關(guān)橋偉,肖業(yè)偉,余 廣,馮志強(qiáng),盤(pán)強(qiáng)文
(西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,四川瀘州 646000)
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微量元素鍶對(duì)非酒精性脂肪肝大鼠的防治作用研究
關(guān)橋偉,肖業(yè)偉,余廣,馮志強(qiáng),盤(pán)強(qiáng)文△
(西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,四川瀘州 646000)
目的探討微量元素鍶對(duì)大鼠脂代謝紊亂的改善及非酒精性脂肪肝的防治作用及可能機(jī)制。方法將50只SD大鼠分為5組,對(duì)照組用普通飼料,其余4組用高脂飼料,共喂養(yǎng)13周。18 mg/L鍶組和36 mg/L鍶組在后9周分別給予18 mg/L與36 mg/L的鍶水,辛伐他汀組于后4周每天給予10 mg/kg辛伐他汀灌胃。第14周末處死大鼠,檢測(cè)肝指數(shù)、血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)及肝組織TG和TC含量,肝組織冰凍切片,油紅 O 染色觀察脂肪樣變及其分布情況。結(jié)果與對(duì)照組比較,脂肪肝模型組的肝指數(shù)、肝TC、肝TG、血清TC、LDL-C均升高(P<0.05);與脂肪肝模型組比較,18 mg/L鍶組大鼠血清TC、LDL-C、HDL-C也降低(P<0.05);36 mg/L鍶組肝指數(shù)、肝TC、肝TG、血清TC、LDL-C均降低(P<0.05)。油紅O染色結(jié)果顯示:脂肪肝模型組肝組織含有大量的紅染脂肪顆粒;18 mg/L鍶組、36 mg/L鍶組以及辛伐他汀組紅染顆粒含量均較脂肪肝模型組有不同程度減少。結(jié)論長(zhǎng)期較高濃度的微量元素鍶攝入具有改善大鼠脂代謝紊亂,防治非酒精性脂肪肝的作用。
鍶;非酒精性脂肪肝;辛伐他汀;脂代謝紊亂
隨著人們生活水平的提高,肥胖人群的比例在不斷增大。超質(zhì)量人群最常見(jiàn)的疾病是以脂代謝紊亂為主[1]的非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD),由于NAFLD與糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化及冠心病等密切相關(guān),因此其日益受到基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)研究者的重視。目前,服用他汀類(lèi)藥物是治療脂肪肝最有效的手段,但是,已有研究證實(shí)他汀有提高2型糖尿病發(fā)病率、造成橫紋肌溶解及導(dǎo)致皮疹等不良反應(yīng)。本教研室及合作實(shí)驗(yàn)室在前期研究中,觀察到飲用高濃度鍶(Strontium,Sr)水具有降低動(dòng)物血脂的作用,并推測(cè)鍶可能有助于預(yù)防和治療脂肪肝。鑒于此,本文擬通過(guò)對(duì)NAFLD大鼠模型的觀察,以探討鍶在改善脂代謝、防治脂肪肝過(guò)程中的具體作用和可能機(jī)制,為鍶在改善脂代謝紊亂的臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)性理論依據(jù)。
1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康雄性Spraque-Dawley 大鼠50只, 5~6周齡,體質(zhì)量120~170 g,清潔級(jí),由西南醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供,動(dòng)物許可證號(hào):SYXK(川)2013-065。
1.2儀器與試劑辛伐他汀(simvastatin,SIMVA)購(gòu)自湖北廣濟(jì)藥業(yè)股份有限公司(批號(hào):20140601);氯化鍶購(gòu)自西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司(批號(hào):MKBJ8678V);膽固醇購(gòu)自上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司(批號(hào):140103);脫氧膽酸鈉購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司(批號(hào):D8160);丙基硫氧嘧啶購(gòu)自上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司(批號(hào):140312);總膽固醇(TC)與三酰甘油(TG)測(cè)定試劑盒購(gòu)自長(zhǎng)春匯力生物技術(shù)有限公司(批號(hào):2014043/2014034),油紅O購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司(批號(hào):313B058);ELX800酶標(biāo)儀購(gòu)自美國(guó)伯騰儀器有限公司。