王艷莉 翟成凱[1]   陳晗 王曉飛

東南大學(xué)公共衛生學(xué)院，南京 210009

摘要：目的 通過(guò)觀(guān)察大鼠脂代謝紊亂過(guò)程中糖代謝及相關(guān)炎癥因子的變化，探討脂代謝紊亂對糖代謝及炎癥因子的作用。方法 20只雄性SD大鼠隨機分為對照組、脂代謝紊亂組，以相應飼料連續喂養17周，檢測實(shí)驗前后大鼠TC、TG、HDL-C、TNF-α和IL-6，并分別于實(shí)驗第0周、5周、11周、17周取血檢測FPG、FINS和hs-CRP。結果 與對照組相比，脂代謝紊亂組大鼠的血清TC、TG、FINS、hs-CRP和IL-6水平顯著(zhù)升高（P＜0.05），ISI顯著(zhù)降低（P＜0.05）。結論 高脂食物成功誘導大鼠脂代謝紊亂模型的建立，脂代謝紊亂促使機體FINS升高及ISI下降，炎癥因子在糖脂代謝紊亂發(fā)生發(fā)展過(guò)程中作為促發(fā)因素，直接介導胰島素抵抗的發(fā)生，加重糖代謝紊亂。

關(guān)鍵詞：脂代謝紊亂   糖代謝  炎癥因子

中圖分類(lèi)號：               文獻標識碼：

School of Public Health, Southeast University (Nanjing 210009), China

Abstract Objective To investigate the changes of glycometabolism and inflammatory factors of the lipid dysmetabolism processing in rats, and to explore the effects of lipid dysmetabolism on glycometabolism and inflammatory factors .Methods 20 male SD rats were divided into 2 groups: the control group and the lipid dysmetabolism group. After feeding the rats for17 weeks respectively, then body weight、TC、TG、HDL-C、TNF-α and IL-6 were measured, and the serum FPG、FINS and hs-CRP were detected in the 5th ,11th ,17th week respectively. Results Compared with the control group, the serum TC、TG、FINS、hs-CRP and IL-6 were increased significantly in the lipid dysmetabolism group , and the ISI levels were decreased in the lipid dysmetabolism group（P＜0.05).Conclusion The rats induced by high-fat diets were developed to the lipid dysmetabolism model , the lipid dysmetabolism impeled the organism of the FINS increased and the ISI decreased, the inflammatory factors as a precipitating factor in the development of lipid dysmetabolism processing, it can mediate the generation of insulin resistance directly and aggravate the glycometabolism ultimately.

Key words: lipid dysmetabolism ; glycometabolism ;Inflammatory factors

糖尿病是由多種病因引起的內分泌代謝疾病，長(cháng)期以來(lái)患者體內血脂代謝異常被認為是繼發(fā)于糖代謝紊亂。近來(lái)，McGarry和Taskinen等提出了脂代謝異常為2型糖尿病的原發(fā)性病理生理事件^[1，2]，并提議將糖尿病改為“糖脂病(Diabetes Mellipitus)”。同時(shí)，多項研究也表明糖脂代謝紊亂患者體內伴隨著(zhù)慢性炎癥反應。目前多數研究集中在機體單一糖代謝或脂代謝紊亂與炎癥因子之間的關(guān)系，而由食物誘導的機體脂代謝紊亂對糖代謝與炎癥因子共同作用的研究較少。本研究旨在以高脂飼料喂養大鼠誘導脂代謝紊亂，在檢測總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）的基礎上，同時(shí)觀(guān)察空腹血糖（FPG）、空腹胰島素（FINS）及超敏C反應蛋白（hs-CRP）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-6（IL-6）的水平, 并以胰島素敏感指數(ISI)判定機體胰島素抵抗狀態(tài)，探討脂代謝紊亂對糖代謝及炎癥因子的作用，為糖尿病和血脂異常的發(fā)病機制與臨床防治提供參考依據。

飼料配方參考AIN-93G國際配方^[3]，高脂飼料中添加豬油、蛋黃粉、膽鹽等，兩組飼料主要成分及三大營(yíng)養素的供能比見(jiàn)表1。

表1  兩組飼料主要成分及三大營(yíng)養素的供能比(100g)

