發(fā)布時間：2020-11-18 23:32

　　 研究目的:chemerin是一個脂肪和炎癥因子,與肥胖及肥胖相關(guān)疾病的發(fā)生、疾病的嚴(yán)重程度以及糖代謝紊亂密切相關(guān)。運(yùn)動降低患肥胖、糖尿病的人或動物的血清chemerin和組織chemerin水平,同時糖脂代謝得以改善,但運(yùn)動降低chemerin水平后,通過什么機(jī)制來改善紊亂的糖脂代謝目前還不清楚。我們前期的研究發(fā)現(xiàn),有氧運(yùn)動改善糖尿病大鼠糖脂代謝的作用可能與運(yùn)動降低chemerin水平有關(guān),減少的chemerin可能是通過上調(diào)過氧化物酶體增殖因子活化受體γ(peroxisome proliferator-activated receptorγ,PPARγ)-糖脂代謝關(guān)鍵酶(如脂肪甘油三酯水解酶(adipose triglyceride lipase,ATGL)和脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)等途徑來實(shí)現(xiàn)改善糖脂代謝的作用。本文在前期研究的基礎(chǔ)上,利用外源補(bǔ)充chemerin來證實(shí)減少的chemerin在有氧運(yùn)動改善糖尿病小鼠糖脂代謝中的作用及其機(jī)制—是否與PPARγ調(diào)控的糖脂代謝酶或蛋白[ATGL、LPL、磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶(Phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子4(Glucose transporter 4,GLUT4)]有關(guān)?機(jī)體chemerin的來源主要是脂肪組織和肝的分泌。脂肪是一個內(nèi)分泌器官,在調(diào)節(jié)全身代謝平衡以及脂肪因子的分泌中起著關(guān)鍵作用,且chemerin及其受體CMKLR1在脂肪組織中高表達(dá)。因此,本研究構(gòu)建了脂肪特異性chemerin敲除小鼠,研究其與野生型小鼠比較,在普通和高脂喂養(yǎng)時糖脂代謝紊亂和肥胖發(fā)生的難易和嚴(yán)重程度,以明確chemerin在糖脂代謝中的作用。進(jìn)一步研究脂肪chemerin敲除對血清chemerin、其他外周代謝器官(肝和骨骼肌)的糖脂代謝酶及其上游分子PPARg是否有影響,以證實(shí)chemerin在調(diào)控糖脂代謝中的作用及機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,研究6周有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的脂肪特異性chemerin敲除小鼠體脂和糖脂代謝的影響,以探討有氧運(yùn)動的作用是否與PPARγ和糖脂代謝酶(ATGL、LPL和GLUT4等)有關(guān)。研究方法:第一部分實(shí)驗(yàn):外源補(bǔ)充chemerin逆轉(zhuǎn)運(yùn)動對糖尿病小鼠糖脂代謝的改善作用及機(jī)制。6周齡的雄性ICR小鼠70只,隨機(jī)分為正常對照組(n=24)和2型糖尿病造模組(n=46)。采用6周高脂飼料喂養(yǎng)合并空腹腹腔注射STZ(鏈脲佐菌素,streptozotocin)(100 mg/kg)方法建立糖尿病小鼠模型。正常對照組隨機(jī)分為正常組(Con,n=8)、正常運(yùn)動組(E,n=8)和正常+外源性chemerin組(C,n=8)。建模成功的糖尿病模型小鼠隨機(jī)分為糖尿病對照組(DM,n=8)、糖尿病運(yùn)動組(EDM,n=9)和糖尿病運(yùn)動+外源性chemerin組(EDC,n=10)。