食源性肥胖抵抗大鼠與大鼠食源性肥胖機制 差異研究

姚遠

(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院 江蘇泰州 225300)

肥胖這一慢性疾病的發(fā)病機理非常復雜，現(xiàn)在普遍認為，當人體攝入能量大于消耗能量時，機體通過產(chǎn)熱、調(diào)節(jié)攝食等途徑維持體重平衡，這是一種反饋調(diào)節(jié)機制，當這一機制紊亂時，機體能量代謝發(fā)生異常，導致脂肪堆積，現(xiàn)階段一些學者認為這一理論闡述得還不夠全面。在日常生活中，同樣攝入高脂肪食物，有些人容易肥胖，有些人卻不易肥胖。研究者由此提出設(shè)想，不同的機體肥胖的易感度可能存在差異，20世紀末期國外研究人員提出肥胖抵抗的概念，為后來肥胖的研究開拓新了的思路。當前國內(nèi)外對肥胖抵抗的研究比較多，但是缺少統(tǒng)一的觀念，在很多的觀念態(tài)度上存在著較大的分歧，該文就肥胖抵抗的定義、造成肥胖抵抗的體液調(diào)節(jié)因素及各因素之間的關(guān)系進行綜述，對肥胖抵抗的研究進行分析和展望。

1 食源性肥胖抵抗大鼠的概念及誘導

1.1 飲食誘導的肥胖及肥胖抵抗概念

在肥胖大鼠建模時，發(fā)現(xiàn)一部分大鼠在高脂高能的飲食誘導下體重明顯高于普通飼料喂養(yǎng)組，這種現(xiàn)象被稱為飲食誘導肥胖[1]。但建模過程中亦發(fā)現(xiàn)，同等條件下的高脂飲食誘導有一部分大鼠的體重、體脂、血脂等指標較對照組并沒有明顯差異，甚至較對照組體重等指標更低，這一現(xiàn)象為飲食誘導的肥胖抵抗[2]。

1.2 動物模型的建立、誘導

研究表明，大鼠在高脂高能的飲食誘導下的肥胖機制與人類的飲食肥胖機制具有很高的相似度，因此動物在高脂飲食的肥胖建模被廣泛應(yīng)用于生物學及醫(yī)學研究中，并且大鼠已被證實在高脂飼料的誘導下，肥胖易感程度是不同的[3]。

在肥胖大鼠的建模的過程中，大鼠的飲食組成非常關(guān)鍵，參照國內(nèi)外文獻資料，誘導大鼠肥胖的高脂飼料通常設(shè)計攝入脂肪熱量占總熱量的45%左右，其質(zhì)量比多在20%～35%，但過高的脂肪比給飼料的加工和儲存帶來不便，也會影響大鼠的進食量[4，5]。國外動物實驗多采用Research Diets、Harlan Teklad等公司的純化飼料，以保證實驗的嚴謹性?？紤]到高脂飼料的成本，現(xiàn)階段國內(nèi)實驗室用于動物肥胖建模的高脂飼料一般由豬油、酪蛋白、全脂奶粉、雞蛋、油炸花生按照一定的比例混合而成。但這種高脂飼料的組成也具有一定的局限，在以后的動物實驗中應(yīng)該嚴格通過實驗室檢測，保證脂肪功能比在合理的范圍內(nèi)，并防止飼料中的各種營養(yǎng)素被稀釋[4]。