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1實(shí)驗(yàn)分組健康雄性SD大鼠50只,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后分為5組,每組10只。對(duì)照組采用基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng),從第10周開(kāi)始每天給予3 mL生理鹽水灌胃;其余4組用高脂飼料[2](基礎(chǔ)飼料77.6%、脫氧膽酸鈉0.2%、丙基硫氧嘧啶0.2%、膽固醇2.0%、豬油10.0%、蛋黃粉5.0%、蔗糖5.0%)喂養(yǎng)13周。脂肪肝模型組(NAFLD)從第10周開(kāi)始每天3 mL生理鹽水灌胃;18 mg/L鍶組(Sr18組)從第5周開(kāi)始給予18 mg/L Sr飲用水,另從第10周開(kāi)始每天加上3 mL 18 mg/L Sr水灌胃; 36 mg/L鍶組(Sr36組)從第5周開(kāi)始給予36 mg/L Sr飲用水,另從第10周開(kāi)始每天加上3 mL 36 mg/L Sr水灌胃;辛伐他汀組(SIMVA組)從第10周開(kāi)始每天給予10 mg/kg辛伐他汀灌胃。
1.3.2一般情況觀察實(shí)驗(yàn)期間觀察并記錄各組大鼠每天飼料用量,動(dòng)物的飲食量、毛發(fā)、大小便、行為及整體狀況。
1.3.3標(biāo)本采集及指標(biāo)測(cè)定實(shí)驗(yàn)第14周末全部大鼠禁食12 h,稱(chēng)體質(zhì)量后以2%的戊巴妥鈉溶液1 mL/kg腹腔注射麻醉后剖腹,腹主動(dòng)脈取血,分離血清后送西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科測(cè)定血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alamine aminotrasferase,ALT)、天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotrasferase,AST)、三酰甘油 (triglyceride,TG)、總膽固醇(total cholesterol,TC)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C);迅速分離取出完整肝臟,稱(chēng)肝濕重以計(jì)算肝指數(shù):(肝濕重/體質(zhì)量)×100%;取相同部位肝右葉組織500 mg與氯仿-甲醇混合液(1∶1)制備成10%勻漿液,靜置過(guò)夜,離心取上清液檢測(cè)TG和TC水平(按相應(yīng)的試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行);取相同部位肝右葉,OCT包埋,-80 ℃冷凍后,作15 μm冰凍切片,用油紅O染色法觀察肝組織中脂質(zhì)沉積情況。
2.1動(dòng)物的一般情況實(shí)驗(yàn)期間,對(duì)照組大鼠精力充沛,皮毛干凈整齊,飲食及大小便正常;NAFLD組大鼠前幾周無(wú)明顯改變,隨時(shí)間的增長(zhǎng),后期逐漸出現(xiàn)精神變差,活動(dòng)減緩,反應(yīng)減慢,毛色偏黃,大便較稀等;Sr18 組、Sr36組及SIMVA組大鼠飲食等一系列性狀均較NAFLD組有不同程度改善。
2.2肝指數(shù)NAFLD組、Sr18組、Sr36組及SIMVA組肝指數(shù)均高于對(duì)照組(P<0.05);Sr36組及SIMVA組肝指數(shù)均低于NAFLD組(P<0.05),見(jiàn)圖1。
2.3血清ALT及AST活性的改變Sr36組血清ALT水平低于對(duì)照組(P<0.05),Sr18組、Sr36組及SIMVA組血清AST水平均低于對(duì)照組(P<0.05);Sr18組、Sr36組血清ALT水平均低于NAFLD組(P<0.05),Sr18組、Sr36組及SIMVA組血清AST水平均低于NAFLD組(P<0.05),見(jiàn)圖2。
#:P<0.05,與對(duì)照組比較;*:P<0.05,與NAFLD組比較。
圖1肝指數(shù)比較
