脂肪組織白介素-18在代謝綜合征發(fā)病中的作用及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究.pdf

1、背景：隨著人類生活方式及飲食習(xí)慣的改變，代謝綜合征(Metabolic syndrome，MS)已成為嚴(yán)重威脅人類健康的疾病。MS是一種介于正常代謝與2型糖尿病之間的狀態(tài)，包括腹型肥胖、糖耐量異常、血脂異常、高血壓以及胰島素抵抗等一組心血管疾病危險因素的癥候群。近半個世紀(jì)來，國內(nèi)外學(xué)者對MS進(jìn)行了大量研究，雖然取得了階段性研究成果，但MS的發(fā)生機(jī)制仍未被完全闡明。 MS的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，既與遺傳易感基因有關(guān)，又涉及某些環(huán)境因素

2、。目前大部分觀點認(rèn)為，MS的發(fā)生是復(fù)雜的遺傳與環(huán)境因素相互作用的結(jié)果，而胰島素抵抗是MS的病理生理基礎(chǔ)與核心。但胰島素抵抗又是如何發(fā)生的?它的始動因素是什么?至今尚無定論。最近有資料表明，胰島素抵抗是一種慢性低水平的炎癥狀態(tài)，炎癥在MS的發(fā)生過程中發(fā)揮了重要作用。而在炎癥—胰島素抵抗-MS這一病理生理過程中，脂肪組織的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)功能障礙扮演了重要角色。 白介素-18(IL-18)是一種促炎癥因子，在炎癥反應(yīng)鏈中起重要作用。臨床研

3、究發(fā)現(xiàn)，肥胖人群的IL-18水平升高，且隨著體重的降低，IL-18、白介素6(IL-6)及C-反應(yīng)蛋白(CRP)水平下降，脂聯(lián)素水平上升；IL-18是2型糖尿病及非糖尿病患者胰島素抵抗的標(biāo)志。以上證據(jù)充分說明IL-18水平與MS危險性相關(guān)。最新的研究顯示，人腹部及皮下脂肪細(xì)胞表達(dá)IL-18基因，腫瘤壞死因子α(TNF-α)能增強(qiáng)IL-18基因表達(dá)；脂肪細(xì)胞可以分泌IL-18，肥胖者較非肥胖者脂肪細(xì)胞分泌IL-18的能力強(qiáng)3倍；肥胖人群脂

4、肪組織IL-18mRNA水平升高且與胰島素抵抗呈正相關(guān)。但以往有關(guān)IL-18與MS關(guān)系的研究僅限于臨床，目前尚無系統(tǒng)的動物實驗研究報道。 MS已成為嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，尋找能有效治療和預(yù)防MS的藥物顯得尤為重要。炎癥參與MS的發(fā)生，抑制慢性、亞臨床性炎癥已成為改善胰島素抵抗、治療MS的新靶點。目前已經(jīng)被證實具有一定抗炎作用的藥物包括原有的降糖藥、調(diào)脂藥、ACEI和ARB、大劑量阿斯匹林等，均可不同程度地改善胰島素抵抗。相對上

5、述藥物，CCB類降壓藥在胰島素抵抗和MS患者中的作用尚未受到應(yīng)有的重視。多項大規(guī)模臨床試驗結(jié)果證實，CCB類降壓藥能有效降低伴糖尿病的高血壓患者心血管事件死亡率，具有降壓以外的心血管保護(hù)作用；CCB還能改善肥胖的2型糖尿病患者胰島素抵抗，降低血TNF-α水平。但CCB能否通過抗炎作用抑制和延緩MS各代謝異常目前尚無定論。 因此我們推測，IL-18可在脂肪組織表達(dá)，并通過脂肪組織在MS發(fā)病中發(fā)揮重要作用；非絡(luò)地平可改善MS各代謝異

6、常并下調(diào)IL-18在脂肪組織的表達(dá)，可能為CCB類降壓藥防治MS提供新的理論依據(jù)。 目的 1.探討IL-18在果糖誘導(dǎo)的MS大鼠模型脂肪組織中的表達(dá)； 2.探討脂肪組織IL-18的表達(dá)和MS的關(guān)系； 3.探討非絡(luò)地平對MS各代謝異常及IL-18在脂肪組織表達(dá)的影響。方法5周齡Wistar大鼠33只，隨機(jī)分為兩組：對照組(n=12只)，果糖組(n=21只)。對照組以標(biāo)準(zhǔn)大鼠飼料喂養(yǎng)及普通飲水，果糖組大鼠以標(biāo)

7、準(zhǔn)大鼠飼料喂養(yǎng)，并給予10％(w/v)高果糖飲水。果糖喂養(yǎng)32周后，將果糖組大鼠再隨機(jī)分為兩組：果糖組(n=9只)，繼續(xù)給予高果糖飲水并每天以生理鹽水灌胃；非絡(luò)地平組(n=9只)，繼續(xù)給予高果糖飲水的同時，每天以非絡(luò)地平(5mg/kg·d)灌胃。繼續(xù)喂養(yǎng)及藥物干預(yù)共持續(xù)6周，處死動物，留取脂肪標(biāo)本備用。實驗過程中，進(jìn)行以下檢測：(1)各組大鼠每隔2周測量體重及尾動脈血壓一次。(2)分別于喂養(yǎng)前、喂養(yǎng)32周及干預(yù)后6周抽血測定空腹血脂、血