1.3 飲食誘導的肥胖抵抗大鼠的篩選標準

現(xiàn)階段，國內(nèi)外對于肥胖大鼠抵抗飼養(yǎng)的篩選周期還沒有統(tǒng)一的標準，常用的方法有以下幾種。如按照體重增量進行篩選，按照同批大鼠的體重梯度篩選，Belobrajdic在Dietary resistant starch dose-dependently reduces adiposity in obesity-prone and obesity-resistant male rats文章中指出，肥胖組體重上40%定義為肥胖大鼠，肥胖組體重下40%定義為肥胖抵抗大鼠[6]；將平均體重作為篩選標準，張荷香等在《飲食誘導肥胖和肥胖抵抗大鼠脂聯(lián)素水平研究》一文中，將對照組平均體重加1.4倍標準差（）作為篩選肥胖大鼠的標準，以體重小于對照組平均體重減l倍標準差（）為標準篩選出肥胖抵抗大鼠[7]。此外，還有將高脂飲食組大鼠體重大于對照組最大體重者選為肥胖大鼠，體重小于對照組平均體重選為肥胖抵抗大鼠等方法[8]。關(guān)于飲食誘導的肥胖抵抗大鼠的篩選方法，筆者認為馬爽等采用的按體重增量大于對照組體重增量均值加上1倍標準差作為肥胖標準，按體重增量小于對照組體重增量均值作為肥胖抵抗標準的標準比較合理[9]。首先，采用這一方法引入標準差考慮到每籠大鼠體重的離散程度，排除了大鼠飼養(yǎng)周齡未到體重、未穩(wěn)定或同籠大鼠飼養(yǎng)給食不足等原因造成的同籠大鼠體重差異過大等情況，因為大鼠并不是只分為肥胖易感和肥胖抵抗兩類，引入標準差可以充分剔除肥胖易感程度并不高的大鼠，保證實驗的嚴謹性；其次，加入對照組的對比，充分地尊重了實驗的客觀性；最后，引入體重增量，排除了大鼠初始體重不一造成實驗數(shù)據(jù)不嚴謹?shù)目赡堋?/p>

2 瘦素及其對飲食誘導的肥胖抵抗大鼠的影響

2.1 瘦素的介紹

瘦素（Leptin，LP）由美國的科學家道格拉斯·高爾曼和杰弗理·弗理德曼在20世紀60～80年代發(fā)現(xiàn)。瘦素是由白色脂肪組織分泌的蛋白質(zhì)類激素，其主要作用是抑制食欲，控制能量攝入量；作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，增加能量消耗；影響脂肪代謝，抑制脂肪合成，促進其分解；瘦素與胰島素形成負反饋調(diào)節(jié)。瘦素是肥胖基因編碼（ob）的一種分泌蛋白，參與體液調(diào)節(jié)，它可與下丘腦的長型瘦素受體結(jié)合，影響神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y,NPY)等多種激素分泌，能夠降低食欲，增加機體能量消耗。瘦素還能夠作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，提高交感神經(jīng)活性，激活細胞膜上β3-腎上腺能受體，增強脂肪燃燒，降低體脂。

2.2 飲食誘導的肥胖及肥胖抵抗大鼠瘦素差異

翟玲玲等人[10]發(fā)現(xiàn)，到實驗2周末高脂組肥胖大鼠（DIO）體重開始增加，明顯高于肥胖抵抗大鼠（DIO-R）和對照組大鼠；至實驗12周末，DIO組大鼠體重明顯高于DIO-R組合對照組大鼠。2周末時DIO大鼠血清瘦素水平低于DIO-R組大鼠，DIO-R組大鼠血清瘦素水平高于對照組；至實驗12周末，DIO組大鼠血清瘦素水平高于DIO-R組和對照組，DIO-R組大鼠血清瘦素水平高于對照組[10]?？紤]可能關(guān)于瘦素分泌的反饋調(diào)節(jié)比較敏感，2周末時DIO-R組血清瘦素水平最高，而到了12周末DIO組血清瘦素水平最高，而體重卻最高，考慮可能存在瘦素抵抗。這一結(jié)果與郭光等在《高脂飲食誘導下的肥胖和肥胖抵抗大鼠細胞形態(tài)及瘦素、AMPK 表達變化的研究》中的結(jié)果有所不同。郭光等的實驗數(shù)據(jù)表明，第5、第9、第13周末DIO-R組血清瘦素水平都是最高的，在13周時差異最顯著，但在分析中提出DIO組血清瘦素水平較對照組差異非常明顯，而體重很高，分析原因可能是產(chǎn)生了瘦素抵抗[8]。

2.3 瘦素抵抗

2.3.1 瘦素抵抗的介紹

瘦素主要通過與下丘腦受體結(jié)合發(fā)揮作用。國外動物實驗表明，在一些飲食誘導肥胖的嚙齒動物中，脂肪組織中ob RNA表達增加，血瘦素水平升高，并對外源性瘦素產(chǎn)生抵抗，這說明動物體內(nèi)對瘦素的敏感性產(chǎn)生了差異。

