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甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究

2017-10-30 10页 doc 31KB 25阅读

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甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究 第四军医大学 硕士学位论文甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究 姓名:向雪松 申请学位级别:硕士 专业:营养与食品卫生学 指导教师:王枫 20070501 第四军医大学硕士学位论文 英文缩略词表 Abbreviation简写 英文全称 中文全称DG diacylglycerol 甘油二酯TG triacylglycerol 甘油三酯FFA free fatty acids 游离脂肪酸FAS fatty acid synthase 脂肪酸合成酶ACC acetyl CoA ...
甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究
甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究 第四军医大学 硕士学位论文甘油二酯对SD大鼠脂质代谢的影响及其机制研究 姓名:向雪松 申请学位级别:硕士 专业:营养与食品卫生学 指导教师:王枫 20070501 第四军医大学硕士学位论文 英文缩略词表 Abbreviation简写 英文全称 中文全称DG diacylglycerol 甘油二酯TG triacylglycerol 甘油三酯FFA free fatty acids 游离脂肪酸FAS fatty acid synthase 脂肪酸合成酶ACC acetyl CoA carboxylase 乙酰 CoA 羧化酶NPY neuropeptide Y 神经肽 YPOMC precursor pro-opiomelanocortin 阿片促黑激素皮质素原AgRP agouti-related peptide Agouti 相关蛋白MGAT monoacylglycerol acyltransferase 脂酰辅酶 A 导酰甘油酰基 转移酶DGAT diacylglycerol acyltransferase 脂酰辅酶 A 二酯酰甘油酰 基转移酶UCP-2 uncoupling protein-2 解偶联蛋白-22-MAG 2- monoacylglycerol 2-导酯酰甘油PPARα peroxisome proliferator response 过氧化物酶体增殖体激活 elementsα 受体 αTNF-α tumor necrosis factor-α 肿瘤坏死因子αSPEBP-1 SRE-binding protein 1 固醇调控元件结合蛋白-1 1 第四军医大学硕士学位论文 甘油二酯对 SD 大鼠脂质代谢的影响及 导 导:王 枫 导授 (第四军医大学营养与食品其机制研究 硕士研究生:向雪松 卫生学导研室 710032) 中 文 摘 要 甘油二酯diacylglycerolDG是最近研究发现的一种新功能性食用油。与甘油三酯triacylglycerolTG不同,甘油二酯只有两分子脂肪酸分级结合到甘油的羟基端,甘油二酯主要包括13-DG与12和23-DG两种形式。研究发现摄入甘油二酯(主要是13-DG)能降低空腹血甘油三酯、抑制餐后血脂升高、预防体内脂肪堆积等。 肥胖的主要原因在于机体热能摄入大于消耗,多余的热能转化为脂肪储存于体内。脂肪酸合成酶(fatty acid synthaseFAS)和乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase ACC)是肝脏组织脂肪酸合成过程中的两个关键酶。下丘脑是机体调节食欲的中枢,可以通过复杂的调节网络接受和传递各种食欲调节因子的信类,如神经肽Yneuropeptide YNPY、Agouti相关蛋白agouti-related peptideAgRP 以 及 阿 片 促 黑 激 素 皮 质 素 原 precursorpro-opiomelanocortin POMC对食欲进行综合的调节控制机体能量的摄入。 本实验以Sprague—DawleySD大鼠为研究对象,通过观察大鼠体重、食欲、血脂、血糖的改变,研究甘油二酯对机体的脂肪沉积和肥胖程度的影响;通过检测肝脏脂质代谢中关键酶FAS和ACC表达及下丘脑控制食欲有关基因 2 第四军医大学硕士学位论文NPY、AgRP和POMC的表达的变化,初步探讨甘油二酯影响大鼠脂肪积累的可能机制。方法 将健康雄性 SD 大鼠按体重区组随机分成三组:5 wt甘油三酯组 对照组 20 wt 甘油三酯组 和 (TG 组) 20 wt 13,甘油二酯组(DG 组)。大鼠喂养 10 周,每天进食量,每周称体重 1 次,于第 10 周末处死大鼠。