運(yùn)動組小鼠進(jìn)行為期6周的遞增負(fù)荷中等強(qiáng)度跑臺運(yùn)動,每周6天,每天1次。外源性補(bǔ)充chemerin(劑量為8 ng/g,采用腹腔注射)小鼠在運(yùn)動后3周開始補(bǔ)充chemerin。檢測小鼠的體成分、血脂四項(xiàng)、FBG水平,ELISA檢測血清chemerin和空腹胰島素(FINS)水平,并根據(jù)FBG和FINS計(jì)算胰島素抵抗(HOMA-IR)。用Western Blot方法分別檢測小鼠肝、腓腸肌和附睪脂肪chemerin、CMKLR1、PPARγ、ATGL、LPL、GLUT4和PEPCK的蛋白水平。第二部分實(shí)驗(yàn):脂肪特異性chemerin敲除小鼠在普通和高脂喂養(yǎng)時的肥胖發(fā)生率和糖脂代謝紊亂及機(jī)制1.脂肪chemerin敲除(fabp4-cre)小鼠普通和高脂喂養(yǎng)時的肥胖發(fā)生率和糖脂代謝動物分組:8周齡的小鼠分為野生對照C57小鼠(WT)組、flox對照組(flox/flox)、脂肪chemerin敲除雜合子組[chemerin(+/-)]和脂肪chemerin敲除純合子組[chemerin(-/-)](此部分敲除小鼠采用的cre工具鼠是fabp4-cre),雌雄各半,共4組,每組6只,給予11周普通飼料喂養(yǎng)。此外,另有上述相同的4組小鼠給予11周高脂飼料喂養(yǎng),每組6只。檢測指標(biāo)和方法均與第一部分相同。2.另一種脂肪特異性chemerin敲除小鼠(adiponectin-cre)高脂喂養(yǎng)時的體脂和糖脂代謝改變fabp4-cre和adiponectin-cre都是脂肪特異性敲除靶基因的工具鼠,但兩種工具鼠的特異性存在爭議。fabp4-cre工具鼠敲除白色脂肪和棕色脂肪的靶基因,而adiponectin-cre工具鼠只敲除白色脂肪的靶基因。因此又構(gòu)建了adiponectin-cre敲除小鼠。動物分組:8周齡的小鼠隨機(jī)分為WT組、flox/flox組、(-/-)·fabp4組、(-/-)·adiponectin組,雌雄各半,共4組,每組6只。全部高脂喂養(yǎng)11周。檢測指標(biāo)和檢測方法同上。第三部分實(shí)驗(yàn):有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的脂肪特異性chemerin敲除小鼠糖脂代謝的影響及機(jī)制動物分組:8周齡小鼠分為WT組、flox/flox組、(-/-)·fabp4組、(-/-)·adiponectin組,雌雄各半,每組12只。5周高脂喂養(yǎng)后,這4組小鼠分別再隨機(jī)分為高脂對照組和高脂+運(yùn)動組,雌雄各半,總共8組,每組6只。運(yùn)動組小鼠進(jìn)行為期6周的遞增負(fù)荷中等強(qiáng)度跑臺運(yùn)動,每周6天,每天1次。檢測指標(biāo)和檢測方法同上。研究結(jié)果:1.外源補(bǔ)充chemerin逆轉(zhuǎn)運(yùn)動對糖尿病小鼠糖脂代謝紊亂的改善作用及機(jī)制(1)外源補(bǔ)充chemerin可逆轉(zhuǎn)6周有氧運(yùn)動對糖尿病小鼠糖脂代謝、脂肪肝和肝重量的改善作用。(2)外源補(bǔ)充chemerin可減弱6周有氧運(yùn)動對糖尿病小鼠chemerin(血清、肝、腓腸肌和脂肪)和CMKLR1(肝、腓腸肌和脂肪)蛋白水平的降低作用。(3)外源補(bǔ)充chemerin可降低6周有氧運(yùn)動對糖尿病小鼠肝、腓腸肌和脂肪PPARγ、ATGL、LPL和GLUT4蛋白水平的增加作用,但對肝PEPCK蛋白水平無顯著影響。2.脂肪特異性chemerin敲除小鼠在普通和高脂喂養(yǎng)時的肥胖發(fā)生率和糖脂代謝紊亂及機(jī)制2.1脂肪特異性chemerin敲除(fabp4-cre)小鼠在普通和高脂喂養(yǎng)時的肥胖發(fā)生率和糖脂代謝紊亂(1)肥胖發(fā)生率:普通膳食時,與野生型或flox對照小鼠相比,脂肪chemerin敲除小鼠的肥胖發(fā)生率無差異(未見肥胖小鼠)。