2.3.2 瘦素轉(zhuǎn)運的可飽和性與競爭性蛋白

瘦素轉(zhuǎn)運系統(tǒng)可能具有可飽和性，瘦素通過血腦屏障可能由OB-Ra亞型受體介導，但關(guān)于這一理論國外學者還存在爭論。瘦素的可溶性異構(gòu)體與瘦素受體蛋白結(jié)合或在血清中可與瘦素結(jié)合的蛋白增加，導致血清游離瘦素減少，阻止外周瘦素轉(zhuǎn)運至腦脊液，導致瘦素抵抗[10]。

2.3.3 瘦素信號

瘦素能作用于單細胞導致白細胞介素-1（IL-1）受體拮抗劑（IL-1 Ra）的表達及分泌的增加。IL-1 Ra可作用于血腦屏障外側(cè)調(diào)節(jié)食欲的神經(jīng)元，瘦素在下丘腦發(fā)揮作用需依賴于IL-1，而作為IL-1的受體拮抗劑IL-1 Ra的增加導致瘦素在下丘腦作用的下調(diào)[11]。這一機制對于瘦素抵抗起到推波助瀾的作用，并形成惡性循環(huán)。

Ghrelin是一種內(nèi)源性促生長激素分泌劑，具有促進攝食，拮抗瘦素的作用，Ghrelin通過激活下丘腦NPY/Y1受體途徑發(fā)揮生理作用。研究發(fā)現(xiàn)，Ghrelin和瘦素可能作用于相同的NPY神經(jīng)元來調(diào)節(jié)下丘腦NPY分泌，二者可能共用下丘腦NPY/Y1受體途徑[12]。

2.4 瘦素研究展望

目前，瘦素的研究主要圍繞瘦素抵抗及瘦素與胰島素、AMPK、脂聯(lián)素聯(lián)系展開[13]。關(guān)于瘦素抵抗機制還沒有定論，通常僅僅從血腦屏障瘦素轉(zhuǎn)運可飽和性、瘦素基因的多態(tài)性、瘦素信號及其介導、瘦素及其受體競爭蛋白等方向提出假說。瘦素抵抗機制的研究對人類研究肥胖這一慢性疾病有著指導性意義。關(guān)于改善瘦素抵抗的方法研究已有一些進展，如發(fā)現(xiàn)n-3多不飽和脂肪酸能恢復肌肉對瘦素的敏感性，但還有待深入。筆者認為，可以從運動干預的角度嘗試降低瘦素的有效閾值，甚至嘗試低氧環(huán)境下生活或運動干預來監(jiān)控實驗對象體重及高瘦素血癥和高胰島素血癥的改善情況。

3 胰島素與飲食誘導的肥胖大鼠的相關(guān)關(guān)系

3.1 肥胖抵抗大鼠及肥胖大鼠血清胰島素差異

關(guān)于胰島素與飲食誘導的肥胖抵抗大鼠的關(guān)系，國內(nèi)外學者多與瘦素、AMPK、脂聯(lián)素等聯(lián)系起來進行綜合研究。有研究發(fā)現(xiàn)，在第4周末DIO-R組大鼠胰島素水平高于正常對照組；第8周末DIO-R組胰島素水平低于對照組及肥胖組[5]。翟玲玲等人[10]的實驗顯示，2周末DIO組大鼠血清胰島素高于DIO-R組大鼠，其中DIO-R組高于對照組；12周末DIO組大鼠血清胰島素高于DIO-R組及對照組，DIO-R組大鼠血清胰島素水平高于對照組。王輝[1]發(fā)現(xiàn)，高脂飼料喂養(yǎng)25周后的DIO大鼠空腹血清胰島素為0.85±0.24ng/ml，DIO-R大鼠空腹血清胰島素為0.44±0.26ng/ml，DIO組大鼠明顯高于DIO-R組大鼠。以上學者實驗結(jié)果有一定差異，究其原因可能是DIO-R大鼠篩選標準不同，飼養(yǎng)環(huán)境有一定差異，但種種數(shù)據(jù)顯示飲食誘導的肥胖大鼠可能存在胰島素抵抗機制。