Table1  Composition of two diets and proportion of three nutriments for energy(100g)

飼料類(lèi)型	酪蛋白（g）	油脂(1)（g）	玉米淀粉（g）	蔗糖（g）	蛋黃粉（g）	膽鹽（g）	膽固醇（g）
對照飼料	23	5	32	31.0	0	0	0
高脂飼料	20	10	29	25.3	5	0.2	1.5
飼料類(lèi)型	混合礦物鹽(2)（g）	混合維生素(3)（g）	纖維素（g）	總能量（kJ）	蛋白質(zhì)供能比（%）	脂肪供能比（%）	碳水化合物供能比（%）
對照飼料	3.5	1	4	1566.99	24.98	12.02	63.01
高脂飼料	3.5	1	4	1631.42	21.66	26.41	51.93

注：(1)每100g對照飼料含有豆油5g，每100g高脂飼料含有豬油10g。

(2)混合礦物鹽（g/kg混合物）：磷酸二氫鉀250g,氯化鈉74g,，硫酸鉀46.6g,，枸櫞酸鉀(單結晶水)28g， 氧化鎂24g，枸櫞酸鐵6.06g，碳酸鋅1.65g，碳酸錳0.63g，碳酸銅0.3g，碘化鉀0.01g，硒酸鈉0.01025g，對鉬酸胺0.00795g，偏硅酸鈉(9個(gè)結晶水)1.45g，硫酸鉀鉻(12個(gè)結晶水)0.275g，硼酸0.0815g，氟化鈉0.0635g，碳酸鎳0.315g，氯化鋰0.0174g，釩酸胺0.0066g，碳酸鈣400g，加蔗糖使混合物至1000g.。

(3)混合維生素（g/kg混合物）：煙酸3g，泛酸鈣1.6g，鹽酸吡哆醇0.7g，鹽酸硫胺素0.6 g，維生素B20.6g，葉酸0.2g，生物素0.02g，維生素B122.5g，維生素E(500IU/G)15g，維生素A(棕櫚酸鹽50 0000IU/g)0.8g，VitD3(40 0000IU/g)0.25，維生素K0.075g，加蔗糖至1000g。

清潔級近交系雄性SD大鼠20只，體重330～350g，購自中國科學(xué)院上海實(shí)驗動(dòng)物中心，許可證號：SCXK（滬）2003－0003。實(shí)驗前適應性喂養一周后，隨機分為對照組和脂代謝紊亂組，每組10只，分別飼以對照飼料和高脂飼料。動(dòng)物自由攝食，連續喂養17周。

（1）實(shí)驗期間每周稱(chēng)量大鼠體重，實(shí)驗前后檢測TC、TG、HDL-C、TNF-α和IL-6，并分別于實(shí)驗第0周、5周、11周、17周檢測FPG、FINS和hs-CRP，對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀(guān)察。hs-CRP試劑盒為美國Rapid Bio Lab公司產(chǎn)品；FINS、TNF-α、IL-6試劑盒為北京科美東雅生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品；TC、TG、HDL-C試劑盒為南京建成生物工程研究所產(chǎn)品。

（2）以ISI判定機體胰島素抵抗狀態(tài)，ISI=-log(FPG×FINS)。

采用SAS 8.0統計軟件進(jìn)行數據處理，實(shí)驗前后同組指標比較用配對t檢驗，組間比較采用DUNNET-t檢驗，差異顯著(zhù)性設定為P＜0.05。

 

 

 

 

 

 

表2  高脂飼料對實(shí)驗大鼠血脂的影響 ( ±s，n=10)

Table2  Effects on the blood lipids of the rats induced by high-fat diets

組別	時(shí)間	TC（mmol/L）	TG（mmol/L）	HDL-C（mmol/L）
對照組	實(shí)驗前	1.86±0.31	1.52±0.29	1.16±0.14
對照組	實(shí)驗后	1.88±0.28(1)	1.59±0.56(1)	1.18±0.20(1)
脂代謝紊亂組	實(shí)驗前	1.87±0.31	1.65±0.37	1.18±0.19
脂代謝紊亂組	實(shí)驗后	3.26±0.56(1,2)	2.46±0.35(1,2)	0.55±0.11(1,2)

