃鼠血清中白蛋白受總蛋白影響,二者變化趨勢相似,F-F與L-H均極顯著高于I-F(P<0.001)、顯著高于E-H和A(P<0.05),A與I-F無顯著差異。血清中總膽紅素、谷氨酰轉氨酶及谷丙轉氨酶含量雖有年周期變化,但I-與A三者均無顯著差異(表2)。

表2 不同時期肝功能各項指標變化Table2 Changes of liver function indicators in different periods

2.3 年周期不同階段腎功能各項指標變化

達烏爾黃鼠在I-F、F-F、E-H和A血清中尿素含量為11.4±1.1,11.1±0.8,10.5±1.9,7.8±0.9,10.9±1.4 mmol/L,血清中肌酐含量分別為37.3±4.8,34.7±5.7,39.1±5.6,52.3±5.4,35.0±8.6 μmol/L,均無顯著差異。

圖1 達烏爾黃鼠不同時期血清尿素含量(mmol/L)

圖2 達烏爾黃鼠不同時期血清肌酐含量(umol/L)

2.4 年周期不同階段肝臟和肌肉中甘油三酯與膽固醇的含量變化

達烏爾黃鼠不同時期肝臟中甘油三酯與膽固醇含量在年周期中雖有波動,但A與I-F二者無顯著差異。肌肉中甘油三酯及膽固醇在各個時期都沒有顯著差異(表3)。

表3 不同時期肝臟和肌肉中甘油三酯及膽固醇的變化Table 3 Changes of TG and cholesterol in the liver and muscle in different periods mmol·g-1

3 討 論

過度進食導致肥胖,當攝入量超過身體脂肪組織的存儲能力時,三酰甘油和其他脂類代謝物溢出到非脂肪組織,如肌肉、肝臟和胰腺,造成內臟脂肪堆積,形成脂肪的異位儲存[9-10]。 內臟脂肪由于其特殊的生理位置,直接釋放有害性脂肪因子到肝臟,造成肝臟的胰島素抵抗,成為導致代謝類疾病的重要因素[11-12]。膽紅素濃度升高,代表肝細胞受損嚴重。肝細胞中含有大量轉氨酶,肝細胞受損時,轉氨酶釋放入血,血液中轉氨酶水平升高。轉氨酶的升高導致非酒精性脂肪肝的發(fā)生[13],同時肝臟谷氨胺轉氨酶和谷丙轉氨酶的升高也增加了患心腦血管疾病的風險[14]。腎功能不全同樣會導致心血管疾病[15],血清中肌酐與尿素含量是衡量腎功能的主要因素,肌酐與尿素含量下降可緩解腎間質損傷和慢性腎衰竭[16]。肝腎功能的檢測可作為器官功能是否受損的評判標準。

貯脂類冬眠動物達烏爾黃鼠,冬眠前迅速儲存脂肪,但其育肥過程中未出現(xiàn)代謝相關疾病,并且在經歷整個育肥階段及冬眠時期后,出眠時體重仍可恢復至正常水平,因此,達烏爾黃鼠可作為肥胖及相關代謝病研究的動物模型。根據其年周期不同階段的體重和血糖變化來看,體重在F-F和E-H顯著增加,在L-H和A逐漸恢復,與貯脂類冬眠動物體重變化趨勢符合,血糖的變化落后與體重,在E-H和L-H顯著升高,A恢復至I-F和F-F水平(表1)。提示,達烏爾黃鼠的體重變化先于糖脂代謝的轉換,且肥胖對其糖脂代謝轉換無影響。

肝功指標中,達烏爾黃鼠血清中總蛋白含量和白蛋白含量的變化趨勢相同,在F-F和L-H出現(xiàn)峰值且顯著高于其他時期(表2),提示動物在過度肥胖及剛剛入眠時身體可能出現(xiàn)炎癥反應,但隨著冬眠期間脂肪組織的消耗,這一炎癥反應在動物出眠后自然消失。血清中總膽紅素含量從I-F開始逐漸升高,至L-H時出現(xiàn)極顯著差異,在A又降至初始水平,總膽紅素含量E-H顯著高于F-F與I-F(表2)。F-F與I-F無顯著性差異,表明伴隨著動物體重的增加,脂肪肝、肝硬化等肝臟類疾病并未發(fā)生。血清中的谷氨酰轉氨酶以及谷丙轉氨酶含量E-H均顯著升高,但I-F與A均無顯著差異(表2),表明動物入眠時及冬眠過程中低體溫和低代謝對可能肝臟功能有所影響,但出眠后恢復至起始育肥期水平,表明無論是肥胖還是冬眠都未能對肝臟造成實質性損傷。腎功能結果顯示,血清肌酐和尿素各個時期也沒有顯著性差異(圖1,圖2),表明達烏爾黃鼠與人類不同,育肥過程中血清中肌酐與尿素含量仍維持在正常水平,達烏爾黃鼠的自然育肥不影響腎臟功能,腎功能無損傷[17]。

人體的代謝活動多發(fā)生在肝臟以及肌肉中,尤其是肝臟對人體的代謝有著重要影響。肝臟和骨骼肌中脂質含量的變化會影響其他激素的調節(jié),如瘦素[18]。瘦素可以抑制攝食減少體重,但對于肥胖小鼠而言,瘦素作用效果不顯著,瘦素抵抗也存在于達烏爾黃鼠[19-20]。對肝臟和肌肉中脂質含量檢測結果發(fā)現(xiàn),兩者的甘油三酯和膽固醇在相鄰組間差異均不顯著,且I-F與A無顯著差異(表3)。表明在動物育肥過程中未見肝臟及肌肉中脂肪的異位積累,且肝臟和肌肉中甘油三酯和膽固醇含量變化的生理調節(jié)是可逆的,脂代謝機制未受損傷。表明達烏爾黃鼠在育肥過程中脂肪多積累于皮下而非肝臟和肌肉,因而未見代謝疾病的產生。所以,達烏爾黃鼠才能在出眠后迅速進行生理調節(jié),使肝臟、腎臟功能及身體機能恢復至正常水平。

綜上所述,達烏爾黃鼠在育肥期間對肝臟及腎臟器官存在保護機制,在體重增量超過自身體重一半的條件下不損傷肝腎功能,同時,達烏爾黃鼠年周期肥胖未對脂代謝機制造成損傷。這一結果為人類健康肥胖的研究提供了基礎。