但高脂膳食時,脂肪chemerin敲除小鼠的肥胖發(fā)生率,雌性增加、雄性降低。(2)糖脂代謝和脂肪肝情況:普通膳食下,與WT或flox對照組小鼠相比,脂肪chemerin敲除小鼠的體脂含量、糖脂代謝無顯著差異,且都在正常值范圍。但高脂膳食下,與WT或flox對照小鼠相比,脂肪chemerin敲除小鼠出現(xiàn)胰島素敏感性降低、脂代謝紊亂(血清TC、LDL和TG升高)以及肝重量增加和脂肪肝。此外,chemerin敲除小鼠在高脂膳食下的上述改變存在性別差異,表現(xiàn)為雌性更易胖,但未出現(xiàn)脂肪肝;而雄性不易胖,但出現(xiàn)了脂肪肝。2.2脂肪特異性chemerin敲除(fabp4-cre)小鼠普通和高脂喂養(yǎng)時chemerin、CMKLR1、PPARg和糖脂代謝酶的蛋白水平普通膳食下,脂肪chemerin敲除小鼠與WT小鼠相比:(1)血清chemerin水平顯著降低;(2)肝chemerin、CMKLR1、PPARγ(但雄性增加)、LPL(但雄性增加)和PEPCK的蛋白水平無顯著變化,ATGL蛋白水平增加;(3)腓腸肌的chemerin和CMKLR1蛋白水平顯著增加,PPARγ、ATGL和LPL的蛋白水平顯著降低。高脂膳食下,脂肪chemerin敲除小鼠與WT小鼠相比:(1)腓腸肌、肝的chemerin和CMKLR1的蛋白水平均顯著增加,這可能是脂肪chemerin敲除小鼠在高脂膳食下血清chemerin與高脂喂養(yǎng)WT小鼠相比無變化的原因(因?yàn)槌�脂肪�?肝也是血清chemerin的來源,高脂喂養(yǎng)增加了肝chemerin分泌)。(2)與WT小鼠相比,雄性chemerin敲除小鼠肝和腓腸肌PPARγ、ATGL和LPL蛋白水平降低、肝PEPCK增加,僅腓腸肌GLUT4增加,這可能是雄性chemerin敲除小鼠脂代謝異常更嚴(yán)重、且有脂肪肝的原因。對于雌性chemerin敲除小鼠,肝LPL和PEPCK增加、ATGL降低,腓腸肌ATGL和LPL降低、PPARγ和GLUT4增加。2.3高脂喂養(yǎng)的另一種脂肪特異性chemerin敲除小鼠(adiponectin-cre)的肥胖率、體脂、糖脂代謝和chemerin等靶分子水平,及其與chemerin(-/-)·fabp4的比較(1)肥胖發(fā)生率:高脂喂養(yǎng)的chemerin(-/-)·adiponectin小鼠的肥胖率,與WT小鼠相比,雄性降低(67%vs 100%)、雌性增加(67%vs 50%)。這個特點(diǎn)也出現(xiàn)在chemerin(-/-)·fabp4小鼠(雄性:80%vs 100%;雌性:100%vs 50%)。(2)糖脂代謝和脂肪肝:高脂喂養(yǎng)的chemerin(-/-)·adiponectin小鼠,雄性的胰島素敏感性增強(qiáng),沒有脂代謝紊亂和脂肪肝,且血清TC和TG水平還低于野生對照小鼠;雌性的糖耐量增強(qiáng)、胰島素敏感性不變,但血清LDL升高。而chemerin(-/-)·fabp4小鼠,雄性出現(xiàn)胰島素敏感性降低、脂代謝紊亂(血清TC、LDL升高)、肝重量增加和脂肪肝;雌性則糖耐量增強(qiáng)、胰島素敏感性降低和脂代謝紊亂(血清TC、LDL升高)。(3)chemerin等各靶分子的蛋白水平:高脂喂養(yǎng)的chemerin(-/-)·adiponectin小鼠與野生型的相比:(1)血清:雌雄均出現(xiàn)血清chemerin顯著降低。(2)肝:雄性的chemerin無變化、CMKLR1增加,PPARγ無變化、ATGL和LPL均增加;雌性的chemerin增加(低于(-/-)·fabp4小鼠)、CMKLR1無變化,PPARγ、ATGL和LPL均增加。