青年科学工作者论坛2008年第2期

王艳莉 翟成凯[1]   陈晗 王晓飞

东南大学公共卫生学院，南京 210009

摘要：目的 通过观察大鼠脂代谢紊乱过程中糖代谢及相关炎症因子的变化，探讨脂代谢紊乱对糖代谢及炎症因子的作用。方法 20只雄性SD大鼠随机分为对照组、脂代谢紊乱组，以相应饲料连续喂养17周，检测实验前后大鼠TC、TG、HDL-C、TNF-α和IL-6，并分别于实验第0周、5周、11周、17周取血检测FPG、FINS和hs-CRP。结果 与对照组相比，脂代谢紊乱组大鼠的血清TC、TG、FINS、hs-CRP和IL-6水平显著升高（P＜0.05），ISI显著降低（P＜0.05）。结论 高脂食物成功诱导大鼠脂代谢紊乱模型的建立，脂代谢紊乱促使机体FINS升高及ISI下降，炎症因子在糖脂代谢紊乱发生发展过程中作为促发因素，直接介导胰岛素抵抗的发生，加重糖代谢紊乱。

关键词：脂代谢紊乱   糖代谢  炎症因子

中图分类号：               文献标识码：

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

糖尿病是由多种病因引起的内分泌代谢疾病，长期以来患者体内血脂代谢异常被认为是继发于糖代谢紊乱。近来，McGarry和Taskinen等提出了脂代谢异常为2型糖尿病的原发性病理生理事件^[1，2]，并提议将糖尿病改为“糖脂病(Diabetes Mellipitus)”。同时，多项研究也表明糖脂代谢紊乱患者体内伴随着慢性炎症反应。目前多数研究集中在机体单一糖代谢或脂代谢紊乱与炎症因子之间的关系，而由食物诱导的机体脂代谢紊乱对糖代谢与炎症因子共同作用的研究较少。本研究旨在以高脂饲料喂养大鼠诱导脂代谢紊乱，在检测总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）的基础上，同时观察空腹血糖（FPG）、空腹胰岛素（FINS）及超敏C反应蛋白（hs-CRP）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的水平, 并以胰岛素敏感指数(ISI)判定机体胰岛素抵抗状态，探讨脂代谢紊乱对糖代谢及炎症因子的作用，为糖尿病和血脂异常的发病机制与临床防治提供参考依据。

饲料配方参考AIN-93G国际配方^[3]，高脂饲料中添加猪油、蛋黄粉、胆盐等，两组饲料主要成分及三大营养素的供能比见表1。

表1  两组饲料主要成分及三大营养素的供能比(100g)

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

饲料类型	酪蛋白（g）	油脂(1)（g）	玉米淀粉（g）	蔗糖（g）	蛋黄粉（g）	胆盐（g）	胆固醇（g）
对照饲料	23	5	32	31.0	0	0	0
高脂饲料	20	10	29	25.3	5	0.2	1.5
饲料类型	混合矿物盐(2)（g）	混合维生素(3)（g）	纤维素（g）	总能量（kJ）	蛋白质供能比（%）	脂肪供能比（%）	碳水化合物供能比（%）
对照饲料	3.5	1	4	1566.99	24.98	12.02	63.01
高脂饲料	3.5	1	4	1631.42	21.66	26.41	51.93

注：(1)每100g对照饲料含有豆油5g，每100g高脂饲料含有猪油10g。

(2)混合矿物盐（g/kg混合物）：磷酸二氢钾250g,氯化钠74g,，硫酸钾46.6g,，枸橼酸钾(单结晶水)28g， 氧化镁24g，枸橼酸铁6.06g，碳酸锌1.65g，碳酸锰0.63g，碳酸铜0.3g，碘化钾0.01g，硒酸钠0.01025g，对钼酸胺0.00795g，偏硅酸钠(9个结晶水)1.45g，硫酸钾铬(12个结晶水)0.275g，硼酸0.0815g，氟化钠0.0635g，碳酸镍0.315g，氯化锂0.0174g，钒酸胺0.0066g，碳酸钙400g，加蔗糖使混合物至1000g.。

(3)混合维生素（g/kg混合物）：烟酸3g，泛酸钙1.6g，盐酸吡哆醇0.7g，盐酸硫胺素0.6 g，维生素B20.6g，叶酸0.2g，生物素0.02g，维生素B122.5g，维生素E(500IU/G)15g，维生素A(棕榈酸盐50 0000IU/g)0.8g，VitD3(40 0000IU/g)0.25，维生素K0.075g，加蔗糖至1000g。

清洁级近交系雄性SD大鼠20只，体重330～350g，购自中国科学院上海实验动物中心，许可证号：SCXK（沪）2003－0003。实验前适应性喂养一周后，随机分为对照组和脂代谢紊乱组，每组10只，分别饲以对照饲料和高脂饲料。动物自由摄食，连续喂养17周。