称体重,取睾丸周围脂肪和肾脏周围脂肪称重,计算脂体比;测定血糖、血脂、胰岛素及 leptin 的水平;RT—PCR 的方法检测 FAS、ACC、NPY、AgRP和 POMC 的 mRNA 表达水平。结果(1)DG对大鼠体重、脂体比的影响: 实验结束时TG组大鼠体重、增重、内脏脂肪、脂体比均高于对照组(P,0.05);DG组内脏脂肪、脂体比均低于TG组(P,0.05)。DG组终末时各项指标与对照组没有显著性差异。说明,高甘油二酯膳食能够降低大鼠体重、体脂,尤其是对降低内脏脂肪的作用明显。(2)甘油二酯对大鼠血脂、血糖、胰岛素的影响: 与对照组比较,TG 组大鼠血糖、血清甘油三酯、血清游离脂肪酸水平明显增高(P,0.05),但 DG 组与对照组之时没有显著性差异。DG 组血清甘油三酯、游离脂肪酸水平低于 TG 组P,0.05,其余指标两组时无显著性差异。总胆固醇和 胰岛素虽然在 TG 组有所升高,但三组之时均无显著性差异。可见,甘油二酯对血 脂血糖有改善作用。(3)甘油二酯对大鼠血浆瘦素水平的影响: 为了更有效地确 定甘油二酯对血浆瘦素水平的影响,我们用血浆瘦素除以体重对瘦素水平进行了调 整。与对照组比,TG 组大鼠血浆瘦素水平明显 3 第四军医大学硕士学位论文增高 P,0.05;DG 组大鼠血浆瘦素水平与对照组没有显著性差异但较 TG组明显降低P ,0.05。(4)甘油二酯对大鼠肝脏组织 ACC、FASmRNA 基因表达的影响: TG 组 大鼠肝脏组织 ACCmRNA、FASmRNA 表达水平明显比 DG 组和对照组增高P, 0.05。而 DG 组大鼠肝脏组织 ACC 和 FASmRNA 表达水平与对照组没有明显变 化。说明甘油二酯饮食降低了 ACC、FASmRNA 基因的表达。(5)甘油二酯对大 鼠下丘脑NPY、AgRP和POMC mRNA基因表达的影响: TG组大鼠下丘脑组织NPY、 AgRP mRNA表达水平明显比对照组增高。DG组NPY mRNA表达水平虽然也比对照 组增高44.0 P,0.05,但是低于TG组的130.1 P,0.05。TG和DG组POMC mRNA表达 水平均低于对照 分级降低38.77 和29.84,但是DG组与对照组比较没有统计学差异。 、AgRPmRNA的表达增加同时却增说明与甘油三酯比较,甘油二酯能有效抑制NPY 加了POMC mRNA表达。结论 甘油二酯DG能够有效的预防机体的脂肪沉积,降低 肥胖程度;其作用机制可能是因为改善了肝脏中脂肪代谢以及下丘脑有关控制食欲 的基因表达,进而影响了脂肪代谢的平衡。 但是由于脂肪代谢的变化是多种因素共 同作用的结果,因此要阐明甘油二酯影响肥胖大鼠脂肪代谢的机制,还需要进一步 的深入研究。关键词:关键词:甘油二酯;甘油三酯;脂肪酸合成酶;乙酰辅酶 A 羧化酶; 阿片促黑激素皮质素原;神经肽 Y; Agouti 相关蛋白; 4 第四军医大 学硕士学位论文 Effects of DG on Fat metabolism of SD rats and its mechanisms M.A candidate Xiang Xuesong Supervisor Wang Feng Department of Nutrition and Food Hygiene, Fourth Military Medical University,Xi’an 710032,China Abstract DiacylglycerolDG which consists of 13-DG and 1223-DG comprisesup to 2-10 of glycerides in common plantderived edible fats and oils. It isreported in recent studies that food containing DG oil can reduce fasting serumtriacylglycerol suppress postprandial increases in serum triacylglycerol levelprevent the accumulation of body fat in animals and humans compared with theconsumption of triacylglycerol TG. Fatty acid synthaseFAS and acetyl-CoA carboxylaseACC are two keyenzymes during fatty acid synthase in liver tissue. FAS and ACC can have effecton lipid metabolism through the regulation of fatty acid synthesis. Central foodintake regulation involves complex relations of neuropeptides monoamines andother brain messengers at various levels in the nerve