高脂饮食诱导胰岛素抵抗过程中肝脏能量代谢特征的研究OA北大核心CSTPCD

本研究旨在通过建立胰岛素抵抗全过程的小鼠模型,研究在这个过程中,肝内线粒体功能和能量代谢的变化情况。试验选取60只雄性C57BL6小鼠,随机选取30只饲喂普通维持饲料作为对照组(Con组),另外30只饲喂高脂饲料作为高脂饮食组(HFD组)进行造模,分别于饲喂的第4、6、8、10和12周,各组随机选取6只小鼠进行处理,经胰岛素抵抗评估和病理组织学检查确认成功建立胰岛素抵抗全过程的模型。在第8和12周,采集鼠尾血液,进行葡萄糖耐受试验(glucose tolerance tests,IGTT)和胰岛素耐受试验(insulin tolerance tests,ITTs)。在第4、6、8、10和12周,采集小鼠的血清和肝组织样品进行试验:1)检测空腹血糖和血清含量;2)ELISA法检测肝组织中的Srebp-1c酶、PFK1和COX-Ⅰ含量;3)生化检测血清中的ALT和AST含量;4)Western blot法检测肝组织中的PI3K、Akt、P-Akt、GLUT4、GSK-3β、P-GSK-3β、FOXO1、P-FOXO1、SIRT1、AMPK、P-AMPK、PGC-1α蛋白表达量;5)采用透射电镜、HE染色、油红O染色、PAS染色检测肝病理组织和结构的变化。结果表明:1)12周的高脂日粮引起小鼠肥胖、HOMA-IR增加,油红O染色显示,明显的脂肪沉积,成功诱导小鼠胰岛素抵抗全过程模型;2)胰岛素抵抗过程中,小鼠ALT和AST增加,HE结果显示,明显的脂滴空泡、肝细胞结构紊乱;3)在饲喂高脂日粮的第4周之后,肝胰岛素上游信号开始受到影响;4)与Con-6组相比,HFD-6组小鼠肝内的GLUT4蛋白表达量和P-FOXO1/FOXO1比值、PFK1含量显著下降(P<0.01);与Con-4组相比,HFD-4组小鼠肝内的GSK-3β磷酸化、Srebp-1c酶水平逐渐降低(P<0.05);PAS结果显示从第8周开始,HFD组小鼠肝细胞内糖原含量减少;5)与Con-4组相比,HFD-4组小鼠肝的AMPK、P-AMPK、SIRT1含量显著降低(P<0.01和P<0.001);6)HFD组小鼠肝中Mfn2在第10周出现上升,Drp1蛋白的表达呈现先降低后升高的趋势;7)与HFD-6组相比,HFD-6组小鼠肝中的PINK1和Parkin蛋白明显下降(P<0.05)。综上表明,肝作为代谢的主要器官,在饲喂60%高脂饲料后,会发生选择性胰岛素抵抗,在抵抗后整体上能量分解代谢减弱、线粒体损伤增强,而清除损伤线粒体的自噬功能却减弱,另外在第8、10周时出现了短暂的线粒体生物发生与融合增强现象,说明由于肝能量缺乏导致了短暂的代偿作用。本研究从发生全过程的角度阐释肝胰岛素抵抗中的能量代谢特征和规律,为进一步深入研究营养过剩影响细胞能量代谢的机制提供参考。