肥胖是目前威胁人类健康的疾病之一,它可导致相关并发症的日益流行,如胰岛素抵抗(Insulin resistance,IR)、非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver diseases,NAFLD)和2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)等。在全球范围内,肥胖的患病率呈上升趋势。目前在我国,最新的流行病学调查显示肥胖的患病率存在地理差异,高海拔地区肥胖的患病率明显低于平原地区。国外也有类似报道,海拔3000 m以上的超重和肥胖的患病率明显低于海拔500 m以下的肥胖的患病率,超重和肥胖的患病率与海拔呈负相关。胰岛素抵抗是肥胖最常见的并发症之一,越来越多的研究表明线粒体功能紊乱和胰岛素抵抗之间存在密切的关系。骨骼肌是胰岛素作用的重要靶器官,骨骼肌线粒体功能紊乱,可导致糖脂代谢的异常,诱发糖脂毒性,进一步影响能量代谢的信号通路。NAFLD是肥胖的又一常见并发症,大量的研究表明,肝脏线粒体在NAFLD发病过程中起着非常重要的作用。胰岛素抵抗可使FFAs进入肝细胞,增加肝内FFAs的合成,如FFAs氧化不完全,导致肝脏脂肪变性。肝脏脂肪变性使肝脏容易发生线粒体功能障碍,导致脂质代谢失衡,活性氧的产生增多等。单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)是机体的能量传感器,调节能量代谢和维持线粒体稳态,AMPK激活可促进线粒体生物合成和脂肪酸氧化。基于以上研究,本文分别探讨高海拔低氧肥胖小鼠体重、胰岛素敏感性、脂代谢、骨骼肌线粒体功能以及肝脏线粒体功能改变的机制,进一步说明高海拔低氧对肥胖相关的代谢性疾病的影响。第一部分高海拔低氧对肥胖小鼠体重、胰岛素敏感性及脂代谢的影响目的:探讨不同海拔下肥胖小鼠体重的变化、胰岛素敏感性以及脂代谢的改变。方法:将60只C57BL/6J雄性小鼠随机分为四组:对照组(Control)组(海拔50 m),高海拔低氧(CHH)组(海拔4300 m),高脂饮食(HFD)组(海拔50 m),高海拔低氧高脂饮食(HFD-CHH)组(海拔4300 m),每组15只。Control组和CHH组给予普通饲料喂养(能量占10%)。HFD组和HFD-CHH组给予高脂饲料喂养(能量占60%),饲养时间8周。每周测体重及食物摄入量,8周后禁食行葡萄糖耐量及胰岛素耐量,测血常规、空腹血清胰岛素、甘油三酯及游离脂肪酸,计算HOMA-IR指数,分离附睾周围内脏脂肪组织称重并行HE染色,观察镜下脂滴的大小。结果:与Control组比较,高海拔低氧组(CHH组)8周体重、葡萄糖耐量、胰岛素敏感性、甘油三酯及游离脂肪酸、HOMA-IR均无明显变化。而高海拔低氧高脂饮食诱导的肥胖小鼠(HFD-CHH)较平原肥胖小鼠(HFD)比较:8周后体重下降,葡萄糖耐量及胰岛素耐量改善,甘油三酯及游离脂肪酸下降,HOMA-IR指数下降。结论:高海拔低氧可以减轻高脂饮食诱导的肥胖小鼠体重,改善胰岛素敏感性及脂代谢。第二部分高海拔低氧对肥胖小鼠骨骼肌线粒体功能及胰岛素信号通路的影响目的:探讨高海拔低氧下肥胖小鼠骨骼肌线粒体功能的改变及其对胰岛素信号通路的影响。方法:上述四组小鼠饲养8周后,现场取材,对骨骼肌组织分离肌纤维透化行线粒体呼吸功能测定。运用形态学及分子生物学实验手段,观察骨骼肌组织镜下脂质沉积及电镜下线粒体结构及数量的改变,测定骨骼肌组织P-AMPK表达水平、脂质含量、脂代谢相关基因及线粒体生物合成、胰岛素信号通路相关因子AKT的表达水平。结果:高海拔低氧高脂饮食诱导的肥胖小鼠与平原肥胖小鼠比较:骨骼肌组织脂质沉积减轻,AMPK被激活,线粒体生物合成功能改善,骨骼肌组织线粒体对O2利用度增高、线粒体活性增高,促进胰岛素信号通路AKT的表达。结论:高海拔低氧通过改善高脂饮食诱导的肥胖小鼠骨骼肌线粒体的功能、减轻脂质沉积,促进胰岛素信号通路相关的AKT的表达。第三部分高海拔低氧对肥胖小鼠肝脏线粒体功能及脂质沉积的影响目的:探讨高海拔低氧下肥胖小鼠肝脏线粒体功能的改变及其脂质沉积的影响。方法:上述四组小鼠饲养8周后,现场取材,肝脏匀浆行线粒体呼吸功能测定。运用形态学及分子生物学实验手段,观察肝脏组织镜下脂质沉积的变化,检测肝脏组织P-AMPK的表达水平、脂质含量以及脂代谢相关基因的变化,测定线粒体呼吸控制率、偶联率及线粒体生物合成通路相关基因、线粒体DNA的含量、ROS等相关指标。结果:高海拔低氧高脂饮食诱导的肥胖小鼠肝脏组织脂质沉积减轻,AMPK被激活,脂肪酸氧化增强,线粒体生物合成功能改善,线粒体活性及氧气利用程度增高,抗氧化能力增强。结论:高海拔低氧改善肥胖小鼠肝脏线粒体功能,改善脂质沉积。