食源性肥胖抵抗大鼠與大鼠食源性肥胖機(jī)制 差異研究

姚遠(yuǎn)

(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院 江蘇泰州 225300)

肥胖這一慢性疾病的發(fā)病機(jī)理非常復(fù)雜，現(xiàn)在普遍認(rèn)為，當(dāng)人體攝入能量大于消耗能量時(shí)，機(jī)體通過產(chǎn)熱、調(diào)節(jié)攝食等途徑維持體重平衡，這是一種反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，當(dāng)這一機(jī)制紊亂時(shí)，機(jī)體能量代謝發(fā)生異常，導(dǎo)致脂肪堆積，現(xiàn)階段一些學(xué)者認(rèn)為這一理論闡述得還不夠全面。在日常生活中，同樣攝入高脂肪食物，有些人容易肥胖，有些人卻不易肥胖。研究者由此提出設(shè)想，不同的機(jī)體肥胖的易感度可能存在差異，20世紀(jì)末期國(guó)外研究人員提出肥胖抵抗的概念，為后來肥胖的研究開拓新了的思路。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)肥胖抵抗的研究比較多，但是缺少統(tǒng)一的觀念，在很多的觀念態(tài)度上存在著較大的分歧，該文就肥胖抵抗的定義、造成肥胖抵抗的體液調(diào)節(jié)因素及各因素之間的關(guān)系進(jìn)行綜述，對(duì)肥胖抵抗的研究進(jìn)行分析和展望。

1 食源性肥胖抵抗大鼠的概念及誘導(dǎo)

1.1 飲食誘導(dǎo)的肥胖及肥胖抵抗概念

在肥胖大鼠建模時(shí)，發(fā)現(xiàn)一部分大鼠在高脂高能的飲食誘導(dǎo)下體重明顯高于普通飼料喂養(yǎng)組，這種現(xiàn)象被稱為飲食誘導(dǎo)肥胖[1]。但建模過程中亦發(fā)現(xiàn)，同等條件下的高脂飲食誘導(dǎo)有一部分大鼠的體重、體脂、血脂等指標(biāo)較對(duì)照組并沒有明顯差異，甚至較對(duì)照組體重等指標(biāo)更低，這一現(xiàn)象為飲食誘導(dǎo)的肥胖抵抗[2]。

1.2 動(dòng)物模型的建立、誘導(dǎo)

研究表明，大鼠在高脂高能的飲食誘導(dǎo)下的肥胖機(jī)制與人類的飲食肥胖機(jī)制具有很高的相似度，因此動(dòng)物在高脂飲食的肥胖建模被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)及醫(yī)學(xué)研究中，并且大鼠已被證實(shí)在高脂飼料的誘導(dǎo)下，肥胖易感程度是不同的[3]。

在肥胖大鼠的建模的過程中，大鼠的飲食組成非常關(guān)鍵，參照國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，誘導(dǎo)大鼠肥胖的高脂飼料通常設(shè)計(jì)攝入脂肪熱量占總熱量的45%左右，其質(zhì)量比多在20%～35%，但過高的脂肪比給飼料的加工和儲(chǔ)存帶來不便，也會(huì)影響大鼠的進(jìn)食量[4，5]。國(guó)外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)多采用Research Diets、Harlan Teklad等公司的純化飼料，以保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性?？紤]到高脂飼料的成本，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室用于動(dòng)物肥胖建模的高脂飼料一般由豬油、酪蛋白、全脂奶粉、雞蛋、油炸花生按照一定的比例混合而成。但這種高脂飼料的組成也具有一定的局限，在以后的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該嚴(yán)格通過實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，保證脂肪功能比在合理的范圍內(nèi)，并防止飼料中的各種營(yíng)養(yǎng)素被稀釋[4]。