（1）实验期间每周称量大鼠体重，实验前后检测TC、TG、HDL-C、TNF-α和IL-6，并分别于实验第0周、5周、11周、17周检测FPG、FINS和hs-CRP，对其进行动态观察。hs-CRP试剂盒为美国Rapid Bio Lab公司产品；FINS、TNF-α、IL-6试剂盒为北京科美东雅生物技术有限公司产品；TC、TG、HDL-C试剂盒为南京建成生物工程研究所产品。

（2）以ISI判定机体胰岛素抵抗状态，ISI=-log(FPG×FINS)。

采用SAS 8.0统计软件进行数据处理，实验前后同组指标比较用配对t检验，组间比较采用DUNNET-t检验，差异显著性设定为P＜0.05。

 

 

 

 

 

 

表2  高脂饲料对实验大鼠血脂的影响 ( ±s，n=10)

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

组别	时间	TC（mmol/L）	TG（mmol/L）	HDL-C（mmol/L）
对照组	实验前	1.86±0.31	1.52±0.29	1.16±0.14
对照组	实验后	1.88±0.28(1)	1.59±0.56(1)	1.18±0.20(1)
脂代谢紊乱组	实验前	1.87±0.31	1.65±0.37	1.18±0.19
脂代谢紊乱组	实验后	3.26±0.56(1,2)	2.46±0.35(1,2)	0.55±0.11(1,2)

注：（1）与实验前相比P＜0.05；（2）与对照组相比 P＜0.05。

由表2可知，实验前两组大鼠的TC、TG和HDL-C水平未见显著性差异（P＞0.05），实验后脂代谢紊乱组大鼠血清TC、TG水平显著高于对照组（P＜0.05），HDL-C水平显著低于对照组（P＜0.05），证明大鼠脂代谢紊乱造模成功。

表3  脂代谢紊乱对大鼠体重及糖代谢的影响( ±s，n=10)

Table3  Effects on body weight and glycometabolism of the lipid dysmetabolism

组别	时间	体重（g）	FPG（mmol/L）	FINS（mIU/ml）	ISI
对照组	实验前	329.4±18.7	4.06±0.52	14.37±3.11	-4.04±0.31
	实验后	489.8±20.9(1)	5.32±0.78(1)	26.23±7.27(1)	-4.89±0.40(1)
脂代谢紊乱组	实验前	329.1±17.3	4.17±0.57	16.98±4.09	-4.22±0.35
	实验后	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）与实验前相比P＜0.05；（2）与对照组相比P＜0.05。

由表3可知，实验前两组大鼠的体重、FPG、FINS和ISI水平未见显著性差异（P＞0.05），实验后脂代谢紊乱组大鼠体重和FINS与对照组相比显著升高（P＜0.05），ISI与对照组相比显著降低（P＜0.05）。

表4  脂代谢紊乱对hs-CRP、TNF-α和IL-6的影响( ±s，n=10)

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

组别	时间	hs-CRP (ug/ml)	TNF-α（ng/ml）	IL-6（pg/ml）
对照组	实验前	104.90±15.88	0.52±0.16	41.36±11.97
对照组	实验后	186.23±46.01(1)	0.78±0.24(1)	46.99±17.73(1)
脂代谢紊乱组	实验前	106.73±12.57	0.54±0.36	42.77±15.12
脂代谢紊乱组	实验后	368.36±87.70(1,2)	1.15±0.71(1)	82.16±20.46(1,2)

注：（1）与实验前相比P＜0.05；（2）与对照组相比 P＜0.05。

由表4可知，实验前两组大鼠的hs-CRP、TNF-α和IL-6水平未见显著性差异（P＞0.05），实验后脂代谢紊乱组血清hs-CRP、IL-6水平显著高于对照组（P＜0.05）。

由图1可知，实验前两组大鼠的体重、hs-CRP、FPG、FINS、ISI未见显著性差异（P＜0.05），随着高脂饲料不断摄入，5周后脂代谢紊乱组大鼠体重明显上升，而对照组体重上升的幅度较小；实验第5周，两组血清FINS、hs-CRP水平均有一定程度的升高，脂代谢紊乱组血清FINS、hs-CRP较对照组上升幅度更大（P＜0.05），至第11周， FINS、hs-CRP进一步升高，而对照组自第11周起FINS较为稳定、hs-CRP缓慢上升，两组间FPG水平接近，脂代谢紊乱组ISI水平低于对照组（P＜0.05），且保持此趋势至实验结束。

 

 

