热量限制对C57小鼠糖脂代谢的影响

赵志炜，马丽娜，王 蓉，张 旭，陈 娟，张景燕

(首都医科大学宣武医院中心实验室，北京市老年病医疗研究中心，神经变性病教育部重点实验室，北京 100053)

早在1935年，McCay研究发现热量限制(caloric restriction，CR)即将正常自由进食所得热量减去30% ～50%能延长大鼠的生命［1］，随后在酵母、线虫、鱼、蜘蛛和哺乳动物等诸多研究中证实热量限制能够延长生命［2］，从而表明热量限制对于延长寿命具有的明显的作用。热量限制还可以减少许多年龄相关性疾病的发生，包括心血管病变、神经系统病变、糖尿病和肿瘤等。迄今为止，热量限制是多种动物中减慢老化和延缓衰老相关疾病的最有力的干预手段，但其在哺乳动物中提高健康和延长生命的机制复杂，目前仍未明确［3，4］，本研究通过观察不同热量饮食对小鼠体质量、血糖和胆固醇的影响，探讨热量限制对小鼠糖脂代谢的影响。

1 材料和方法

1.1 实验动物及实验环境

实验动物:SPF级7周龄雄性C57小鼠30只，动物证号SCXK(京)2006-0009，购自北京维通利华实验动物技术有限公司。小鼠基础饲料适应性喂养1周后，随机将动物分成3组:正常对照组(喂食普通饲料)，高能量组(喂食高能量饲料)，低能量组(喂食低能量饲料)，每组10只，单笼喂养，自由饮水，饲养于SPF级动物实验室。

饲料配方购自军事医学科学院实验动物中心。普通能量组饲料:能量物质质量比为粗蛋白19.1%，粗脂肪4%，碳水化合物59%，总代谢能3.484Kcal/g。高能量组饲料:能量物质质量比为粗蛋白 19.145%，粗脂肪 21.52%，碳水化合物47.17%，总代谢能4.589 Kcal/g，与维持料能量比值1.3173。低能量组饲料:能量物质质量比为粗蛋白19.145%，粗脂肪2.52%，碳水化合物37.17%，总代谢能 2.479Kcal/g，与维持料能量比值0.71165。

1.2 仪器与试剂

血糖仪(上海罗氏制药有限公司);小鼠Morris水迷宫箱(DMS-2型，中国医学科学院药物研究所);冷冻切片机(德国Leica公司);脱色摇床(江苏TS-1型);普通光学显微镜(日本Olympus BH-2型);低温离心机(德国Beckman公司);总胆固醇ELISA试剂盒购自尚柏生物医学技术(北京)有限公司。

1.3 动物实验

观察并记录各组大鼠的一般情况(进食、饮水、活动等)及体重变化，以评估其健康状态及营养状况。每2周测一次体质量和空腹血糖，禁食不禁水过夜12 h后进行空腹血糖测定。应用ELISA试剂盒检测小鼠血清总胆固醇浓度，按照试剂盒说明书提供的操作步骤进行检测。

1.4 统计学方法

资料数据以平均值±标准差表示，使用SPSS 13.0统计软件处理，多组间比较采用单因素方差分析及重复资料的方差分析。P＜0.05认为差异有统计学意义，P＜0.01认为差异有显著统计学意义。

2 结果

2.1 热量限制对各组小鼠体质量的影响

实验前正常组、高能量组和低能量组的体质量分别为 (19.32±1.10)g、(19.28±1.01)g和(19.37±1.14)g，三者之间的差别无统计学意义，3组具有可比性。正常组小鼠体质量增长符合动物生长规律，高能量组小鼠喂食10周之后体质量较正常组明显增高，低能量组小鼠喂食2周之后体质量较正常组明显降低，并一直持续至实验终止，见表1。

2.2 热量限制对各组小鼠血糖的影响

实验前正常组、高能量组和低能量组的血糖分别为 (5.06±0.74)mmol/L、(5.06±0.74)mmol/L和(5.10±0.73)mmol/L，三者之间的差别无统计学意义，3组具有可比性。与正常组相比，高能量组小鼠从高能量饮食第6周血糖明显增高，低能量组小鼠从热量限制第2周血糖明显降低，见表2。

