氟虫腈暴露对小鼠糖脂代谢稳态的风险效应探究

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目的:研究不同饮食条件下,不同剂量氟虫腈(Fipronil,FPN)对成年雄性C57BL/6 J小鼠糖脂代谢稳态的影响和分子机制,从而为研究FPN的致慢病作用提供新的理论依据。方法:1.将56只7-8周龄雄性C57BL/6 J小鼠随机分为八组:(纯玉米油)对照组,0.25、1和4 mg/(kg·bw)FPN组。再分别喂以高脂饲料(HFD)和常规饲料(ND),采用每日经口灌胃染毒,记录体重、摄食量;每周监测血糖、体温。于染毒5周后处死,称取体重、脏器重量,计算脏器系数;ELISA法检测血清胰岛素水平,葡萄糖耐量试验(GTT)、胰岛素耐量试验(ITT)、丙酮酸耐量试验(PTT)检测小鼠糖代谢,计算HOMA-IR指数;用酸水解法测定肝糖原含量;用Western blot分析体内胰岛素信号通路磷酸化水平。2.苏木精—伊红(H&E)染色法观察小鼠肝脏、附睾脂肪(EWAT)、皮下脂肪(SWAT)和褐色脂肪(BAT)组织病理学变化,油红染色法观察小鼠肝脏中脂滴含量;生化分析法检测甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、游离脂肪酸(FFA)水平;测定EWAT、SWAT的DNA含量,qRT-PCR检测肝脏和脂肪组织脂质代谢相关基因的mRNA水平及Western Blot检测相关蛋白水平变化情况。结果:1.FPN对葡萄糖代谢的作用1)ND小鼠4 mg/kg FPN组葡萄糖耐受能力显著降低;胰岛素信号通路关键蛋白磷酸化水平降低,胰岛素信号减弱。1 mg/kg FPN组肝脏糖异生作用显著增加。2)HFD小鼠在0.25和4 mg/kg FPN组饱腹血糖显著升高,1 mg/kg FPN组小鼠空腹血糖显著升高;FPN暴露使胰岛素耐受能力均受损,1和4 mg/kg FPN组小鼠葡萄糖耐受能力显著降低,糖异生表达显著增加;FPN暴露使胰岛素信号通路减弱。2.FPN对肝脏脂质代谢的作用1)ND小鼠血清TG水平随FPN染毒剂量增大而升高,肝脏TG和TC在0.25 mg/kg组明显升高,在4 mg/kg组明显降低,肝脏FFA在4 mg/kg组明显降低。脂质氧化关键蛋白PPARα在1和4 mg/kg组表达均显著增加。脂质合成相关蛋白ACC在0.25 mg/kg组表达显著增加,4 mg/kg组表达显著下调。2)HFD小鼠HE染色表明FPN暴露后肝脏组织有显著病理变化和脂质沉积。血清TG水平在4 mg/kg组显著下降,血清TC水平在1和4 mg/kg组均显著下降,肝脏TG和TC水平都随FPN染毒剂量增大而升高,肝脏FFA在4 mg/kg组水平显著升高。PPARα蛋白表达随FPN染毒剂量增大而降低,ACC蛋白在1 mg/kg组表达下降。3.FPN对脂肪组织脂质代谢的作用1)ND小鼠BAT、SWAT和EWAT细胞形态在4 mg/kg组可见脂肪细胞空腔增大,脂肪细胞体积较对照组稍大。4 mg/kg FPN组体温相较对照组明显下降,EWAT的DNA content在1 mg/kg组显著下降。2)HFD小鼠BAT、SWAT和EWAT细胞形态随FPN暴露浓度增大,脂肪细胞空腔增大越显著,脂肪细胞体积越大。BAT脏器系数在4 mg/kg FPN组下降,1和4 mg/kg FPN组体温相较对照组明显下降;EWAT的DNA content指数在0.25和1 mg/kg组显著升高;SWAT的DNA content指数在1和4 mg/kg FPN组显著下降。结论:1.FPN暴露可以增加小鼠2型糖尿病风险,这可能是因为FPN降低了胰岛素敏感性,同时诱发糖异生增加,进而引起高血糖症,且在高脂饮食条件下,效应更显著。2.FPN暴露通过影响ACC、PPARα等脂质代谢关键基因的表达,来诱发血清高脂血症和肝脏甘油三酯蓄积,诱发NAFLD,且在不同饮食下,FPN的作用机制不同。3.FPN对肥胖症的效应在常规饮食下并不显著,在高脂饮食条件下虽然体重增重效益不明显,但体脂肪比例增加,有诱导肥胖的潜能。
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