注：（1）與實(shí)驗前相比P＜0.05；（2）與對照組相比 P＜0.05。

由表2可知，實(shí)驗前兩組大鼠的TC、TG和HDL-C水平未見(jiàn)顯著(zhù)性差異（P＞0.05），實(shí)驗后脂代謝紊亂組大鼠血清TC、TG水平顯著(zhù)高于對照組（P＜0.05），HDL-C水平顯著(zhù)低于對照組（P＜0.05），證明大鼠脂代謝紊亂造模成功。

表3  脂代謝紊亂對大鼠體重及糖代謝的影響( ±s，n=10)

Table3  Effects on body weight and glycometabolism of the lipid dysmetabolism

組別	時(shí)間	體重（g）	FPG（mmol/L）	FINS（mIU/ml）	ISI
對照組	實(shí)驗前	329.4±18.7	4.06±0.52	14.37±3.11	-4.04±0.31
	實(shí)驗后	489.8±20.9(1)	5.32±0.78(1)	26.23±7.27(1)	-4.89±0.40(1)
脂代謝紊亂組	實(shí)驗前	329.1±17.3	4.17±0.57	16.98±4.09	-4.22±0.35
	實(shí)驗后	577.4±22.9(1,2)	6.49±1.62(1)	50.20±5.83(1,2)	-5.76±0.19(1,2)

注：（1）與實(shí)驗前相比P＜0.05；（2）與對照組相比P＜0.05。

由表3可知，實(shí)驗前兩組大鼠的體重、FPG、FINS和ISI水平未見(jiàn)顯著(zhù)性差異（P＞0.05），實(shí)驗后脂代謝紊亂組大鼠體重和FINS與對照組相比顯著(zhù)升高（P＜0.05），ISI與對照組相比顯著(zhù)降低（P＜0.05）。

表4  脂代謝紊亂對hs-CRP、TNF-α和IL-6的影響( ±s，n=10)

Table 4  Effects on hs-CRP、TNF-α and IL-6 of the lipid dysmetabolism

組別	時(shí)間	hs-CRP (ug/ml)	TNF-α（ng/ml）	IL-6（pg/ml）
對照組	實(shí)驗前	104.90±15.88	0.52±0.16	41.36±11.97
對照組	實(shí)驗后	186.23±46.01(1)	0.78±0.24(1)	46.99±17.73(1)
脂代謝紊亂組	實(shí)驗前	106.73±12.57	0.54±0.36	42.77±15.12
脂代謝紊亂組	實(shí)驗后	368.36±87.70(1,2)	1.15±0.71(1)	82.16±20.46(1,2)

注：（1）與實(shí)驗前相比P＜0.05；（2）與對照組相比 P＜0.05。

由表4可知，實(shí)驗前兩組大鼠的hs-CRP、TNF-α和IL-6水平未見(jiàn)顯著(zhù)性差異（P＞0.05），實(shí)驗后脂代謝紊亂組血清hs-CRP、IL-6水平顯著(zhù)高于對照組（P＜0.05）。

由圖1可知，實(shí)驗前兩組大鼠的體重、hs-CRP、FPG、FINS、ISI未見(jiàn)顯著(zhù)性差異（P＜0.05），隨著(zhù)高脂飼料不斷攝入，5周后脂代謝紊亂組大鼠體重明顯上升，而對照組體重上升的幅度較小；實(shí)驗第5周，兩組血清FINS、hs-CRP水平均有一定程度的升高，脂代謝紊亂組血清FINS、hs-CRP較對照組上升幅度更大（P＜0.05），至第11周， FINS、hs-CRP進(jìn)一步升高，而對照組自第11周起FINS較為穩定、hs-CRP緩慢上升，兩組間FPG水平接近，脂代謝紊亂組ISI水平低于對照組（P＜0.05），且保持此趨勢至實(shí)驗結束。

 

 