system. In the hypothalamusthe main center of food regulation the neuropeptides agouti-related peptide 5 第四军医大学硕士学位论文AgRP neuropeptide Y NPY and the neuropeptide precursorpro-opiomelanocortin POMC are implicated in the regulation of energyhomeostasis. Our experiment is about the effects of DG on fat metabolism of SD rats.Through the observation of changes in body weigt serum lipids expression ofacetyl-CoA carboxylase ACC and fatty acid synthase FAS mRNA in hepartissue the expression of neuropeptide Y NPY agouti-related peptide AgRPand precursor pro-opiomelanocortin POMC mRNA in the hypothalamus. weinvestigated the possible mechanisms of the effects of DG on lipid metabolism.This study will provide experimental basement for further understanding themolecul mechanisms of antiobesity of DG.Methods Male Sprague-Dawley rats were randomly selected and given free access todiets of 5 wt triacylglycerol control group 20 wt TG or 20 wt DG At thediets for 10 weeks( the end of the experiment, rats were sacrificed the ratioof lipids to body weight were calculated and the serum glucose serum lipidsserum insulin serum leptin were measured(Reverse transcriptase–polymerasechain reaction RT-PCR was used for measuring the expression of acetyl-CoAcarboxylase ACC and fatty acid synthase FAS mRNA in hepar tissue and theexpression of neuropeptide Y NPY agouti-related peptide AgRP and precursorpro-opiomelanocortin POMC mRNA in the hypothalamus.Results 1 Body weight and body fat content: The TG group had a significantlymore body weight gain and abdominal adipose tissue weight gain than the controlgroup Plt0.05. No significant differences of final body weight body-weight gain 6 第四军医大学硕士学位 论文and abdominal adipose tissue weight gain were observed among rats in the controlgroup and DG group after 10 weeks. DG group had lower abdominal adiposetissue increase and ratio of abdominal adipose tissue weight to body weightcompared with TG group Plt0.05. 