1.3 飲食誘導(dǎo)的肥胖抵抗大鼠的篩選標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外對(duì)于肥胖大鼠抵抗飼養(yǎng)的篩選周期還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，常用的方法有以下幾種。如按照體重增量進(jìn)行篩選，按照同批大鼠的體重梯度篩選，Belobrajdic在Dietary resistant starch dose-dependently reduces adiposity in obesity-prone and obesity-resistant male rats文章中指出，肥胖組體重上40%定義為肥胖大鼠，肥胖組體重下40%定義為肥胖抵抗大鼠[6]；將平均體重作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，張荷香等在《飲食誘導(dǎo)肥胖和肥胖抵抗大鼠脂聯(lián)素水平研究》一文中，將對(duì)照組平均體重加1.4倍標(biāo)準(zhǔn)差（）作為篩選肥胖大鼠的標(biāo)準(zhǔn)，以體重小于對(duì)照組平均體重減l倍標(biāo)準(zhǔn)差（）為標(biāo)準(zhǔn)篩選出肥胖抵抗大鼠[7]。此外，還有將高脂飲食組大鼠體重大于對(duì)照組最大體重者選為肥胖大鼠，體重小于對(duì)照組平均體重選為肥胖抵抗大鼠等方法[8]。關(guān)于飲食誘導(dǎo)的肥胖抵抗大鼠的篩選方法，筆者認(rèn)為馬爽等采用的按體重增量大于對(duì)照組體重增量均值加上1倍標(biāo)準(zhǔn)差作為肥胖標(biāo)準(zhǔn)，按體重增量小于對(duì)照組體重增量均值作為肥胖抵抗標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)比較合理[9]。首先，采用這一方法引入標(biāo)準(zhǔn)差考慮到每籠大鼠體重的離散程度，排除了大鼠飼養(yǎng)周齡未到體重、未穩(wěn)定或同籠大鼠飼養(yǎng)給食不足等原因造成的同籠大鼠體重差異過大等情況，因?yàn)榇笫蟛⒉皇侵环譃榉逝忠赘泻头逝值挚箖深?，引入?biāo)準(zhǔn)差可以充分剔除肥胖易感程度并不高的大鼠，保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性；其次，加入對(duì)照組的對(duì)比，充分地尊重了實(shí)驗(yàn)的客觀性；最后，引入體重增量，排除了大鼠初始體重不一造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目赡堋?/p>

2 瘦素及其對(duì)飲食誘導(dǎo)的肥胖抵抗大鼠的影響

2.1 瘦素的介紹

瘦素（Leptin，LP）由美國(guó)的科學(xué)家道格拉斯·高爾曼和杰弗理·弗理德曼在20世紀(jì)60～80年代發(fā)現(xiàn)。瘦素是由白色脂肪組織分泌的蛋白質(zhì)類激素，其主要作用是抑制食欲，控制能量攝入量；作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，增加能量消耗；影響脂肪代謝，抑制脂肪合成，促進(jìn)其分解；瘦素與胰島素形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)。瘦素是肥胖基因編碼（ob）的一種分泌蛋白，參與體液調(diào)節(jié)，它可與下丘腦的長(zhǎng)型瘦素受體結(jié)合，影響神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y,NPY)等多種激素分泌，能夠降低食欲，增加機(jī)體能量消耗。瘦素還能夠作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，提高交感神經(jīng)活性，激活細(xì)胞膜上β3-腎上腺能受體，增強(qiáng)脂肪燃燒，降低體脂。

2.2 飲食誘導(dǎo)的肥胖及肥胖抵抗大鼠瘦素差異

翟玲玲等人[10]發(fā)現(xiàn)，到實(shí)驗(yàn)2周末高脂組肥胖大鼠（DIO）體重開始增加，明顯高于肥胖抵抗大鼠（DIO-R）和對(duì)照組大鼠；至實(shí)驗(yàn)12周末，DIO組大鼠體重明顯高于DIO-R組合對(duì)照組大鼠。2周末時(shí)DIO大鼠血清瘦素水平低于DIO-R組大鼠，DIO-R組大鼠血清瘦素水平高于對(duì)照組；至實(shí)驗(yàn)12周末，DIO組大鼠血清瘦素水平高于DIO-R組和對(duì)照組，DIO-R組大鼠血清瘦素水平高于對(duì)照組[10]?？紤]可能關(guān)于瘦素分泌的反饋調(diào)節(jié)比較敏感，2周末時(shí)DIO-R組血清瘦素水平最高，而到了12周末DIO組血清瘦素水平最高，而體重卻最高，考慮可能存在瘦素抵抗。這一結(jié)果與郭光等在《高脂飲食誘導(dǎo)下的肥胖和肥胖抵抗大鼠細(xì)胞形態(tài)及瘦素、AMPK 表達(dá)變化的研究》中的結(jié)果有所不同。郭光等的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，第5、第9、第13周末DIO-R組血清瘦素水平都是最高的，在13周時(shí)差異最顯著，但在分析中提出DIO組血清瘦素水平較對(duì)照組差異非常明顯，而體重很高，分析原因可能是產(chǎn)生了瘦素抵抗[8]。