#:P<0.05,與對(duì)照組比較;*:P<0.05,與NAFLD組比較。
圖2血清ALT和血清AST
2.4血清TC、TG、LDL-C、HDL-C、肝TC和肝TG的水平變化NAFLD組、Sr18組、Sr36組及SIMVA組血清TC、LDL-C、HDL-C水平均高于對(duì)照組(P<0.05),NAFLD、Sr18、Sr36組及SIMVA組血清TG水平均低于對(duì)照組(P<0.05),NAFLD、Sr18組肝TC、TG水平均高于對(duì)照組(P<0.05);與NAFLD組比較,對(duì)照組、Sr18組和Sr36組血清TC及血清LDL-C水平均低于NAFLD組(P<0.05),對(duì)照組、Sr36組及SIMVA組肝TC和肝TG水平均低于NAFLD組(P<0.05),對(duì)照組和Sr18組血清HDL-C水平均低于NAFLD組(P<0.05,表1)。
2.5油紅O染色結(jié)果油紅O染色顯示對(duì)照組肝臟中未見(jiàn)明顯紅染顆粒,結(jié)構(gòu)正常,肝細(xì)胞排列整齊;NAFLD組肝臟有肝細(xì)胞脂肪變性,體積增大,含有大量的紅染顆粒,細(xì)胞核被推向周邊,脂質(zhì)沉積明顯增多,結(jié)構(gòu)被破壞,肝細(xì)胞排列紊亂;Sr18、Sr36組及SIMVA組肝細(xì)胞的結(jié)構(gòu),排列,紅染顆粒含量等改變較NAFLD組有不同程度改善,見(jiàn)圖1。
表1 血清TC、TG、LDL-C、HDL-C和肝TC、TG含量
#:P<0.05,與對(duì)照組比較;*:P<0.05,與NAFLD組比較。
紅色顆粒:油紅O示脂肪滴沉積;A1、A2:對(duì)照組(×100、×400);B1、B2:NAFLD組(×100、×400);C1、C2:NAFLD組(×100、×400);D1、D2:NAFLD組(×100、×400);E1、E2:NAFLD組(×100、×400);
圖3肝組織脂肪沉積(油紅O染色)及形態(tài)學(xué)改變
NAFLD的動(dòng)物模型制備方法很多,本文以微調(diào)后的高脂配方飼料[2]喂養(yǎng)SD大鼠以制備N(xiāo)AFLD動(dòng)物模型,預(yù)示實(shí)驗(yàn)觀察到第9周末動(dòng)物肝臟呈輕、中度脂肪樣變。本實(shí)驗(yàn)觀察到NAFLD模型組大鼠血清TC及LDL-C水平升高,肝指數(shù)、肝TC和TG均升高,油紅O染色肝組織中出現(xiàn)大量紅染的脂肪滴,由此證實(shí)大鼠非酒精性脂肪肝模型復(fù)制成功,但本實(shí)驗(yàn)所得NAFLD模型的血清TG水平并未升高,反而HDL-C水平升高,這與常見(jiàn)的NAFLD患者的血清學(xué)改變并不一致,可能與飼料的配方有關(guān),其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
NAFLD的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜,目前的治療方式主要有:改善膳食結(jié)構(gòu);適當(dāng)增加運(yùn)動(dòng),控制體質(zhì)量;改正不良生活習(xí)慣及適當(dāng)?shù)乃幬镏委煹?。?dāng)今臨床治療脂肪肝使用廣泛且最有效的藥物是他汀類(lèi),其作用機(jī)制為抑制羥甲戊二酰輔酶A還原酶活性,阻斷膽固醇合成,同時(shí)促進(jìn)LDL-C的降解[3]。本實(shí)驗(yàn)觀察到SIMVA組肝TC、TG均降低,ORO結(jié)果顯示肝臟中見(jiàn)少量紅染顆粒,可見(jiàn)辛伐他汀對(duì)NAFLD的療效非常明確,與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致,這也進(jìn)一步證實(shí)了本實(shí)驗(yàn)的方法和結(jié)果的真實(shí)可靠。但是,已有研究證實(shí)他汀類(lèi)藥物具有提高2型糖尿病發(fā)病率[4]、引起橫紋肌溶解及導(dǎo)致皮疹等不良反應(yīng)[5-6]。鑒于此,尋找更安全、經(jīng)濟(jì)、有效且更易被患者接受的NAFLD防治方式是非常有必要的。