(3)腓腸肌:雄性chemerin和CMKLR1增加、PPARγ、ATGL無變化、LPL降低、GLUT4增加(但chemerin和CMKLR1低于(-/-)·fabp4小鼠,PPARγ、LPL和GLUT4高于(-/-)·fabp4小鼠);而雌性的chemerin和CMKLR1增加,PPARγ不變、GLUT4增加、LPL降低。而高脂喂養(yǎng)的chemerin(-/-)·fabp4小鼠與野生型的相比:(1)血清:雌雄小鼠的血清chemerin水平與野生型相比沒有變化。(2)肝:雌雄的肝chemerin和CMKLR1蛋白水平均升高,但雄性PPARγ、ATGL和LPL蛋白水平降低,而雌性PPARγ無變化、LPL和PEPCK增加、ATGL降低;(3)腓腸肌:雌雄的腓腸肌chemerin和CMKLR1增加,但雄性PPARγ、ATGL、LPL降低、GLUT4增加,而雌性PPARγ增加、ATGL和LPL降低、GLUT4增加。3.有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的脂肪chemerin敲除小鼠糖脂代謝的影響及機(jī)制(1)運(yùn)動對chemerin敲除小鼠體脂含量的影響:6周有氧運(yùn)動降低這兩種脂肪chemerin敲除的雄性小鼠體脂含量,但對雌性敲除小鼠無影響。(2)運(yùn)動對chemerin敲除小鼠糖脂代謝的影響:6周有氧運(yùn)動改善雄性脂肪chemerin敲除小鼠的糖脂代謝及減輕脂肪肝[僅(-/-)·fabp4小鼠有脂肪肝]。運(yùn)動也能改善雌性脂肪chemerin敲除小鼠的糖脂代謝(降低血清胰島素和HOMA-IR水平,降低血脂)。(3)運(yùn)動降低chemerin敲除小鼠的血清chemerin水平:盡管高脂膳食下,(-/-)·adiponectin小鼠血清chemerin水平降低、而(-/-)·fabp4小鼠的不變,但6周有氧運(yùn)動可降低這兩種脂肪chemerin敲除小鼠的血清chemerin水平。(4)運(yùn)動對chemerin敲除小鼠糖脂代謝相關(guān)蛋白的影響:6周有氧運(yùn)動對這兩種脂肪chemerin敲除的雌雄小鼠糖脂代謝相關(guān)蛋白均有改善作用,表現(xiàn)為增加雌雄chemerin(-/-)·adiponectin小鼠的腓腸肌PPARγ(僅在雄性)-糖脂代謝酶(ATGL、LPL和GLUT4)水平,以及上調(diào)雌雄的chemerin(-/-)·fabp4小鼠肝PPARγ和糖脂代謝酶ATGL、LPL(雌性僅增加ATGL)水平。結(jié)論:1.證實(shí)了減少的chemerin在6周有氧運(yùn)動改善糖尿病小鼠糖脂代謝中的重要作用,且該作用是通過chemerin受體(CMKLR1)的介導(dǎo)來上調(diào)PPARγ-糖脂代謝酶(ATGL、LPL和GLUT4)實(shí)現(xiàn)的。2.脂肪特異性chemerin敲除[(-/-)·adiponectin]小鼠喂以高脂膳食后體脂和糖脂代謝的變化存在性別差異(表現(xiàn)為雄性小鼠不易胖、胰島素敏感性增強(qiáng)和血脂降低,而雌性小鼠易胖、血脂LDL升高);性別差異的原因很可能是由于雌雄chemerin敲除小鼠肝和骨骼肌chemerin和PPARγ-糖脂代謝酶(如ATGL和LPL等)水平不同所致。3.無論雌雄,脂肪chemerin敲除[(-/-)·adiponectin]小鼠都比脂肪chemerin[(-/-)·fabp4]小鼠的糖脂代謝要好(后者的雄性小鼠盡管仍然不易胖,但出現(xiàn)血脂異常和脂肪肝);其機(jī)制可能也是與chemerin(-/-)·adiponectin小鼠的肝或腓腸肌PPARγ-糖脂代謝酶更高以及血清chemerin更低有關(guān)。4.6周有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的這2種脂肪chemerin敲除小鼠,僅降低雄性的體脂含量(對雌性無影響),但改善雌雄小鼠的血糖血脂水平、改善程度雄性更佳;其作用機(jī)制可能還是與運(yùn)動降低血清chemerin以及增加肝或腓腸肌PPARγ-糖脂代謝酶的程度不同(雄性的上述指標(biāo)改變更明顯)有關(guān)。