2.3 瘦素抵抗

2.3.1 瘦素抵抗的介紹

瘦素主要通過與下丘腦受體結(jié)合發(fā)揮作用。國(guó)外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，在一些飲食誘導(dǎo)肥胖的嚙齒動(dòng)物中，脂肪組織中ob RNA表達(dá)增加，血瘦素水平升高，并對(duì)外源性瘦素產(chǎn)生抵抗，這說明動(dòng)物體內(nèi)對(duì)瘦素的敏感性產(chǎn)生了差異。

2.3.2 瘦素轉(zhuǎn)運(yùn)的可飽和性與競(jìng)爭(zhēng)性蛋白

瘦素轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)可能具有可飽和性，瘦素通過血腦屏障可能由OB-Ra亞型受體介導(dǎo)，但關(guān)于這一理論國(guó)外學(xué)者還存在爭(zhēng)論。瘦素的可溶性異構(gòu)體與瘦素受體蛋白結(jié)合或在血清中可與瘦素結(jié)合的蛋白增加，導(dǎo)致血清游離瘦素減少，阻止外周瘦素轉(zhuǎn)運(yùn)至腦脊液，導(dǎo)致瘦素抵抗[10]。

2.3.3 瘦素信號(hào)

瘦素能作用于單細(xì)胞導(dǎo)致白細(xì)胞介素-1（IL-1）受體拮抗劑（IL-1 Ra）的表達(dá)及分泌的增加。IL-1 Ra可作用于血腦屏障外側(cè)調(diào)節(jié)食欲的神經(jīng)元，瘦素在下丘腦發(fā)揮作用需依賴于IL-1，而作為IL-1的受體拮抗劑IL-1 Ra的增加導(dǎo)致瘦素在下丘腦作用的下調(diào)[11]。這一機(jī)制對(duì)于瘦素抵抗起到推波助瀾的作用，并形成惡性循環(huán)。

Ghrelin是一種內(nèi)源性促生長(zhǎng)激素分泌劑，具有促進(jìn)攝食，拮抗瘦素的作用，Ghrelin通過激活下丘腦NPY/Y1受體途徑發(fā)揮生理作用。研究發(fā)現(xiàn)，Ghrelin和瘦素可能作用于相同的NPY神經(jīng)元來調(diào)節(jié)下丘腦NPY分泌，二者可能共用下丘腦NPY/Y1受體途徑[12]。

2.4 瘦素研究展望

目前，瘦素的研究主要圍繞瘦素抵抗及瘦素與胰島素、AMPK、脂聯(lián)素聯(lián)系展開[13]。關(guān)于瘦素抵抗機(jī)制還沒有定論，通常僅僅從血腦屏障瘦素轉(zhuǎn)運(yùn)可飽和性、瘦素基因的多態(tài)性、瘦素信號(hào)及其介導(dǎo)、瘦素及其受體競(jìng)爭(zhēng)蛋白等方向提出假說。瘦素抵抗機(jī)制的研究對(duì)人類研究肥胖這一慢性疾病有著指導(dǎo)性意義。關(guān)于改善瘦素抵抗的方法研究已有一些進(jìn)展，如發(fā)現(xiàn)n-3多不飽和脂肪酸能恢復(fù)肌肉對(duì)瘦素的敏感性，但還有待深入。筆者認(rèn)為，可以從運(yùn)動(dòng)干預(yù)的角度嘗試降低瘦素的有效閾值，甚至嘗試低氧環(huán)境下生活或運(yùn)動(dòng)干預(yù)來監(jiān)控實(shí)驗(yàn)對(duì)象體重及高瘦素血癥和高胰島素血癥的改善情況。

3 胰島素與飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠的相關(guān)關(guān)系

3.1 肥胖抵抗大鼠及肥胖大鼠血清胰島素差異

關(guān)于胰島素與飲食誘導(dǎo)的肥胖抵抗大鼠的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多與瘦素、AMPK、脂聯(lián)素等聯(lián)系起來進(jìn)行綜合研究。有研究發(fā)現(xiàn)，在第4周末DIO-R組大鼠胰島素水平高于正常對(duì)照組；第8周末DIO-R組胰島素水平低于對(duì)照組及肥胖組[5]。翟玲玲等人[10]的實(shí)驗(yàn)顯示，2周末DIO組大鼠血清胰島素高于DIO-R組大鼠，其中DIO-R組高于對(duì)照組；12周末DIO組大鼠血清胰島素高于DIO-R組及對(duì)照組，DIO-R組大鼠血清胰島素水平高于對(duì)照組。王輝[1]發(fā)現(xiàn)，高脂飼料喂養(yǎng)25周后的DIO大鼠空腹血清胰島素為0.85±0.24ng/ml，DIO-R大鼠空腹血清胰島素為0.44±0.26ng/ml，DIO組大鼠明顯高于DIO-R組大鼠。以上學(xué)者實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定差異，究其原因可能是DIO-R大鼠篩選標(biāo)準(zhǔn)不同，飼養(yǎng)環(huán)境有一定差異，但種種數(shù)據(jù)顯示飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠可能存在胰島素抵抗機(jī)制。

