高脂膳食对果蝇的影响

管志龙

摘要：過量食用高脂肪饮食（HFD）可能会导致肥胖并增加相关健康疾病的易感性。黑腹果蝇已成为研究HFD对代谢、心功能、攀爬能力、衰老影响的重要模型。

关键词：高脂膳食;果蝇;行为;心功能;寿命

1 HFD对脂质代谢的影响

我们首先阐述的是HFD对果蝇新陈代谢的影响。当果蝇被喂食含有30%椰子油饱和脂肪的饮食5天[2]时，果蝇全身TG含量呈剂量依赖性增加。这表明果蝇以剂量依赖的方式积累脂质。接下来，我们测试了椰子油中的主要单个脂肪酸（FA）是否也会导致TG增加。我们发现月桂酸或肉豆蔻酸（椰子油的主要成分）会导致全身TG显着增加[1]。其次，我们要确定HFD诱导的肥胖引起的胰岛素和葡萄糖稳态变化是否在功能上保持不变，我们测试了喂食HFD的果蝇的葡萄糖和胰岛素稳态变化。在使用30%HFD两天后，果蝇的总葡萄糖含量下降[3，4]，同时果蝇胰岛素样肽2（dilp2）转录水平增加。服用HFD饮食5天后，葡萄糖水平上升，而dilp2水平继续下降。此外，与采用正常食物（NF）饮食的果蝇相比，采用HFD的果蝇pAkt逐渐减少。总之，这些数据表明果蝇模型在HFD上表现出代谢综合征和肥胖的核心方面。

2 HFD对心功能的影响

评价心功能的指标很多。使用M模式来量化心率（HR）、心脏周期（HP）、收缩间隔（SI）和舒张间隔（DI）、收缩直径（SD）、舒张直径（DD）、缩短分数（FS）、颤动（FL）和心律失常（AI）。M-mode结果表明，与NFD相比，HFD果蝇显着增加了HR、AI和FL;HP、DI、SI、DD和SD显着下降。FS没有显着差异[5]。这些数据表明，在HFD条件下，果蝇的心跳加快，伴有心律失常和颤动，但缩短分数没有显着变化，这让我们很容易联想到心律失常性心肌病[6]。这表明果蝇的心脏功能在HFD下受损。非常感兴趣的是，果蝇运动训练改善了心脏功能[7]，特别是对于HFD引起的心脏损伤[5]。果蝇在过量食用高脂肪食物时，可以通过运动训练降低心脏功能受损的风险，增加心脏收缩率，增强心脏泵血功能。

3 HFD对攀爬能力的影响

最近的一项研究发现，脂肪堆积后，活动水平往往会降低[8]。HFD条件下果蝇的活动水平。通常果蝇更喜欢逆重力移动（负地向性）。当在geotaxic活性的改变测试中我们发现，HFD喂养果蝇表现出geotaxic行为的显着减少，在geotaxic行为实验测试时间结束后，在小瓶底部的果蝇，最终会爬到顶部，尽管速度更慢，也不那么有力。这些数据表明，食用HFD会对果蝇的活动水平产生不利的、类似昏昏欲睡的影响。

果蝇的攀爬能力和TG水平。结果表明，在不同的饮食条件下，果蝇的攀爬指数差异很大。喂食HFD导致果蝇攀爬指数显着下降并增加全身TG水平。果蝇进行运动训练后，NFD期间攀爬能力略有提高，并降低全身TG水平。但是，在喂食HFD时，运动训练可以抵抗HFD引起的低攀爬能力，也可以抵抗全身TG水平的增加。这些结果表明运动训练可以调节全身的脂质水平并降低全身TG，从而保护心脏免受HFD引起的功能损害。它还可以将攀爬能力提高到略高于正常水平的水平[5]。

4 HFD对寿命的影响

1天龄处女雌性果蝇暴露于HFD食物的寿命测试中，与ND对照组相比，富含10%脂质的食物的总寿命和中值寿命均缩短，而30%脂质饮食进一步缩短了寿命。对照组的中位生存时间为33天，10%HFD为31天，30%HFD为28天，不同饮食的生存曲线差异显着（P<0.001）。

5总结

总之，从我们已有的文献表明，HFD对于生命体的危害是多方面的。接触 HFD 不仅会缩短寿命，还会加速与年龄相关的行为恶化，例如负面趋地性，还会导致生育能力下降。在果蝇遗传模型中发现这些 HFD 诱导的肥胖表型将允许对肥胖表型进行详细剖析，特别是关于心脏脂毒性效应（并可能模仿糖尿病心肌病的方面）。总之，果蝇HFD 诱导的肥胖模型的出现为研究慢性脂质过量的放松管制过程和疾病开辟了许多新视野。

参考文献：

[1]Birse RT， Choi J， Reardon K， et al. High-fat-diet-induced obesity and heart dysfunction are regulated by the TOR pathway in Drosophila. Cell Metab. 2010;12（5）：533-544.

[2]Diop SB， Birse RT， Bodmer R. High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster. J Vis Exp. 2017;（127）：56029. Published 2017 Sep 13.

[3]Ouwens DM， Boer C， Fodor M， et al. Cardiac dysfunction induced by high-fat diet is associated with altered myocardial insulin signalling in rats. Diabetologia. 2005;48（6）：1229-1237.

[4]Van Gaal LF， Mertens IL， De Block CE. Mechanisms linking obesity with cardiovascular disease. Nature. 2006;444（7121）：875-880.

[5]Ding M， Zheng L， Li QF， Wang WL， Peng WD， Zhou M. Exercise-Training Regulates Apolipoprotein B in Drosophila to Improve HFD-Mediated Cardiac Function Damage and Low Exercise Capacity. Front Physiol. 2021;12：650959. Published 2021 Jul 7.

[6]Rivera O， McHan L， Konadu B， Patel S， Sint Jago S， Talbert ME. A high-fat diet impacts memory and gene expression of the head in mated female Drosophila melanogaster. J Comp Physiol B. 2019;189（2）：179-198.

[7]Jung J， Kim DI， Han GY， Kwon HW. The Effects of High Fat Diet-Induced Stress on Olfactory Sensitivity， Behaviors， and Transcriptional Profiling in Drosophila melanogaster. Int J Mol Sci. 2018;19（10）：2855. Published 2018 Sep 20.

[8]Liao S， Amcoff M， Nässel DR. Impact of high-fat diet on lifespan， metabolism， fecundity and behavioral senescence in Drosophila. Insect Biochem Mol Biol. 2021;133：103495.