达乌尔黄鼠(Spermophilusdauricus)年度周期性肥胖对肝肾功能及脂代谢机制无实质性损伤

宋士一, 翟博美, 李 莹, 卢延颖, 杨 明

(1. 沈阳师范大学 生命科学学院, 沈阳 110034;2. 本溪市化学工业学校, 辽宁 本溪 117000)

0 引 言

高脂食物导致近几十年全球肥胖人群显著增加[1],其体内脂质不断进入内脏组织中,造成脂肪的异位积累[2],脂肪组织能分泌脂肪因子,参与机体内分泌调节,进而影响代谢[3],内脏脂肪是导致代谢类疾病的重要因素[4-5]。同时,糖脂代谢异常对人体免疫系统有很大影响,脂肪的异位积累可能会干扰免疫系统的正常功能,进而导致免疫下降并引发多种疾病[6]。肥胖源于动物对环境的适应,面对食物及环境温度胁迫时,一部分动物选择积累脂肪的生活策略,以度过困难时期[7]。脂肪的存储量通常不超过自身瘦时体重的2倍[8]。典型贮脂类冬眠动物,如达乌尔黄鼠,春夏季迅速积累脂肪为越冬做准备,越冬后体重及身体机能又恢复如前,可作为肥胖研究的动物模型。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组及取材

成年雄性达乌尔黄鼠,单笼饲养。育肥期动物放入恒温房,(23±2)℃,光周期12L∶12D。冬眠期动物放入低温房,恒黑,(5±2)℃,加入适量棉花。分组如下:个体体重开始增长----起始育肥期组(initial fattening group,I-F)10只,体重达到峰值后缓慢下降----育肥完成期组(finish fattening group,F-F)9只,进入冬眠后依时间顺序分为冬眠早期组(early hibernation group,E-H)7只,冬眠晚期组(late hibernation group,L-H)7只,出眠后为出眠期组(arouse group,A)7只,5组,共40只。

相关手术器械灭菌,取材均在上午完成。异氟烷麻醉,断头取血,所得血液离心,设置离心温度4 ℃,转速4 500 r/min,离心30 min,取上清分装,-80 ℃冻存。取肝脏及肌肉,-80 ℃冻存。

1.2 检测方法

1.2.1 肝功、肾功标检测

将冻存血清送至盘锦检验检测中心,西门子生化分析仪检测,记录结果。

1.2.2 甘油三酯、总胆固醇检测

标本研磨:取出冻存样品,融化,玻璃匀浆器中研磨至未见固体组织。置于离心机内,设置离心温度4 ℃,转速2 500 r/min,10 min,取上清。测定总蛋白浓度:研磨方法同上,4 ℃离心,转速14 000 r/min,10 min,取上清。在空白孔、标准孔和样本孔按序加入试剂及样品,酶标仪检测,设置波长492 nm,打印结果。测定总蛋白浓度:BCA试剂盒,根据试剂盒说明书,酶标仪检测,设置波长492 nm,打印结果,绘制标准曲线,计算待测样品的总蛋白。

1.3 数据统计分析

SPSS 20.0进行数据统计,单因素方差分析。P<0.05为差异显著,P<0.001为差异极显著。

2 结 果

2.1 年周期不同阶段体重及血糖变化

达乌尔黄鼠在F-F的体重高于I-F、L-H和A,差异极显著(P<0.001),其血糖在E-H和L-H显著高于其他3个时期。达乌尔黄鼠体重及血糖在I-F和A均无显著差异。

表1 达乌尔黄鼠不同时期体重及血糖变化Table 1 Changes of body weight and blood sugar inSpermophilus dauricus at different stages

2.2 年周期不同阶段肝功能各项指标变化

达乌尔黄鼠血清中白蛋白受总蛋白影响,二者变化趋势相似,F-F与L-H均极显著高于I-F(P<0.001)、显著高于E-H和A(P<0.05),A与I-F无显著差异。血清中总胆红素、谷氨酰转氨酶及谷丙转氨酶含量虽有年周期变化,但I-与A三者均无显著差异(表2)。

表2 不同时期肝功能各项指标变化Table2 Changes of liver function indicators in different periods

2.3 年周期不同阶段肾功能各项指标变化

达乌尔黄鼠在I-F、F-F、E-H和A血清中尿素含量为11.4±1.1,11.1±0.8,10.5±1.9,7.8±0.9,10.9±1.4 mmol/L,血清中肌酐含量分别为37.3±4.8,34.7±5.7,39.1±5.6,52.3±5.4,35.0±8.6 μmol/L,均无显著差异。

图1 达乌尔黄鼠不同时期血清尿素含量(mmol/L)

图2 达乌尔黄鼠不同时期血清肌酐含量(umol/L)

