高脂饮食对大鼠肝脏PGC-1α、TRB3、Akt的影响

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[摘要] 目的 观察高脂饮食对大鼠肝脏pgc-1α、trb3、akt蛋白水平及血浆脂联素的影响，探讨其引起胰岛素抵抗的机制。方法 将24只雄性Wistar大鼠按照体重随机分为两组，分别给予普通饮食和高脂饮食，22周后处死大鼠，测量体重、体脂重量，取血检测血脂、血糖、胰岛素和脂联素；取肝脏检测PGC-1α、TRB3、Akt蛋白水平。结果 与对照组相比，高脂饮食组大鼠空腹血糖、胰岛素和胰岛素抵抗指数分别增加27.1%（P＞0.05）、27.3%（P＜0.05）和68.8%（P＜0.01），血浆中脂联素含量降低，空腹血清TC、HDL-C、LDL-C及TG水平和正常对照组大鼠无显著性差异；高脂饮食组大鼠肝脏PGC-1α蛋白水平上升（P＜0.05），TRB3蛋白水平上升（P＜0.05），Akt蛋白水平下降（P＜0.05）。 结论 高脂饮食可诱导大鼠产生肥胖和胰岛素抵抗，可能和PGC-1α/TRB3/Akt信号通路有关。

[关键词] 高脂饮食；PGC-1α；TRB3；Akt；胰岛素抵抗

[中图分类号] R589.2；R575.5 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2011）35-14-03

Effects of High-fat Diet on PGC-1α,TRB3,Akt Proteins in Rat Liver Tissue

BIAN Dezhi1 ZHAO Qingsong2 SUI Ping1 ZHANG Fan1 LI Lei1

1.Clinical College of Jining Medical University，Jining 272013，China； 2.Endocrinology Department of the Affiliated Hospital to Jining Medical University，Jining 272029，China

[Abstract] Objective To observe the effects of high-fat diet on plasma adiponectin and PGC-1 alpha，TRB3，Akt protein levels in rat liver，and discuss the mechanism on insulin resistance. Methods Twenty-four male Wistar rats according to weight were randomly divided into two groups，separately given ordinary diet and high-fat diet for 22 weeks；Then measured body weight，body fat weight，collected the blood and tested blood fat and blood glucose，insulin and adiponectin；Collected the liver tissues to detect PGC-1 alpha，TRB3 and Akt protein levels. Results Comparing with the control group，fasting blood glucose，fasting insulin and HOMA-IR index of high-fat diet group were increased by 27.1%（P＞0.05），27.3%（P＜0.05） and 68.8%（P＜0.01），plasma adiponectin level was reduced；Fasting serum TC，HDL-C，LDL-C and TG levels had no significant difference with the control group. In high-fat diet group，rat liver PGC-1α protein level was increased（P＜0.05），TRB3 protein level was increased（P＜0.05），Akt protein level was reduced（P＜0.05）. Conclusion High fat diet can induce rat to be obesity and insulin resistance，and PGC-1α/TRB3/Akt signaling pathway might be involved.

[Key words] High-fat diet；PGC-1α；TRB3；Akt；Insulin resistance

高热量和高脂饮食是引起代谢综合征与2型糖尿病的主要环境因素之一。研究证实，PGC-1α、TRB3、Akt信号通路参与了脂肪与糖代谢[1]。本实验的主要研究目的是通过高脂肪饮食诱导大鼠胰岛素抵抗，在大鼠肝脏中观察PGC-1α、TRB3、Akt水平的变化，研究上述因子在胰岛素抵抗发生机制中的作用，探索临床治疗糖尿病和代谢综合征的新方法和新思路。

1 材料与方法

1.1 实验动物

雄性Wistar大鼠24只，3周龄，体重75～90g，由新华鲁抗实验动物中心提供。

1.2 实验方法

1.2.1 高脂诱导肥胖大鼠模型 24只大鼠按体重随机分为两组：普通饲料组12只，平均体重（82.90±4.41）g；高脂饮食组12只，平均体重（83.26±3.95）g。两组大鼠平行饲养。参考相关文献，普通饲料组大鼠给予基础饲料，高脂高营养组大鼠给予高脂饲料（根据钱伯初的方法改进[2]）。喂养22周。在喂养后第4周及第8周称重并记录，随后每2周称重1次并记录。

1.2.2 标本的采集 干预22周后，将大鼠禁食12h，过夜，称重，采用1%氯胺酮麻醉（2mg/kg）；然后经皮穿刺心脏取血6～8mL，静置12min后，3000r/min离心10min，留取血清、血浆，-80℃存放，以备测血糖、胰岛素、血脂[含血清总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白-胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C）、甘油三酯（TG）]和脂联素。取血后迅速断颈处死大鼠，取肝脏经液氮速冻，-80℃存放；剥离脂肪组织，称其重量。

1.2.3 血清指标的测定 应用西门子2400全自动生化仪测定血糖、血脂，采用葡萄糖氧化酶法测定空腹血中葡萄糖含量（FBG）；放射免疫分析法测定空腹血胰岛素（FINS）水平（放免试剂盒购自中国原子能科学研究院）。计算HOMA-IR指数（胰岛素抵抗指数，FBG×FINS/22.5），评价机体胰岛素敏感性。脂联素使用酶免疫试剂盒（美国BPB公司），分别按说明步骤测定。

