葉酸補(bǔ)充對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的影響及其機(jī)制研究.pdf

1、本文從以下幾章節(jié)探討葉酸補(bǔ)充對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的影響及其機(jī)制研究。
　　第一章 葉酸補(bǔ)充對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗的影響及其機(jī)制
　　目的:肥胖癥的流行是引起胰島素抵抗、高血壓、2型糖尿病和心血管疾病等慢性疾病發(fā)生率增加的主要原因。肥胖相關(guān)的胰島素抵抗是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。這些因素在疾病發(fā)展期間通過(guò)表觀遺傳修飾發(fā)生相互作用，表觀遺傳學(xué)標(biāo)志可能解釋了生活方式和疾病風(fēng)險(xiǎn)之間的聯(lián)系。白色脂肪組織(WAT)在肥胖相關(guān)

2、的胰島素抵抗中起著重要作用。然而，WAT的功能異常以及在促進(jìn)肥胖相關(guān)胰島素抵抗中的確切機(jī)制尚不清楚。葉酸(FA)通過(guò)提供一碳單位在S-腺苷甲硫氨酸的合成通路中發(fā)揮重要作用，F(xiàn)A補(bǔ)充能夠改變?nèi)蚪MDNA的甲基化特點(diǎn)，預(yù)防DNA損傷，促進(jìn)DNA修復(fù)。已有研究發(fā)現(xiàn)，在伴有2型糖尿病的肥胖癥患者，F(xiàn)A補(bǔ)充改善了胰島素抵抗、降低了血漿同型半胱氨酸(Hcy)水平，同時(shí)改善了血糖控制。然而，對(duì)于FA補(bǔ)充在肥胖風(fēng)險(xiǎn)和胰島素抵抗中的作用仍然缺乏系統(tǒng)性研

3、究。因此擬采用全基因組甲基化測(cè)序的方法，直接探索FA補(bǔ)充對(duì)小鼠脂肪組織DNA甲基化特點(diǎn)的影響，并檢測(cè)這些作用帶來(lái)的功能改變。
　　方法:雄性C57BL/6J小鼠分別給予高脂飲食(HFD)，正常飲食(ND)，或HFD補(bǔ)充FA飲食(FAD)，喂養(yǎng)10周后，獲取小鼠的附睪脂肪組織，利用甲基化免疫共沉淀測(cè)序(MeDIP-seq)技術(shù)，對(duì)小鼠脂肪組織進(jìn)行全基因組甲基化測(cè)序。通過(guò)亞硫酸氫鹽測(cè)序的方法驗(yàn)證高通量的測(cè)序結(jié)果，隨后，采用熒光定量PC

4、R(RT-qPCR)方法檢測(cè)相關(guān)甲基化改變基因的相應(yīng)表達(dá)量變化。
　　結(jié)果:小鼠經(jīng)HFD喂養(yǎng)10周后，相比對(duì)照組，體重、附睪脂肪重量均顯著增加，同時(shí)HFD組小鼠空腹血糖和血清胰島素水平也明顯升高。FA補(bǔ)充顯著減少了HFD誘導(dǎo)的脂肪累積，降低了空腹血糖水平，改善了胰島素抵抗。MeDIP-seq結(jié)果顯示，差異甲基化區(qū)(DMRs)分布在整個(gè)小鼠基因組上，在HFD組小鼠，出現(xiàn)明顯的DNA高甲基化。在FAD組與HFD組之間，共鑒定出3787

5、個(gè)差異甲基化注釋基因，通路分析這些差異甲基化基因(DMGs)發(fā)現(xiàn)，與insulin secretion，pancreatic secretion，type2 diabetes信號(hào)通路密切相關(guān)。亞硫酸氫鹽測(cè)序驗(yàn)證了這些通路中的基因(Adcy3和Rapgef4)甲基化改變，基因表達(dá)量改變同樣證實(shí)，相比HFD組，F(xiàn)A補(bǔ)充引起Adcy3和Rapgef4基因的表達(dá)顯著增加。
　　結(jié)論:FA補(bǔ)充飲食改善了HFD誘導(dǎo)的胰島素抵抗，減少了脂肪塊累

6、積，誘導(dǎo)了與能量代謝和胰島素分泌相關(guān)基因的甲基化和表達(dá)量改變。
　　第二章 葉酸補(bǔ)充對(duì)肥胖相關(guān)心功能異常和心肌纖維化的作用及其機(jī)制
　　目的:肥胖被認(rèn)為是不合理的脂肪組織累積和功能異常引起的能量平衡異常，導(dǎo)致了2型糖尿病和心血管疾病的盛行。大量研究證實(shí)，肥胖引起了心肌結(jié)構(gòu)重塑和心功能異常。然而，這些改變的潛在機(jī)制尚不完全清楚。氧化應(yīng)激和炎癥被認(rèn)為參與了多種類型的心血管疾病的發(fā)病機(jī)制和疾病進(jìn)展。有研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激在肥胖相關(guān)的

7、心血管異常中起著關(guān)鍵作用。在糖尿病心臟病患者，使用抗氧化劑能夠明顯緩解心肌纖維化和炎癥反應(yīng)。葉酸作為一種抗氧化劑，近來(lái)發(fā)現(xiàn)能夠減少心肌缺血期間的活性氧產(chǎn)物的產(chǎn)生，緩解心功能異常。一項(xiàng)對(duì)隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的meta分析也證實(shí)，葉酸補(bǔ)充能夠明顯降低心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。FA的抗氧化作用被認(rèn)為是預(yù)防心血管疾病的關(guān)鍵因素。此外，高Hcy血癥也被發(fā)現(xiàn)與高風(fēng)險(xiǎn)心血管疾病相關(guān)，飲食中補(bǔ)充FA則可以將Hcy轉(zhuǎn)換為蛋氨酸降低血漿Hcy水平。因此，F(xiàn)A被認(rèn)為具有預(yù)防

8、ROS產(chǎn)生和緩解高Hcy血癥的作用，而ROS和Hcy與心功能異常密切相關(guān)。然而，F(xiàn)A在肥胖相關(guān)性心肌病中的作用尚未有研究報(bào)道。
　　方法:雄性6周齡C57BL/6J小鼠分別給予ND，HFD和FAD，喂養(yǎng)14周后，在麻醉?xiàng)l件下，經(jīng)胸壁超聲心動(dòng)圖檢測(cè)各組小鼠的心臟功能。同時(shí)測(cè)量小鼠體重變化、心臟重量、血糖水平、心臟組織中FA和Hcy含量，以及心肌氧化應(yīng)激狀態(tài)，組織病理觀察各組小鼠心肌的病理變化。
　　結(jié)果:HFD引起了小鼠空腹血

9、糖升高，體重和心臟重量增加。FA補(bǔ)充增加了心肌組織中的FA含量，改善了HFD誘導(dǎo)的空腹血糖水平，降低了小鼠心臟重量和HFD誘導(dǎo)的心臟Hcy含量升高。此外，相比ND組，HFD組小鼠的心臟射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率均明顯下降，而FA補(bǔ)充顯著改善了HFD誘導(dǎo)的小鼠心功能異常。同時(shí)，F(xiàn)A補(bǔ)充預(yù)防了HFD引起的心肌纖維化。相比對(duì)照組，HFD明顯增加了心臟組織MDA含量，降低了抗氧化酶GSH和CAT活性，而FA補(bǔ)充顯著改善了HFD誘導(dǎo)的心肌氧化應(yīng)激狀態(tài)。