注：1、體重單位為g；FINS單位為mIU/ml；hs-CRP單位為ug/ml；FPG單位為mmol/L。

2、大鼠體重及hs-CRP值均縮小10倍，H為脂代謝紊亂組，C為對照組。     

圖1  兩組大鼠體重、FINS 、hs-CRP、FPG及ISI的動(dòng)態(tài)變化趨勢

Chart1  Dynamic trend on the body weight、FINS、hs-CRP 、FPG 、ISI of the rats

脂代謝紊亂是許多代謝性疾病的一個(gè)重要特征，本實(shí)驗通過(guò)喂飼大鼠高脂飼料誘導脂代謝紊亂模型，結果顯示17周后脂代謝紊亂組大鼠體重顯著(zhù)高于對照組，血清TC、TG、FINS水平比對照組顯著(zhù)升高，而HDL-L顯著(zhù)降低，同時(shí)ISI比對照組顯著(zhù)降低，差異均具有統計學(xué)意義（P＜0.05）。根據文獻報告^[4,5]，一般高脂飼料喂飼大鼠4周以上，血清TC、TG、和HDL-C水平與同時(shí)喂飼普通飼料的對照組大鼠血清相應的指標相比較，可以產(chǎn)生顯著(zhù)差異（P＜0.05），從而確定脂代謝紊亂造模成功。本實(shí)驗中高脂飼料誘導大鼠脂代謝紊亂模型的建立，并具有高胰島素血癥的特點(diǎn)，與人類(lèi)糖脂代謝紊亂的特點(diǎn)極為相似。

隨著(zhù)高脂飼料不斷攝入，脂代謝紊亂組大鼠體重明顯上升。由圖1可知，脂代謝紊亂組大鼠血清FINS水平比對照組增長(cháng)更快，第11周FINS進(jìn)一步升高，而對照組至11周FINS水平較為穩定。實(shí)驗結果顯示，實(shí)驗后脂代謝紊亂組大鼠ISI顯著(zhù)降低（P＜0.05）。Matthias B發(fā)現，在胰島素抵抗患者血漿中，血管緊張素-2、TNF-α沒(méi)有升高，而游離脂肪酸(FFA)顯著(zhù)升高^[6]，提示FFA升高是胰島素抵抗狀態(tài)中首先出現的代謝異常。已有研究表明，脂代謝紊亂大鼠的血清及組織中FFA濃度顯著(zhù)升高^[7]，由于過(guò)量FFA在肌肉、肝臟、脂肪組織中儲留，能夠降低胰島素作用下骨骼肌和脂肪組織對葡萄糖的吸收作用，改變對胰島素敏感的組織葡萄糖轉變規律^[8]，引起胰島β細胞分泌功能異常, 因此脂代謝紊亂能夠影響胰島素的分泌，進(jìn)而導致整個(gè)機體糖代謝紊亂。此外，膳食中碳水化合物成分又刺激肝臟脂肪的生成，使血清中TG水平升高，進(jìn)一步導致脂代謝紊亂加重，形成惡性循環(huán)。因此，脂代謝紊亂是糖代謝紊亂的原發(fā)性病理事件。

本文結果顯示，實(shí)驗后脂代謝紊亂組大鼠血清hs-CRP、IL-6水平顯著(zhù)高于對照組（P＜0.05），由圖1hs-CRP的動(dòng)態(tài)變化趨勢可見(jiàn)，脂代謝紊亂組hs-CRP上升的幅度顯著(zhù)高于對照組（P＜0.05），隨著(zhù)體重的增加，脂代謝紊亂組大鼠血清hs-CRP始終保持較高水平，而對照組自11周起hs-CRP緩慢上升，說(shuō)明脂代謝紊亂組大鼠體內由于脂肪過(guò)多而處于低度慢性損傷狀態(tài)。hs-CRP是急性期反應蛋白，為非特異性炎癥標志物,其合成受激活的單核細胞、成纖維細胞及某些細胞因子如TNF-α和IL-6等的調節，而這些細胞因子均由脂肪細胞高度分泌^[9]。由于高脂飼料喂養易引起大鼠脂肪堆積，使得炎癥因子IL-6和TNF-α釋放增多，胰島β細胞功能受損，胰島素生理作用被抑制，進(jìn)而導致肝細胞hs-CRP合成增加^[10]。同時(shí)，TNF-α和IL-6還可通過(guò)抑制胰島素受體酪氨酸激酶活性，降低胰島素依賴(lài)的葡萄糖轉運分子Glut4的表達^[11]，以及加速脂肪分解，導致FFA水平增加等，引起外周組織的胰島素抵抗，進(jìn)一步促進(jìn)炎癥因子hs-CRP的產(chǎn)生，由此推斷hs-CRP和IL-6等炎癥因子是糖脂代謝紊亂發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的促發(fā)因素，可通過(guò)多種途徑影響糖脂代謝紊亂的發(fā)生發(fā)展。本實(shí)驗中兩組TNF-α水平無(wú)顯著(zhù)性差異，與劉海龍等研究結果一致^[12]，但脂代謝紊亂組大鼠相對于對照組大鼠呈胰島素抵抗狀態(tài)，推測在胰島素抵抗狀態(tài)的初期不伴有TNF-α的濃度升高，關(guān)于脂代謝紊亂中TNF-α介導胰島素抵抗的機制，還需要深入的研究。