1.2.4 PGC-1α/TRB3/Akt蛋白测定 肝脏组织中PGC-1α/TR-

B3/Akt蛋白测定采用Western-blot方法，抗体：羊抗PGC-1α一抗（Santa Cruz公司），兔抗Akt一抗（Santa Cruz公司），羊抗TRB3一抗（Santa Cruz公司），所有二抗购自北京中杉金桥生物技术有限公司；按照说明书进行操作，荧光显影采用LAS4000操作系统。

1.3 统计学处理

采用SPSS13.0统计学软件对数据进行处理分析，计量资料以（χ±s）表示，组间比较采用t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 高脂饮食诱导的肥胖大鼠与正常饮食组大鼠各项指标比较

与对照组（正常饮食）相比，高脂饮食组大鼠体重增加14.3%[（544.67±58.36）g vs （477.67±34.47）g，P＜0.01]，脂肪含量增加[（16.659±3.123）g vs （10.247±4.408）g，P＜0.01]，空腹血糖、空腹胰岛素和HOMA-IR指数分别增加27.1%[（5.24±1.03） vs（4.09±1.62）mmol/L，P＜0.05]、27.3%[（16.50±3.68） vs（20.58±5.24）mIU/L，P＜0.05]、68.8%[（6.35±2.33） vs（3.47±1.21），P＜0.01]，空腹血清TC、HDL-C、LDL-C及TG水平和正常对照组大鼠无显著性差异。高脂饮食使大鼠脂肪组织中脂联素含量降低了45.6%[（2.167±1.186） vs （1.656±0.141）μg/mL，P＜0.01]。见表1。上述结果表明，与正常饮食大鼠相比，高脂饮食可以诱发大鼠胰岛素抵抗。

2.2 高脂饮食对PGC-1α、TRB3、Akt蛋白水平的影响

与对照组相比，高脂饮食组大鼠肝脏PGC-1α蛋白水平上升（P＜0.05），TRB3蛋白水平上升（P＜0.05），Akt蛋白水平下降（P＜0.05）。见图1。

3 讨论

在我国，肥胖的发病率也呈不断增长和年轻化趋势；肥胖症是一种由遗传和环境因素共同作用引起的，其中由于膳食结构不健康，高脂饮食引起的肥胖在我国成人和青少年中越来越多。本实验通过高脂肪饮食诱导大鼠胰岛素抵抗，在大鼠肝脏中观察PGC-1α、TRB3、Akt蛋白水平的变化，研究上述因子在胰岛素抵抗发生机制中的作用。

脂联素是一种主要在高度白色脂肪组织中表达的细胞因子，具有244个氨基酸残基。目前认为，脂联素水平的变化在代谢综合征和2型糖尿病的发生和发展中起着重要作用[3]。脂联素增加胰岛素敏感性的主要机制：①增加脂肪酸氧化；②直接促进胰岛素受体及受体后水平信号的传导；③抑制肝脏葡萄糖异生[4]；④抑制脂肪组织TNF-α信号传导[5]。我们的实验结果提示，高脂饮食可诱导大鼠产生肥胖和胰岛素抵抗，并减少脂联素的产生，这和以前的研究结果是一致的。

PGC-1α即PPARGC-1（PPAR gamma coactivator-1），属于PGC-1（PPAR-γ的协调作用因子）家族。有研究证实，PGC-1α参与了葡萄糖和脂肪等多种代谢过程，包括葡萄糖的摄取和利用、肝脏糖异生、适应性产热、脂肪酸氧化、前脂肪细胞分化等[6，7]。在葡萄糖代谢过程中，PGC-1α可调控如磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）、葡萄糖-6-磷酸酶及1，6-双磷酸酶等这些糖异生关键酶的表达，促进肝脏糖异生，从而增加肝糖输出[8]。近年来的研究表明，TRB3基因具有广泛的生物学功能，参与胰岛素抵抗的发生、胰岛素信号的传递、内质网应激反应和细胞生长分化的调控[9]。脂肪代谢异常是胰岛素抵抗的重要诱因，TRB3对脂质代谢的调控可能是其影响胰岛素功能的一个主要机制。研究发现，在PGC-1α、PPAR-α的调控下，TRB3可以通过影响Akt的功能下调胰岛素信号传导通路的作用[10]。研究发现，在TRB3转基因小鼠的肝细胞中，TRB3可以通过抑制Akt的磷酸化水平，降低糖耐量，使血糖水平升高；在敲除TRB3基因的小鼠，肝细胞对胰岛素刺激后的反应敏感性提高，Akt的磷酸化水平显著升高，血糖降低[1]。TRB3对Akt功能活性的作用机制可能包括两个方面：①TRB3可以与Akt的Thr308和Ser473位点特异性结合，影响其被磷酸化，而抑制Akt的生物学活性；②TRB3还可以影响Akt的转膜，通过和Akt的PH区域结合，干扰其和细胞膜上信号位点的结合，从而阻断了胰岛素信号通路的传导[11，12]。在我们的实验中，高脂饮食组大鼠肝脏PGC-1α蛋白水平上升，TRB3蛋白水平上升，Akt蛋白水平下降，与Du等[10]的研究结果相一致，表明了高脂饮食可以通过PGC-1α/TRB3/Akt信号通路参与了脂肪代谢，并引起胰岛素抵抗。

本次实验中，高脂饮食组大鼠空腹血清TC、HDL-C、LDL-C及TG水平和正常对照组大鼠无显著性差异。PGC-1α/TRB3/Akt信号通路在高脂饮食引起的胰岛素抵抗中的作用还需要在细胞水平进一步证明。

[参考文献]

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（收稿日期：2011-10-24）