鍶是人體必需的14種微量元素之一,有研究指出飲用一定量的鍶水對(duì)人體有益[7]。但是,我國(guó)淡水資源中鍶含量較低,平時(shí)攝入的鍶往往滿(mǎn)足不了生理需要[8],因此考慮將鍶作為食品和飲料的添加劑是有必要且可行的。目前,鍶在臨床上的應(yīng)用及研究主要集中于骨轉(zhuǎn)移瘤和骨質(zhì)疏松的治療[9-11]。本教研室及合作實(shí)驗(yàn)室在前期研究中,觀察到飲用高濃度鍶水有降低動(dòng)物血脂的作用。李牧等[12]指出鍶可延緩動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成,在一定范圍內(nèi)隨著鍶濃度升高,作用越好,其機(jī)制與改善脂代謝有關(guān)。萬(wàn)英等[13]研究指出2~8 mg/L含鍶礦泉水飲用6個(gè)月對(duì)正常大鼠血清中ALT、AST、乳酸脫氫酶(lactte dehydrogenase,LDH)、TG和TC無(wú)不良影響。汪澍等[14]觀察到鍶礦泉水可以降低2型糖尿病大鼠的TC與TG水平,且聯(lián)合格列美脲療效更好,因此推測(cè)鍶可能具有延緩2型糖尿病發(fā)展的作用。但是,鍶是否具有預(yù)防和治療非酒精性脂肪肝的作用及其作用機(jī)制國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。
本實(shí)驗(yàn)所用鍶的劑量處于大鼠的安全劑量?jī)?nèi),遠(yuǎn)小于大鼠的中毒劑量。結(jié)果顯示:18 mg/L鍶組雖然大鼠血清TC、LDL-C降低,但是血清HDL-C也降低;36 mg/L鍶組肝指數(shù)、肝TC、肝TG、血清TC、LDL-C均降低??梢?jiàn),長(zhǎng)期較高濃度的鍶攝入可以有效地減輕NAFLD,改善肝臟脂代謝紊亂,其療效接近辛伐他汀。但是,鍶可以作為食品和(或)飲料的添加劑而不是藥物,因此其可能會(huì)成為一種更安全、更經(jīng)濟(jì)、有效且更易被患者接受的NAFLD的防治方式。
鍶又是如何改善脂代謝紊亂減輕NAFLD的呢?目前認(rèn)為關(guān)于脂質(zhì)代謝的機(jī)制有以下幾種可能。(1)膽固醇代謝:既可通過(guò)甲羥戊酸途徑,以乙酰CoA等原料合成內(nèi)源性膽固醇,又可通過(guò)低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor,LDLr)內(nèi)吞攝入外源性膽固醇。其合成調(diào)控主要有:①固醇調(diào)節(jié)元件(sterol regulatory element binding protein,SREBPs)與裂解激活蛋白(Sterol regulatory element binding protein cleavage activator protein,SCAP)形成SCAP-SREBP復(fù)合物,通過(guò)SREBP通路抑制合成膽固醇基因的表達(dá)[15];②通過(guò)羥甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶蛋白降解通路,進(jìn)而減少膽固醇的合成[16]。膽固醇的降解則主要是通過(guò)三磷酸腺苷途徑。(2)三酰甘油代謝。合成途徑:①甘油一酯與脂酰CoA在脂酰轉(zhuǎn)移酶作用下,生成三酰甘油。②糖酵解的中產(chǎn)物,類(lèi)磷酸二羥丙酮和游離甘油分別在甘油磷酸脫氫酶和甘油激酶的催化下,生成3-磷酸甘油,進(jìn)而與脂酰CoA作用生成三酰甘油的前體-磷脂酸,再進(jìn)一步合成三酰甘油。三酰甘油的主要分解途徑是在三酰甘油脂肪酶、激素敏感酶、環(huán)磷酸腺苷依賴(lài)蛋白激酶等的作用下,三酰甘油逐步分解為甘油和脂肪酸。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示,較高濃度的鍶攝入可以顯著降低血清和肝的膽固醇水平,由此推測(cè)微量元素鍶可能具有促進(jìn)三磷酸腺苷途徑以加速膽固醇的降解,或者作用于SREBP通路和/或羥甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶蛋白降解通路以抑制膽固醇合成、降低肝內(nèi)膽固醇水平,同時(shí)促進(jìn)LDLr內(nèi)吞以降低血清膽固醇水平的作用。本實(shí)驗(yàn)同時(shí)也觀察到較高濃度的鍶攝入雖可降低肝內(nèi)三酰甘油水平,但對(duì)血清三酰甘油的影響卻很小,這也許與鍶的調(diào)節(jié)位點(diǎn)或鍶的用量大小有關(guān)。至于鍶改善脂質(zhì)代謝紊亂的具體作用機(jī)制,尤其是其對(duì)脂代謝調(diào)節(jié)過(guò)程中的關(guān)鍵生物信號(hào)分子的影響,則有待進(jìn)一步的研究。
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Prevention and treatment effects of trace element strontium on non-alcoholic fatty liver disease in rats
GuanQiaowei,XiaoYewei,YuGuang,FengZhiqiang,PanQiangwen△