2 The effect of different diets on the blood parameters: serum glucose levelwas higher in the TG group compared with the control group plt0.05 but therewas no significant difference between the DG and TG group for this parameter.Total triacylglycerol and serum leptin concentration were higher in the TG groupthan the DG and control groups and there was no significant difference betweenthe DG and control groups. However there was no significant difference in totalcholesterol and insulin among the three groups. 3 The effects of DG on ACC and FAS expression in hepar tissue:Theexpression of ACC and FAS mRNA levels in hepar tissue were down-regulated inDG group compared with TG groupP,0.05. But there was no significantdifference between the DG and control groups. 4 The effects of DG on hypothalamic NPY AGRP and POMC expression:The NPY and AgRP mRNA levels were significantly higher in the TG group thanin the control or DG group. The NPY mRNA level in the TG and DG groupsincreased by 130.1 and 44.0 compared with the control group respectively. Inrelation to the control group the levels of AgRP mRNA were 25.5 higher in theTG groups whereas there was no significant difference between the DG andcontrol groups. The POMC expression was decreased in the TG and DG groupscompared with the control group 38.77 and 29.84 respectively Fig. 2C butthere was no significant difference between the DG and TG groups. 7 第四军医大学硕士学 位论文Conclusions These suggest that the changes in body weight and serum lipids level mayimpart its effect on lipid metabolism partly through altering the expression of thegenes associated with improved fat metablisim appetite control and energybalance. Hower DG exerts its effects by multipule not single mechanism.Therefore it is necessary to make further study to elucidate the mechanism ofDG’s effects. Key words: DG TG FAS;ACC NPY AGRP POMC 8 第四军医大学硕士学位论文 前 言 许多动物实验 和临床调查中都已证实,肥胖症与许多慢性代谢性疾病如动脉粥样硬化、冠心病、 脑血栓、脂肪肝、II型糖尿病、某些肿瘤等有密切关系1-3。因此,国内外许多研究 者都在寻找能够改善脂肪代谢的功能性食品。最近有日本学者研究发现一种新的功 能性食用油——甘油二酯DG,具有降低血脂的作用,而且口感、色泽、风味与普通 甘油三酯(TG)食用油无明显差异。此产品已经由日本花王公司生产,在日本、美 国等国家上市。 与TG不同,DG只有两分子脂肪酸分级结合到甘油端的羟基,主要 包括13-DG与1223-DG两种形式。TG是动物和植物脂肪的最主要存在形式,但是DG 也普遍存在于人们日常食用的植物油中,只是含量较少,根据植物来源不同大概占2–10不等4-5。有研究发现长期食用DG(主要是13-DG)能降低空腹血TG、抑制餐后血脂升高、预防体内脂肪堆积,既可以达到预防和治疗脂肪肝的目的,也可以预防和治疗高脂血症以及与高脂血症密切相关的心脑血管疾病,如动脉硬化、冠心病、中风、脑血栓等6-7。 目前,虽然对于DG影响脂肪代谢的机理还不是十分宄 怯捎贒G和TG的燃烧热、吸收速率、脂肪酸构成均相同,所以认为DG对体重和体脂积累的作用是由两者结构之时的差异所导致8。