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研究目的:细胞内镁作为多种酶的催化剂,在糖脂代谢过程中发挥着重要作用。诸多研究已证实镁补充可通过提高胰岛素敏感性,改善糖代谢缓解肥胖引起的胰岛素抵抗,降低二型糖尿病的发病率。此外,镁亦是多种参与脂质代谢酶的辅助因子,镁缺乏会抑制重要脂代谢相关酶的活性,减少脂肪分解,增加脂肪合成,导致脂代谢紊乱,加剧肥胖进程。研究发现肥胖机体细胞内Mg离子浓度低于正常人,表现为机体镁缺乏和低镁血症;增加Mg的摄入可改善肥胖患者体重、血浆胰岛素和甘油三酯水平。但镁补充对肥胖小鼠脂代谢紊乱改善的具体机制尚不清楚。本研究探讨不同剂量镁补充对肥胖小鼠糖脂代谢的影响及机制,为进一步了解镁补充对肥胖患者糖脂代谢的影响提供理论依据。研究方法:8周龄C57BL/6J雄性小鼠随机分为普通饮食对照组(SD,n=9),高脂饮食组(HFD,n=30),高脂饮食组给予12周高脂饲料饲养建立肥胖模型。12周干预结束后,从HFD组挑选27只建模成功的肥胖小鼠随机分为3组,肥胖对照组(DIO,n=9),低剂量镁补充组(Low-Mg,n=9),和高剂量镁补充组(Hi-Mg,n=9)。肥胖小鼠对照组不进行任何干预,Low-Mg组按照100mg/kg/d的剂量在饮水中加入镁(MgCl2·6H2O,以镁计),进行镁补充;Hi-Mg组按照200mg/kg/d的剂量在饮水中加入镁进行镁补充。所有小鼠均进行为期4周的干预,干预结束后处死取材,进行指标检测,检测肥胖相关的形态学指标;便携式血糖仪测空腹血糖,酶标仪对空腹胰岛素进行测定。采用酶联免疫吸附测定血脂TG、HDL-c、LDL-c含量,血清脂代谢关键酶ATGL、CPT-1;实时定量基因扩增荧光检测系统(QPCR)检测肝脏脂代谢相关基因;HE染色,油红O染色检测肝脏脂滴变化。所有数据采用平均值±标准差表示,数据处理采用GraphpadPrism5统计软件完成,两组间对比采用独立样本t检验,组间比较采用单因素方差分析。研究结果:(1)所有小鼠的初始体重无明显差异,经过12周的高脂饮食干预后,HFD组小鼠体重为(40.35±2.77)g,与SD组小鼠(29.11±2.24)g相比,HFD组体重高于SD组20%以上,以超重20%作为肥胖标准,表明肥胖小鼠建模成功。(2)4周干预结束后,与DIO组小鼠相比,Hi-Mg组肥胖小鼠的体重略有下降,但无明显差异性;与DIO组小鼠相比,Low-Mg组(P<0.05)和Hi-Mg组(P<0.01)体脂含量均显著降低。提示高剂量镁补充对于降低肥胖小鼠体脂含量有更显著的效果。(3)与DIO组小鼠相比,Low-Mg组(P<0.05,P<0.01)、Hi-Mg组(P<0.05,P<0.01)小鼠FBG、FINS水平均显著降低。这与前人研究结果一致,提示镁补充可改善肥胖小鼠的糖代谢紊乱。(4)与DIO组小鼠相比,Low-Mg组(P<0.05)、Hi-Mg组(P<0.01)小鼠TG水平均显著下降,HDL-c水平显著升高(P<0.05,P<0.01);与DIO组小鼠相比,Low-Mg组(P<0.01)、Hi-Mg组(P<0.01)小鼠ATGL水平均明显升高,Hi-Mg组小鼠CPT-1水平显著升高(P<0.01)。结果表明镁补充促进了脂肪酸分解代谢,改善了肥胖小鼠脂代谢紊乱的水平,且高浓度镁补充改善效果更佳。(5)与DIO组相比,Hi-Mg组小鼠肝脏中G6P(P<0.01)、AMPK(P<0.01)转录表达显著升高,提示高镁补充可显著改善肥胖小鼠的肝脏糖代谢。PGC-1α可激活肝脏糖异生的关键酶导致肝糖输出增加,维持空腹血糖稳定;还能增加脂肪酸氧化酶的转录活性使脂肪酸氧化速率增加,结果显示与DIO组小鼠相比,Hi-Mg组小鼠肝脏PGC-1α转录表达水平显著升高(P<0.01),表明高镁补充可能通过调控糖异生和脂肪酸氧化调控肝脏糖脂代谢。与DIO组小鼠相比,Low-Mg组(P<0.05)和Hi-Mg组(P<0.01)小鼠肝脏ATGL水平显著升高,且Hi-Mg组(P<0.01)PPARα表达水平也显著增加。提示高镁补充后肝脏脂肪酸氧化及脂解增加。且肝脏HE,油红O染色也显示,与DIO组相比,Low-Mg组和Hi-Mg组肝脏脂滴大小和含量明显减少,且高镁补充脂滴含量最少。研究结论:(1)肥胖小鼠血清糖脂代谢紊乱,镁补充有助于改善血糖血脂代谢紊乱的情况,其机制可能是提高肥胖小鼠对胰岛素的敏感性,从而有效调节机体血糖代谢;通过增强ATGL、CPT-1活性,加速TG水解及加快脂肪酸氧化速率调节血脂代谢。(2)肥胖小鼠肝脏糖脂代谢紊乱,镁补充后可能使小鼠细胞内镁浓度升高,其机制可能是镁补充提高了ATP及相关酶的活性,调控肝脏糖酵解、糖异生、脂肪酸氧化、脂解等多途径代谢通路,进而促进过多的甘油三酯分解,增加脂肪酸氧化,从而提高能量代谢,降低体脂含量,达到减控体重的效果。