8、糖、胰島素以及血清IL-18，并計算穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)。(3)脂肪組織病理學(xué)檢測。(4)免疫組織化學(xué)染色法進(jìn)行脂肪組織IL-18定位。(5)實時定量RT-PCR法檢測IL-18mRNA的表達(dá)。(6)Western-blot法檢測IL-18蛋白含量的表達(dá)。 結(jié)果 1.實驗動物基本情況：實驗過程中共有3只大鼠死亡，均為果糖喂養(yǎng)組大鼠，在果糖喂養(yǎng)10～32周內(nèi)死亡，而在干預(yù)期6周內(nèi)無大鼠死亡。共30只大鼠

9、完成實驗，其中對照組12只，果糖組9只，非絡(luò)地平組9只。 2.果糖喂養(yǎng)32周兩組大鼠代謝指標(biāo)比較果糖喂養(yǎng)前，兩組大鼠體重、尾動脈收縮壓、血脂、血糖、空腹胰島素及HOMA-IR均無差異(P＞0.05)。高果糖喂養(yǎng)32周后，與對照組比較果糖組大鼠體重、尾動脈收縮壓、血甘油三酯、血胰島素及HOMA-IR升高，差異有顯著性意義(P＜0.01～0.0001)；而兩組大鼠血糖及血總膽固醇無顯著差異。表明經(jīng)32周果糖喂養(yǎng)，已成功建立了大鼠MS

10、模型。 3.非絡(luò)地平干預(yù)后對大鼠各代謝指標(biāo)的影響非絡(luò)地平藥物干預(yù)前，與對照組比較果糖喂養(yǎng)各組大鼠體重、尾動脈血壓、甘油三酯、血胰島素及HOMA-IR均明顯升高，表明已經(jīng)成功建立MS模型。 非絡(luò)地平干預(yù)后6周，與果糖組比較，非絡(luò)地平組尾動脈血壓(P＜0.0001)、血胰島素(P＜0.0001)及HOMA-IR(P＜0.05)顯著降低；而體重、甘油三酯在非絡(luò)地平組與果糖組間無顯著差異。 與干預(yù)前比較，非絡(luò)地平組在干預(yù)

11、后尾動脈血壓(P＜0.01)、血胰島素(P＜0.05)及HOMA-IR(P＜0.05)降低，差異有顯著性意義；而體重和甘油三酯在非絡(luò)地平干預(yù)前后則無顯著差異。 4.非絡(luò)地平干預(yù)前后各組大鼠血清IL-18水平比較非絡(luò)地平干預(yù)前，果糖喂養(yǎng)各組大鼠血清IL-18水平較對照組明顯升高；干預(yù)后果糖組與非絡(luò)地平組大鼠血清IL-18水平仍明顯高于對照組(P＜0.0001)。與干預(yù)前比較，非絡(luò)地平組在干預(yù)后血清IL-18水平顯著降低(P＜0.0

12、1)；果糖組干預(yù)前后無明顯變化。 5.脂肪組織病理觀察HE染色顯示：對照組脂肪細(xì)胞體積較小，大小均一，飽滿，排列較整齊；果糖組脂肪細(xì)胞體積變大，大小不均一，形態(tài)不規(guī)則，排列紊亂；細(xì)胞壁不完全清楚，細(xì)胞相交處可見融合，有合成大細(xì)胞的趨勢。非絡(luò)地平組脂肪細(xì)胞介于對照組與果糖組之間。 6.脂肪組織IL-18免疫組織化學(xué)染色檢測染色陽性信號為棕色，定位于細(xì)胞間質(zhì)及細(xì)胞胞漿內(nèi)。對照組細(xì)胞間質(zhì)呈現(xiàn)淺棕色，胞漿內(nèi)偶可見淺棕色顆粒；果糖

13、組細(xì)胞間質(zhì)呈現(xiàn)深棕色，胞漿內(nèi)可見較濃密的深棕色顆粒；非絡(luò)地平組細(xì)胞間質(zhì)則介于兩組之間，胞漿內(nèi)偶見淺棕色的顆粒。 7.實時定量RT-PCR檢測脂肪組織中IL-18mRNA表達(dá)與對照組相比，果糖組大鼠脂肪組織IL-18mRNA表達(dá)明顯升高(0.072±0.016vs0.019±0.006，P＜0.01)；與果糖組相比，非絡(luò)地平組大鼠脂肪組織IL-18mRNA表達(dá)水平顯著下降(0.016±0.007vs0.072±0.016，P＜0.

14、01)。 相關(guān)性分析顯示，果糖組IL-18mRNA表達(dá)與HOMA-IR呈明顯的正相關(guān)(r=0.74，P＜0.01)。 8.Western-blot檢測脂肪組織IL-18蛋白表達(dá)與對照組相比，果糖組大鼠脂肪組織IL-18蛋白表達(dá)水平顯著升高(1.010±O.149vs0.531±0.085.P＜0.01)；與果糖組相比，非絡(luò)地平組脂肪組織IL-18蛋白表達(dá)則顯著下降(0.579±0.124vs1.010±0.149，P＜0

15、.01)。 相關(guān)性分析顯示，果糖組IL-18蛋白表達(dá)與HOMA-IR呈明顯的正相關(guān)(r=0.82，P＜0.01)。 結(jié)論 1.應(yīng)用高果糖飲水并適當(dāng)延長喂養(yǎng)時間，成功地建立了符合人類特征的大鼠MS模型，為MS發(fā)病機(jī)制的研究奠定了基礎(chǔ)。 2.從蛋白、基因水平均證實IL-18在脂肪組織中表達(dá)。 3.果糖喂養(yǎng)大鼠血清和脂肪組織中IL-18表達(dá)升高，且與HOMA-IR呈明顯正相關(guān)，提示脂源性炎癥因子IL-1