(CollegeofPreclinicalMedicine,SouthwestMedicalUniversity,Luzhou,Sichuan646000,China)
ObjectiveTo investigate the effects of trace element strontium on the improvement of rat lipid metabolism disorder,prevention and treatment effects on non-alcoholic fatty acid liver disease (NAFLD) and its possible mechanism.MethodsFifty SD rats were randomly divided into 5 groups.The control group used the common fodder and the other four groups adopted the high fat fodder for 13-week feeding.During the final 9 weeks,the strontium 18 mg/L group and the strontium 36 mg/L group were separately fed with 18 mg/L and 36 mg/L of strontium water.During the final 4 weeks,the simvastatin group was gavaged with simvastatin 10 mg/kg.The rats were killed at the end of 14 weeks and the liver index,serum ALT,AST,TG,TC,LDL-C and HDL-C,and liver TG,TC levels were measured.The liver tissue frozen section was performed.The fatty change and its distribution were observed by oil red O staining.ResultsCompared with the control group,the liver indexc,liver TG and TC levels,serum TC and LDL-C in the NAFLD model group were statistically increased (P<0.05);compared with the NAFLD model group,the levels of serum TC and LDL-C in the strontium 18 mg/L group were decreased,but serum HDL-C was also decreased(P<0.05);in liver index,liver TC and TG levels,serum TC and LDL-C in the strontium 36 mg/L group were decreased(P<0.05).The oil red O staining showed that the liver tissue in the NAFLD model group contained a large amount of red staining fat particles;but which in the strontium 18 mg/L group,strontium 36 mg/L group and the simvastatin group were decreased to some extents.ConclusionThe long term high concentration trace element strontium intake has the effect for improving the rat lipid metabolic disorder and preventing and treating NAFLD.
strontium;non-alcoholic fatty acid liver disease;simvastatin;disorder of lipid mechanism
關(guān)橋偉(1989-),在讀碩士,主要從事生理學(xué)方面的研究?!?/p>
,E-mail:qwpan@qq.com。
R575
A
1671-8348(2016)20-2744-04
2015-12-18
2016-03-02)
論著·基礎(chǔ)研究doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.20.003