Kondo等报道TG被胰脂肪酶水解的最终代谢产物是2-导酯酰甘油2-MAG和游离脂肪酸,而大多数2-MAG 被 小 肠 粘 膜 吸 收 并 在 脂 酰 辅 酶 A 导 酰 甘 油 酰 基 转 移 酶monoacylglycerol acyltransferase MGAT和脂酰辅酶A二酯酰甘油酰基转移酶diacylglycerol acyltransferase DGAT作用下重新合成TG。但是13-DG 水解的主要产物却是13-MAG和游离脂肪酸9。2-MAG 和1-或者3- MAG对于TG重新合成过程中需要的关键酶,MGAT和DGAT的亲和力相差很大,2-MAG的亲和力较强,而1-或3-MAG产生12-DG 效率低下10。DG的这种代谢特点可能与DG的作用有关,从而影响了肠道和23-DG 内甘油三酯的重新合 9 第四军医大学硕士学位论文成和分泌。Murata M 曾经报道11在大鼠实验中胃内灌注主要包含13-DG的DG后淋巴乳糜微粒TG的形成变得较灌注TG要相对缓慢。这说明,在摄入DG后延缓了TG在小肠表皮细胞的重新合成,从而降低血甘油三酯水平。最近的临床实验也证实与摄入TG相比,摄入DG后血甘油 。 Murase T等在对C57BL/6J 小鼠长达8个月的研究中发现,三酯浓度明显下降712 DG饮食小鼠体脂积累下降,同时发现在前10天的DG饮食就能够刺激小鼠的β-氧化活性,改变脂代谢有关基因和解偶联蛋白-2(uncoupling protein-2,UCP-2)的表达13 。Murata M等也在大鼠实验中报道DG饮食的相关作用与肝脏中脂肪酸合成和氧化相关酶的改变有关14。Watanabe H等则认为这些现象可能是因为DG饮食比TG饮食有更多的游离脂肪酸释放到门脉循环有关15,这类似于中链或长链脂肪酸摄入后导致血中游离脂肪酸不同引起的脂代谢改变的结果相似,减少肝中涉及脂肪酸合成有关酶的活性(脂肪酸合成酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和苹果酸酶等),同时增加有关β-氧化途径的酶活性1617。 有关研究显示肝脏脂肪氧化和机体脂肪的积累与食欲和食物摄入存在负相关关系1618。因此,我们可以假设DG饮食也许对食欲也有影响。有关的研究报道还不多,而且结论不一致,所以还有进一步研究的必要性。有些研究者的结果与我们的假设不一致。Murase T等在对C57BL/6J 喂养5个月后发现,小鼠能量摄入和粪便中脂类排泄物在DG组和TG组没有显著性差异13。MengXH在大鼠的实验中虽然发现TG组和对照组在在能量摄入有显著性差异,但是没有发现DG组和TG组在能量摄入上有差异19。但是Kamphuis等的研究却发现DG在人类中能够改善食欲,控制能量的摄入;在他们的研究中,DG组测试者第二天的饥饿感、食欲、摄食的欲望、摄入量等均比TG组有所下降20。 本实验以大鼠为研究对象,观察食用DG或TG后,大鼠体重、血脂、血糖、胰岛素和leptin的变化以及肝脏脂代谢和下丘脑控制食欲有关基因的表达,初步探讨DG影响大鼠脂肪积累的可能机制。 10 第四军医大学硕士学位论文 文 献 回 顾 及其特点 脂类及其 第一部分 脂类及其特点 膳食脂肪1 膳食脂肪简介 概念: 概念: 食品中的脂类是脂肪及类脂的总称,是一类不溶于水而易溶于有机溶剂,并能为机体利用的有机化合物21。 分类: 分类: 脂肪:三脂肪酸甘油酯或称甘油三酯:1 分子甘油与 3 分子脂酸通过酯键结 合生成。 类脂:胆固醇及其酯、磷脂及糖脂等。 脂酰甘油(acyl glycerols)又可称为脂酰甘油酯(acyl glycerides)是膳食脂肪的主要组分,它是脂肪酸和甘油所形成的酯类。根据参与产生甘油酯的脂肪酸分子数,脂酰甘油分为甘油一酯、甘油二酯和甘油三酯21。 膳食脂肪的功能2 膳食脂肪的功能 脂类是人体必需的一类营养素,与蛋白质、碳水化合物共同构成三大产热营养素,在供给人体能量起到重要作用;同时也是人体的重要成分,如细胞膜、神经鞘膜等都必须有脂类参与构成21。2.1 供给能量 人类食物的各种成分中,脂类作为生命能源的价值最高,其发热量为9kcal/g,是蛋白质和碳水化合物二倍多;空腹时,体内储存的脂肪氧化可供给50以上的能量需要,如果不吃任何东西1-3天,那么能量的85来自脂肪22 。人体在休息和轻松活动的时候,肌肉所需要的能量主要来自饮食摄取和 11 第四军医大学硕士学位论文脂肪组织储存的脂肪酸。只有在马拉松或自由车等耐力运动中,才员在脂肪酸之外燃烧大量的糖类供肌肉使用。其它的人体组织也需要脂肪酸来提供热量。一般说来,在休息和轻松活动中,脂肪酸提供了60人体所需热量。油脂与糖类一样,都有保护体内蛋白质的效应,避免体组织珍贵的资源耗损。2.2 储存能量 人体以油脂的形式储存能量,以备不时之需,女性胸部与臀部脂肪较多,可以供怀孕和哺乳期的利用。储存油脂的细胞称为脂肪细胞,大量的脂肪细 。事实上人体可以毫无限制地储存脂类,直胞形成脂肪组织(adipose tissue)到脂肪细胞的重量增加到五十倍;如果还是不够用,人体就再制造脂肪细胞。2.3 机体构成 机体构成 动物脂肪 可分为储存脂肪和组织脂肪。储存脂肪分布于皮下肾周.
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