3.2 胰島素抵抗與肥胖抵抗

胰島素抵抗初期，機(jī)體代償性增加胰島素的分泌，使機(jī)體血糖維持穩(wěn)定，隨著胰島B細(xì)胞功能減退，不能分泌足夠的胰島素時(shí)葡萄糖穩(wěn)態(tài)遭到破壞。

4 瘦素抵抗的影響及其他影響因素

4.1 抵抗素

抵抗素是Steppan等在2001年發(fā)現(xiàn)的是一種肽激素，富含半胱氨酸的分泌蛋白，被認(rèn)為可能是肥胖和胰島素抵抗之間的重要鏈接。有研究發(fā)現(xiàn)，飼養(yǎng)18周的大鼠，高脂肥胖組血清抵抗素水平與高脂肥胖抵抗組大鼠比較有顯著差異，在白色脂肪組織中，抵抗素表達(dá)也存在于血清一致的變化，而隨著時(shí)間及肥胖程度的增加，血清抵抗素水平及胰島素抵抗水平均提高[11]?，F(xiàn)階段，關(guān)于胰島素抵抗與抵抗素水平的聯(lián)系及機(jī)制尚沒有定論，有待研究，但抵抗素與肥胖的發(fā)生及肥胖抵抗機(jī)制有一定的聯(lián)系是廣泛認(rèn)同的。

4.2 脂聯(lián)素

張荷香等研究發(fā)現(xiàn)，DIO組中脂聯(lián)素mRNA表達(dá)水平明顯低于對(duì)照組及DIO-R組，說明肥胖大鼠模型脂聯(lián)素水平下降[7]。關(guān)于脂聯(lián)素對(duì)動(dòng)物食物攝入量及對(duì)能量代謝的影響任有爭(zhēng)議，筆者認(rèn)為可以將脂聯(lián)素與瘦素結(jié)合起來研究，確定二者之間是否存在反饋機(jī)制，導(dǎo)致DIO、DIO-R組大鼠食物攝入量有所差異。

4.3 DIO及DIO-R大鼠能量及食物利用率差異

研究表明，DIO大鼠脂肪及高熱食物攝入量高于DIO-R大鼠，值得關(guān)注的是二者脂肪排出量差異不大，這說明二者對(duì)能量及食物的利用率是有差異的[14]。也有學(xué)者將食物利用率量化，而其中的機(jī)制筆者認(rèn)為有必要深入研究，這對(duì)揭開肥胖的原理具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)于食源性肥胖及肥胖抵抗大鼠的代謝及其他差異，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究還包括AKPK、解耦聯(lián)蛋白、PPARγ和aP2基因的表達(dá)、resistin基因的表達(dá)等，但導(dǎo)致食源性肥胖及肥胖抵抗這一現(xiàn)象是綜合因素引起的已得到公認(rèn)[15，16]。

5 關(guān)于食源性肥胖及肥胖抵抗大鼠研究展望

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外大多從以上幾個(gè)方面研究肥胖及肥胖抵抗現(xiàn)象，筆者認(rèn)為肥胖是能量代謝的激素鏈紊亂導(dǎo)致機(jī)體能量代謝軸紊亂及其他方面綜合引起的，在未來的研究中將多種激素綜合研究及激素之間的相互拮抗、協(xié)同作用已經(jīng)是一種趨勢(shì)，這對(duì)于機(jī)體能量代謝鏈及肥胖機(jī)制的研究具有重要意義。

當(dāng)前，關(guān)于肥胖抵抗大鼠的靜息代謝率研究較少，未來的研究可以利用代謝分析儀對(duì)肥胖和肥胖抵抗大鼠靜息代謝率進(jìn)行比較，分析其差異。在醫(yī)學(xué)病理研究中，甲狀腺亢進(jìn)癥同樣會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物體體重消減，在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中大鼠的甲狀腺亢進(jìn)癥主要通過藥物誘導(dǎo)后進(jìn)行體溫、心率、體重、飲食、進(jìn)水、心臟增大變化來判定，在研究中可以將肥胖抵抗大鼠與甲狀腺亢進(jìn)大鼠的靜息代謝率、體溫、血清瘦素水平進(jìn)行比較，探索二者是否有一定相似之處，這對(duì)于治療及緩解肥胖這一慢性疾病具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。