簡言之,本文利用外源chemerin和chemerin敲除小鼠證實(shí)了chemerin在高脂喂養(yǎng)所致糖脂代謝異常中的作用,以及減少的chemerin在運(yùn)動改善糖脂代謝中的作用;且chemerin的上述作用都是通過調(diào)控PPARγ-糖脂代謝酶(ATGL、LPL和GLUT4)水平實(shí)現(xiàn)的。
【學(xué)位單位】：上海體育學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：G804.2
【部分圖文】：

6周有氧運(yùn)動顯著降低了高脂喂養(yǎng)的(-/-)·fabp4小鼠和雄性(-/-)·adiponectin的體重,而對雌性(-/-)·adiponectin小鼠無影響。6周有氧運(yùn)動干預(yù)期間雌性高脂組的(-/-)·fabp4體重增長最快,而(-/-)·adiponectin體重增長最慢。運(yùn)動組雌性(-/-)·fabp4和(-/-)·adiponectin小鼠體重也處于增長狀態(tài),且(-/-)·fabp4小鼠增長最多,但其增長速度遠(yuǎn)低于高脂組小鼠(圖3-1E)。6周有氧運(yùn)動干預(yù)期間雄性高脂組的(-/-)·fabp4小鼠體重增長最快,(-/-)·adiponectin最慢。運(yùn)動組的雄性(-/-)·fabp4小鼠體重處于增長狀態(tài),而(-/-)·adiponectin小鼠體重則處于負(fù)增長(圖3-1J)。4.2 6周有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的兩種脂肪chemerin敲除小鼠體成分的影響

如圖3-2所示,6周有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的雌性(-/-)·fabp4和雌性(-/-)·adiponectin小鼠的全身脂肪和脂肪百分比以及瘦體重和瘦體重百分比無影響。6周有氧運(yùn)動使高脂喂養(yǎng)的雄性(-/-)·fabp4和(-/-)·adiponectin小鼠全身脂肪和脂肪百分比顯著降低。說明有氧運(yùn)動對敲除小鼠的減脂作用存在性別差異,對雄性的作用強(qiáng)于雌性。4.3 6周有氧運(yùn)動對高脂喂養(yǎng)的兩種脂肪chemerin敲除小鼠糖脂代謝的影響

對于糖代謝(圖3-3):6周有氧運(yùn)動對雌性小鼠的FBG無影響,(-/-)·fabp4和(-/-)·adiponectin小鼠的血清胰島素和HOMA-IR水平顯著降低。雄性運(yùn)動的(-/-)·fabp4小鼠的FBG和HOMA-IR水平顯著降低。對于脂代謝(圖3-4):6周有氧運(yùn)動顯著降低了高脂喂養(yǎng)的雌性(-/-)·fabp4和(-/-)·adiponectin小鼠血清LDL以及雌性(-/-)·fabp4小鼠TC水平,而對血清TG和雌性(-/-)·adiponectin小鼠TC水平無影響。運(yùn)動的(-/-)·adiponectin小鼠的血清HDL的水平顯著升高。6周有氧運(yùn)動使高脂喂養(yǎng)的雄性(-/-)·fabp4的血清TC、TG、LDL和FFA水平顯著降低,血清HDL水平顯著升高;雄性(-/-)·adiponectin小鼠的血清TC和TG水平顯著降低。以上說明有氧運(yùn)動對敲除小鼠血脂的改善作用存在性別差異,對雄性小鼠的改善強(qiáng)于雌性小鼠,且對(-/-)·fabp4小鼠的作用強(qiáng)于(-/-)·adiponectin小鼠。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2889366