注：1、体重单位为g；FINS单位为mIU/ml；hs-CRP单位为ug/ml；FPG单位为mmol/L。

2、大鼠体重及hs-CRP值均缩小10倍，H为脂代谢紊乱组，C为对照组。     

图1  两组大鼠体重、FINS 、hs-CRP、FPG及ISI的动态变化趋势

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

脂代谢紊乱是许多代谢性疾病的一个重要特征，本实验通过喂饲大鼠高脂饲料诱导脂代谢紊乱模型，结果显示17周后脂代谢紊乱组大鼠体重显著高于对照组，血清TC、TG、FINS水平比对照组显著升高，而HDL-L显著降低，同时ISI比对照组显著降低，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。根据文献报告^[4,5]，一般高脂饲料喂饲大鼠4周以上，血清TC、TG、和HDL-C水平与同时喂饲普通饲料的对照组大鼠血清相应的指标相比较，可以产生显著差异（P＜0.05），从而确定脂代谢紊乱造模成功。本实验中高脂饲料诱导大鼠脂代谢紊乱模型的建立，并具有高胰岛素血症的特点，与人类糖脂代谢紊乱的特点极为相似。

随着高脂饲料不断摄入，脂代谢紊乱组大鼠体重明显上升。由图1可知，脂代谢紊乱组大鼠血清FINS水平比对照组增长更快，第11周FINS进一步升高，而对照组至11周FINS水平较为稳定。实验结果显示，实验后脂代谢紊乱组大鼠ISI显著降低（P＜0.05）。Matthias B发现，在胰岛素抵抗患者血浆中，血管紧张素-2、TNF-α没有升高，而游离脂肪酸(FFA)显著升高^[6]，提示FFA升高是胰岛素抵抗状态中首先出现的代谢异常。已有研究表明，脂代谢紊乱大鼠的血清及组织中FFA浓度显著升高^[7]，由于过量FFA在肌肉、肝脏、脂肪组织中储留，能够降低胰岛素作用下骨骼肌和脂肪组织对葡萄糖的吸收作用，改变对胰岛素敏感的组织葡萄糖转变规律^[8]，引起胰岛β细胞分泌功能异常, 因此脂代谢紊乱能够影响胰岛素的分泌，进而导致整个机体糖代谢紊乱。此外，膳食中碳水化合物成分又刺激肝脏脂肪的生成，使血清中TG水平升高，进一步导致脂代谢紊乱加重，形成恶性循环。因此，脂代谢紊乱是糖代谢紊乱的原发性病理事件。

本文结果显示，实验后脂代谢紊乱组大鼠血清hs-CRP、IL-6水平显著高于对照组（P＜0.05），由图1hs-CRP的动态变化趋势可见，脂代谢紊乱组hs-CRP上升的幅度显著高于对照组（P＜0.05），随着体重的增加，脂代谢紊乱组大鼠血清hs-CRP始终保持较高水平，而对照组自11周起hs-CRP缓慢上升，说明脂代谢紊乱组大鼠体内由于脂肪过多而处于低度慢性损伤状态。hs-CRP是急性期反应蛋白，为非特异性炎症标志物,其合成受激活的单核细胞、成纤维细胞及某些细胞因子如TNF-α和IL-6等的调节，而这些细胞因子均由脂肪细胞高度分泌^[9]。由于高脂饲料喂养易引起大鼠脂肪堆积，使得炎症因子IL-6和TNF-α释放增多，胰岛β细胞功能受损，胰岛素生理作用被抑制，进而导致肝细胞hs-CRP合成增加^[10]。同时，TNF-α和IL-6还可通过抑制胰岛素受体酪氨酸激酶活性，降低胰岛素依赖的葡萄糖转运分子Glut4的表达^[11]，以及加速脂肪分解，导致FFA水平增加等，引起外周组织的胰岛素抵抗，进一步促进炎症因子hs-CRP的产生，由此推断hs-CRP和IL-6等炎症因子是糖脂代谢紊乱发生发展过程中的促发因素，可通过多种途径影响糖脂代谢紊乱的发生发展。本实验中两组TNF-α水平无显著性差异，与刘海龙等研究结果一致^[12]，但脂代谢紊乱组大鼠相对于对照组大鼠呈胰岛素抵抗状态，推测在胰岛素抵抗状态的初期不伴有TNF-α的浓度升高，关于脂代谢紊乱中TNF-α介导胰岛素抵抗的机制，还需要深入的研究。

本实验中随着高脂食物的摄入，脂代谢紊乱组大鼠体内形成脂肪堆积，分解释放的炎症因子增加，直接介导胰岛素抵抗的发生，加重糖代谢紊乱，因此hs-CRP、IL-6等炎症因子是糖脂代谢紊乱发生的促发因素。临床工作中可将炎症因子hs-CRP、IL-6作为血脂异常、糖尿病等的监测指标，从而预测营养相关慢性病的发生和发展。

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