本實(shí)驗中隨著(zhù)高脂食物的攝入，脂代謝紊亂組大鼠體內形成脂肪堆積，分解釋放的炎癥因子增加，直接介導胰島素抵抗的發(fā)生，加重糖代謝紊亂，因此hs-CRP、IL-6等炎癥因子是糖脂代謝紊亂發(fā)生的促發(fā)因素。臨床工作中可將炎癥因子hs-CRP、IL-6作為血脂異常、糖尿病等的監測指標，從而預測營(yíng)養相關(guān)慢性病的發(fā)生和發(fā)展。

1.        MCGARRY JD. Dysregulation of fatty acid metabolism in the etiology of type 2 diabetes[J]. Diabetes，2001,50(suppl2):6-7.

2.        TASKINEN MR. Diabetic dyslipidaemia: from basic research to clinical practice[J]. Diabetologia， 2003,46:733-743.

3.        FANNY ZIRULNIK，MARIA SG. Dietary regulation of liver NADP-isocitrate dehydrogenase in the rat[J]. Nutr Res，1999 (19) :247-255.

4.        李大偉，張玲，夏作理，等.建立高脂血癥模型的動(dòng)物選擇與造模方法分析及改進(jìn)[J].中國臨床康復，2006.10(48) :145-147.

5.        朱惠娟，孟繁岳，汪國志，等.葡多酚對大鼠脂代謝紊亂的干預作用[J].南京醫科大學(xué)學(xué)報，2006.26(12):1179-1182.

6.        MATTHIAS B. Plasma level of tumer necrosis factor alpha, Angiotension 2, growth hormone and IGF-1 are not elevated in insulin resistance obese individuals with impaired glucose tolerance[J]. Diabetes Care， 2001,24:328-334.

7.        李伶，楊剛毅. 脂代謝紊亂和脂肪細胞因子與胰島素抵抗[J].中國糖尿病雜志，2007，15(3):129-131.

8.        張麗莉，戚本玲，成蓓，等.代謝綜合征大鼠中血清瘦素和腫瘤壞死因子-α與胰島素抵抗的關(guān)系[J].臨床心血管雜志，2007，23(4):283-286.

9.        TERHO LEHTIMAKI，PETRI OJALA，RIIKKA RONTU，et al. Interleukin-6 Modulates Plasma Cholesterol and C-Reactive Protein Concentrations in Nonagenarians[J]. JAGS，2005，53(9) :1552-1558.

10.     CHOI KM， LEE J，LEE KW，ET AL. Comparison of serum concentrations of C-reactive protein, TNF-a, and interleukin 6 between elderly Korean women with normal and impaired glucose tolerance[J]. Diabetes Research and Clinical Practice， 2004(64):99-106.

11.     HOTAMISLIGIL GS，PERALDI SP，BUDAVARI A，et al. IRS-1 mediated inhibition of insulin receptor tyrosine kinase activity in TNF-a. Lpha-and obesity –induced insulin resistance[J].Science，1996, 271:667-668.

12.     劉海龍，焦凱.高脂飲食誘導胰島素抵抗大鼠血漿游離脂肪酸與腫瘤壞死因子-α的動(dòng)態(tài)變化[J].中國臨床康復，2006，10(48):98-100.

---