2.4 年周期不同阶段肝脏和肌肉中甘油三酯与胆固醇的含量变化

达乌尔黄鼠不同时期肝脏中甘油三酯与胆固醇含量在年周期中虽有波动,但A与I-F二者无显著差异。肌肉中甘油三酯及胆固醇在各个时期都没有显著差异(表3)。

表3 不同时期肝脏和肌肉中甘油三酯及胆固醇的变化Table 3 Changes of TG and cholesterol in the liver and muscle in different periods mmol·g-1

3 讨 论

过度进食导致肥胖,当摄入量超过身体脂肪组织的存储能力时,三酰甘油和其他脂类代谢物溢出到非脂肪组织,如肌肉、肝脏和胰腺,造成内脏脂肪堆积,形成脂肪的异位储存[9-10]。 内脏脂肪由于其特殊的生理位置,直接释放有害性脂肪因子到肝脏,造成肝脏的胰岛素抵抗,成为导致代谢类疾病的重要因素[11-12]。胆红素浓度升高,代表肝细胞受损严重。肝细胞中含有大量转氨酶,肝细胞受损时,转氨酶释放入血,血液中转氨酶水平升高。转氨酶的升高导致非酒精性脂肪肝的发生[13],同时肝脏谷氨胺转氨酶和谷丙转氨酶的升高也增加了患心脑血管疾病的风险[14]。肾功能不全同样会导致心血管疾病[15],血清中肌酐与尿素含量是衡量肾功能的主要因素,肌酐与尿素含量下降可缓解肾间质损伤和慢性肾衰竭[16]。肝肾功能的检测可作为器官功能是否受损的评判标准。

贮脂类冬眠动物达乌尔黄鼠,冬眠前迅速储存脂肪,但其育肥过程中未出现代谢相关疾病,并且在经历整个育肥阶段及冬眠时期后,出眠时体重仍可恢复至正常水平,因此,达乌尔黄鼠可作为肥胖及相关代谢病研究的动物模型。根据其年周期不同阶段的体重和血糖变化来看,体重在F-F和E-H显著增加,在L-H和A逐渐恢复,与贮脂类冬眠动物体重变化趋势符合,血糖的变化落后与体重,在E-H和L-H显著升高,A恢复至I-F和F-F水平(表1)。提示,达乌尔黄鼠的体重变化先于糖脂代谢的转换,且肥胖对其糖脂代谢转换无影响。

肝功指标中,达乌尔黄鼠血清中总蛋白含量和白蛋白含量的变化趋势相同,在F-F和L-H出现峰值且显著高于其他时期(表2),提示动物在过度肥胖及刚刚入眠时身体可能出现炎症反应,但随着冬眠期间脂肪组织的消耗,这一炎症反应在动物出眠后自然消失。血清中总胆红素含量从I-F开始逐渐升高,至L-H时出现极显著差异,在A又降至初始水平,总胆红素含量E-H显著高于F-F与I-F(表2)。F-F与I-F无显著性差异,表明伴随着动物体重的增加,脂肪肝、肝硬化等肝脏类疾病并未发生。血清中的谷氨酰转氨酶以及谷丙转氨酶含量E-H均显著升高,但I-F与A均无显著差异(表2),表明动物入眠时及冬眠过程中低体温和低代谢对可能肝脏功能有所影响,但出眠后恢复至起始育肥期水平,表明无论是肥胖还是冬眠都未能对肝脏造成实质性损伤。肾功能结果显示,血清肌酐和尿素各个时期也没有显著性差异(图1,图2),表明达乌尔黄鼠与人类不同,育肥过程中血清中肌酐与尿素含量仍维持在正常水平,达乌尔黄鼠的自然育肥不影响肾脏功能,肾功能无损伤[17]。

人体的代谢活动多发生在肝脏以及肌肉中,尤其是肝脏对人体的代谢有着重要影响。肝脏和骨骼肌中脂质含量的变化会影响其他激素的调节,如瘦素[18]。瘦素可以抑制摄食减少体重,但对于肥胖小鼠而言,瘦素作用效果不显著,瘦素抵抗也存在于达乌尔黄鼠[19-20]。对肝脏和肌肉中脂质含量检测结果发现,两者的甘油三酯和胆固醇在相邻组间差异均不显著,且I-F与A无显著差异(表3)。表明在动物育肥过程中未见肝脏及肌肉中脂肪的异位积累,且肝脏和肌肉中甘油三酯和胆固醇含量变化的生理调节是可逆的,脂代谢机制未受损伤。表明达乌尔黄鼠在育肥过程中脂肪多积累于皮下而非肝脏和肌肉,因而未见代谢疾病的产生。所以,达乌尔黄鼠才能在出眠后迅速进行生理调节,使肝脏、肾脏功能及身体机能恢复至正常水平。

综上所述,达乌尔黄鼠在育肥期间对肝脏及肾脏器官存在保护机制,在体重增量超过自身体重一半的条件下不损伤肝肾功能,同时,达乌尔黄鼠年周期肥胖未对脂代谢机制造成损伤。这一结果为人类健康肥胖的研究提供了基础。