3.2 胰島素抵抗與肥胖抵抗

胰島素抵抗初期，機體代償性增加胰島素的分泌，使機體血糖維持穩(wěn)定，隨著胰島B細胞功能減退，不能分泌足夠的胰島素時葡萄糖穩(wěn)態(tài)遭到破壞。

4 瘦素抵抗的影響及其他影響因素

4.1 抵抗素

抵抗素是Steppan等在2001年發(fā)現(xiàn)的是一種肽激素，富含半胱氨酸的分泌蛋白，被認為可能是肥胖和胰島素抵抗之間的重要鏈接。有研究發(fā)現(xiàn)，飼養(yǎng)18周的大鼠，高脂肥胖組血清抵抗素水平與高脂肥胖抵抗組大鼠比較有顯著差異，在白色脂肪組織中，抵抗素表達也存在于血清一致的變化，而隨著時間及肥胖程度的增加，血清抵抗素水平及胰島素抵抗水平均提高[11]?，F(xiàn)階段，關(guān)于胰島素抵抗與抵抗素水平的聯(lián)系及機制尚沒有定論，有待研究，但抵抗素與肥胖的發(fā)生及肥胖抵抗機制有一定的聯(lián)系是廣泛認同的。

4.2 脂聯(lián)素

張荷香等研究發(fā)現(xiàn)，DIO組中脂聯(lián)素mRNA表達水平明顯低于對照組及DIO-R組，說明肥胖大鼠模型脂聯(lián)素水平下降[7]。關(guān)于脂聯(lián)素對動物食物攝入量及對能量代謝的影響任有爭議，筆者認為可以將脂聯(lián)素與瘦素結(jié)合起來研究，確定二者之間是否存在反饋機制，導致DIO、DIO-R組大鼠食物攝入量有所差異。

4.3 DIO及DIO-R大鼠能量及食物利用率差異

研究表明，DIO大鼠脂肪及高熱食物攝入量高于DIO-R大鼠，值得關(guān)注的是二者脂肪排出量差異不大，這說明二者對能量及食物的利用率是有差異的[14]。也有學者將食物利用率量化，而其中的機制筆者認為有必要深入研究，這對揭開肥胖的原理具有現(xiàn)實意義。

關(guān)于食源性肥胖及肥胖抵抗大鼠的代謝及其他差異，現(xiàn)階段國內(nèi)外研究還包括AKPK、解耦聯(lián)蛋白、PPARγ和aP2基因的表達、resistin基因的表達等，但導致食源性肥胖及肥胖抵抗這一現(xiàn)象是綜合因素引起的已得到公認[15，16]。

5 關(guān)于食源性肥胖及肥胖抵抗大鼠研究展望

現(xiàn)階段，國內(nèi)外大多從以上幾個方面研究肥胖及肥胖抵抗現(xiàn)象，筆者認為肥胖是能量代謝的激素鏈紊亂導致機體能量代謝軸紊亂及其他方面綜合引起的，在未來的研究中將多種激素綜合研究及激素之間的相互拮抗、協(xié)同作用已經(jīng)是一種趨勢，這對于機體能量代謝鏈及肥胖機制的研究具有重要意義。

當前，關(guān)于肥胖抵抗大鼠的靜息代謝率研究較少，未來的研究可以利用代謝分析儀對肥胖和肥胖抵抗大鼠靜息代謝率進行比較，分析其差異。在醫(yī)學病理研究中，甲狀腺亢進癥同樣會導致動物體體重消減，在醫(yī)學實驗中大鼠的甲狀腺亢進癥主要通過藥物誘導后進行體溫、心率、體重、飲食、進水、心臟增大變化來判定，在研究中可以將肥胖抵抗大鼠與甲狀腺亢進大鼠的靜息代謝率、體溫、血清瘦素水平進行比較，探索二者是否有一定相似之處，這對于治療及緩解肥胖這一慢性疾病具有重要的現(xiàn)實意義。