2.3 热量限制对小鼠血清总胆固醇的影响

与正常组相比，高能量组血清总胆固醇水平明显升高 (5.65±0.50mmol/l比3.99±0.38mmol/l，P＜0.01)，低能量组无明显变化，见表3。

3 讨论

热量限制是指在提供生物体充分的营养成分保证生物体不发生营养不良的情况下，限制每日摄取的总热量，是指一种有计划地减少由食物供给的热量，一般是在保证足够的维生素和矿物质水平下，将正常自由进食的热量减去30% ～50%。实施30%～50%的热量限制可让鼠类的最大寿命在原有基础上提高30% ～50%［5］，提高一些低等生物最大寿命的比例更大［6］。对于包括哺乳类动物的多个物种，热量限制是除了基因外目前唯一能有效延长平均寿命和最大寿命的干预手段［7］。

表1 3组动物体质量的比较Tab．1 Comparison of body mass of the three groups

表2 3组动物空腹血糖的比较Tab．2 Comparison of the fast glucose of the three groups

表3 3组动物血清总胆固醇的比较Tab．3 Comparison of serum total cholesterol of the three groups

本研究发现高能量组小鼠体质量、血糖、血清总胆固醇明显高于正常对照组，低能量组小鼠体质量、血糖明显低于正常对照组，可能与限制能量摄入导致的脂肪减少，体质量下降及葡萄糖代谢能力增强有关。在许多长期热量限制动物模型中，热量限制可以减轻体重，下调血压，使空腹血糖、胰岛素和胆固醇水平下降，并且可以使老年动物维持许多年轻时的生理状态，如对外界刺激反应的敏感性等。热量限制通过改善脂质代谢，从而减轻了氧化应激损伤，对老龄大鼠进行热量限制的研究发现超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性增高，丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量降低，从而证实了热量限制能够改善机体的应激状态［8］。

热量限制减轻体质量、改善血糖水平的原因考虑与胰岛素抵抗敏感性增高有关，有研究发现高脂饮食能在不明显增加体质量同时较快改变身体构成进而使胰岛素敏感性显著下降，而热量限制饮食尽管能较快减重却需在较长时间后才能改变身体构成以改善胰岛素敏感性［9］。高热量摄入能够通过影响胰岛细胞中β/α比例发生变化，出现高胰岛素血症、胰岛素敏感性下降，伴有胰高血糖素分泌逐渐增多从而血糖升高［10］。胰岛素抵抗具体机制仍不明确，胰岛素/IGF-l信号通过作用于胰岛素或IGF-IR而启动下游PI3-K的磷酸化级联反应［11］，胰岛素受体下游的信号分子如胰岛素受体底物(IRS)和PI3-K发生异常，都可促使胰岛素抵抗的发生发展［12］，仍有待于进一步的研究。

对动物进行热量限制的研究方法对于人类延缓衰老提供了一定的实验依据，即人类采取热量限制的生活方式可以达到预防疾病的发生发展并延缓衰老的目的，但对人类进行热量限制可能会产生诸如骨质疏松、生育能力降低、经期紊乱、低血压及精神问题等一系列不良作用［13］。热量限制模拟物可以模拟热量限制引起的代谢及其他生理效应，不会长期显著减少饮食摄入，能激活类似于热量限制的应激反应，对抗各种应激源，能产生增加寿命、减少增龄疾病、维持生理功能的效果［14］，但热量限制模拟物的临床应用价值及能否避免以上不良作用仍需要进一步的研究。

总之，高能量饮食明显增高小鼠体质量、血糖和血清总胆固醇水平，而适度的热量限制能够延长细胞的总体寿命［15］，并且明显降低小鼠体质量和血糖，改善糖脂代谢。通过对热量限制延缓衰老机制的进一步研究，可以给人类延长寿命提供有效的措施，来减缓衰老相关疾病的发生，提高生活质量。

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