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目的:高脂血症是指血浆中各项脂质指标浓度水平超过机体正常范围,也称为血脂异常。高脂血症是动脉粥样硬化及冠心病等重大心脑血管疾病的潜在致病因素和独立危险因素。防治高脂血症对控制心脑血管疾病的发病率、致残率、死亡率和提高治愈率具有非常重要的现实意义。近几年的研究发现,一些基因的表达失衡,使血脂代谢的受体、载脂蛋白或酶发生异常改变,脂蛋白的合成、转运和代谢过程出现紊乱,从而导致血脂代谢过程异常,血脂水平升高。低密度脂蛋白受体(Low-density lipoprotein receptor,LDLR)是一种镶嵌在肝细胞膜有被小窝内,且在肝脏组织表达最为丰富的膜糖蛋白,在正常的机体脂质代谢过程中,其主要功能是结合并摄取血液循环中大部分富含胆固醇的低密度脂蛋白(Low density lipoprotein,LDL)进入细胞内,用以进行固醇类激素、细胞增殖和胆汁酸盐等的合成,这一过程被称为LDLR途径(LDLR pathway)。自2003年Seidah等发现前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)以来,越来越多的证据显示,PCSK9结合LDLR的表皮生长因子结构域(epidermal growth factor,EGF),其作用是促使LDLR与其共同内化,转运至溶酶体中降解,从而使LDLR无法再回到细胞膜表面发挥作用,PCSK9被认为在胆固醇代谢环节中发挥关键作用,因此受到越来越多的关注。肝脏核因子1α(hepatic nuclear factor 1,HNF1α)位于人类第12号染色体上,广泛表达于肝脏、肾脏、小肠和胰岛,在脂类代谢,解毒作用及碳水化合物的合成和储藏等方面都发挥极其重要的作用。研究发现HNF1α结合位点位于PCSK9近端启动子,对PCSK9的基因转录具有重要激活作用,且二者有协同作用,对PCSK9基因有正向调节作用。有氧运动(aerobic exercise)是指在有氧代谢下(氧气充分供应机体)的情况下进行的耐力运动锻炼,目的在于有效地增强心肺耐力,加强机体的呼吸系统(肺部)、血液循环系统(心脏)、消化系统(肠胃)等组织器官的活动,使全身得到充沛的营养与氧气提供。有氧运动包括诸多种类,如游泳、慢跑、太极拳、瑜伽等等。有氧运动具有许多功能和益处,如降压、降血糖、有效系统地降低体重、降血脂等。关于有氧运动降低机体血脂水平的作用已有共识,动物和人体实验研究都表明,适度有效的有氧运动可以有效降低血清中的总胆固醇(Total cholesterol,TCHO)、低密度脂蛋白胆固醇(Low density lipoprotein cholesterin,LDL-C)、甘油三酯(Triglyceride,TG)浓度,同时高密度脂蛋白胆固醇(High density lipoprotein cholesterol,HDL-C)浓度相对增加。然而截止目前,关于有氧运动在降低血脂、维持血脂平衡中的作用机制还不完全明了。因此本研究提出假设,有氧运动是否可以通过影响HNF1α基因的表达正向调控PCSK9基因,从而调节肝脏中LDL受体的表达水平,最终维持和调节高脂血症机体的血脂,使其达到平衡。为此,我们设计了本实验:首先构建高脂血症C57BL/6J小鼠模型,并在建模过程中加入有氧运动干预(跑台运动),由此分析有氧运动在高脂血症形成与发展过程中的作用和影响,观察有氧运动对不同分组的小鼠肝脏中HNF1α、PCSK9、LDLRm RNA和蛋白表达量的影响,并分析其相关关系。方法:1.通过喂以高脂饲料和加入小鼠跑台运动,促进高脂血症及有氧运动小鼠模型的建立,并检测各组小鼠高脂饲养第四周末(4W)、第八周末(8W)、第十二周末(12W)时的体重和血脂水平。2.以6%坡度、26m/min、50min的模式,每周六天进行跑台运动,构建有氧运动小鼠模型,并检测各组小鼠有氧运动干预第四周末(4W)、第八周末(8W)时的体重和血脂水平。3.十二周所有干预结束后,取各组小鼠肝脏组织进行病理学镜下检测,并检测肝脏组织中HNF1α、PCSK9、LDLR基因的m RNA和蛋白表达量。结果:1.在高脂喂养第8周末(运动第4周末)时,与正常对照组(NC组)相比较,高脂喂养模型组(M组)的小鼠体重高于正常对照组,血清中LDL-C、TCHO和TG水平明显增加,HDL-C水平则降低(p<0.05);与高脂模型组(M组)相比,高脂加有氧运动干预组(ME组)的小鼠体重较之减少,血清中TG、LDL-C和TCHO水平明显下降,HDL-C水平也有所升高(p<0.05);正常+有氧运动组(NE组)相比较正常对照组(NC组)未见有统计学显著性差异(p>0.05)。2.在高脂喂养第12周末(运动第8周末)时,与正常对照组(NC组)相比较,高脂模型组(M组)的小鼠体重显著高于NC组,血清中LDL-C、TCHO和TG水平显著增加,HDL-C水平同时减少(p<0.05);与高脂模型组(M组)相比,高脂加有氧运动组(ME组)小鼠体重降低,血清中LDL-C、TCHO和TG水平明显有所降低,且HDL-C水平升高(p<0.05);正常加有氧运动组(NE组)与NC组相比,正常加有氧运动组的小鼠体重下降具有显著性差异(p<0.05),血脂水平未见明显显著性差异(p>0.05)。3.NC组肝细胞形态正常,胞核清晰明显,肝细胞以中央静脉为中心向周围呈索排列,较规则、致密,有少量小脂滴;NE组与NC组相比未见明显异常;M组肝细胞结构不完整,肿胀明显,排列松散不整齐,肝组织结构中有大量空泡样细胞,可见明显脂滴,点状坏死部分偶见,视野里布满脂肪变性的细胞;ME组肝细胞脂肪化程度明显轻于M组,可见少量脂滴,肿胀程度也较M组轻,视野中可见正常结构肝脏细胞。4.与NC组相比,M组小鼠肝脏中HNF1α和PCSK9的m RNA表达明显增加,LDLR的m RNA表达则显著减少,三种差异均有统计学显著性(p<0.05);与M组相比,ME组小鼠肝脏中HNF1α、PCSK9的m RNA表达明显减少,LDLR的m RNA水平显著增加,三种差异均有统计学显著性(p<0.05);正常+有氧运动组与正常对照组相比无统计学显著性的差异。5.与NC组相比,M组小鼠肝脏中HNF1、PCSK9的蛋白表达增加,LDLR蛋白表达则明显减少,三种差异均有统计学显著性(p<0.05);与M相比,ME组小鼠肝脏中HNF1α、PCSK9的蛋白表达明显降低,LDLR蛋白表达则显著增加,三种差异均具有统计学显著性(p<0.05);NE组与组相比未有统计学显著性的差异。结论:1.有氧运动可延缓高脂血症发展过程,有恢复血脂水平和肝脏病理结构的作用;2.有氧运动干预后,高脂血症小鼠模型肝脏中HNF1α、PCSK9表达减少,LDL受体表达上调;3.HNF1α-PCSK9-LDLR通路可能是有氧运动改善血脂水平作用的信号途径。