江南大学 食品科学与技术国家重点实验室,江南大学食品学院的罗婷玉、杨玉辉、乐国伟*等人以C57BL/6J小鼠为研究对象,利用高脂饮食诱导肥胖模型,探究蛋氨酸限制(MR)对高脂饮食诱导的小鼠胰腺保护作用,为肥胖、IR以及糖尿病人群的饮食策略提供新的思路和参考依据。
1、MR对肥胖小鼠体质量、采食量和能量摄入的影响
将210 只雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照组(CON,0.86%(质量分数,下同)蛋氨酸+4%脂肪)30 只和高脂饮食组(HF,0.86%蛋氨酸+20%脂肪)180 只。10 周后,120 只成功诱导肥胖模型的小鼠随机分为HF组、高脂饮食+蛋氨酸限制组(HF+MR,0.17%蛋氨酸+20%脂肪)、恢复正常饮食组(C*,0.86%蛋氨酸+4%脂肪)、恢复正常饮食+蛋氨酸限制组(C*+MR,0.17%蛋氨酸+4%脂肪)。
与CON组小鼠相比,HF组小鼠体质量显着增加(P<0.05);HF+MR组小鼠体质量显着低于HF组小鼠(P<0.05);C*组小鼠体质量停止增长,并在16 周后出现下降趋势;与C*组小鼠相比,C*+MR组小鼠体质量显着降低(P<0.05)。
2、MR对肥胖小鼠血糖、胰岛素水平、HOMA-IR和口服糖耐量的影响
8~24 周,与CON组小鼠相比,HF组小鼠空腹血糖水平显着增加(P<0.05);与HF组小鼠相比,HF+MR组小鼠以及C*组小鼠空腹血糖水平显着降低(P<0.05);与C*组小鼠相比,C*+MR组小鼠空腹血糖水平显着下降(P<0.05);尽管HF+MR组小鼠血糖水平高于C*+MR组,但在8 周后无显着性差异。同CON组小鼠相比,HF组小鼠空腹胰岛素水平在8、16 周和24 周显着上升(P<0.05);与HF组小鼠相比,HF+MR组小鼠空腹胰岛素水平在8、16 周和24 周均显着下降(P<0.05);C*组小鼠与C*+MR组小鼠空腹胰岛素水平无显着性差异;此外,24 周时,HF+MR组小鼠与C *+MR 组小鼠空腹胰岛素水平无显着性差异。
3、MR对肥胖小鼠胰腺组织形态的影响
CON组小鼠胰岛呈圆形,胞浆界限清晰,胰岛β细胞大小一致,核染色质清晰;与CON组相比,HF组胰岛β细胞形态不一,胞浆界限不清晰;与HF组小鼠相比,HF+MR组、C*组以及C*+MR组小鼠胰岛胞浆略有不均匀,但胞浆界限清晰。
4、MR对肥胖小鼠血浆氧化还原状态的影响
在16 周和24 周,HF组小鼠较CON组血浆GSH-Px水平显着下降(P<0.05),HF+MR组小鼠血浆GSH-Px水平较HF组小鼠显着增加(P<0.05);C*、HF+MR组与C*+MR组小鼠GSH-Px水平无显着性差异。HF+MR组小鼠血浆GSH/GSSG较HF组小鼠在8、16 周和24 周时显着增加(P<0.05);C*+MR组小鼠较C*组小鼠GSH/GSSG在8 周显着增加(P<0.05),16 周和24 周无显着性差异。
5、MR对肥胖小鼠胰腺氧化还原状态的影响
CON组、HF组、HF+MR组小鼠胰腺GSH水平3 个周期均无显着性差异;16 周及24 周时,C*+MR组小鼠GSH水平比C*组小鼠显着下降(P<0.05)。与CON组小鼠相比,HF组小鼠胰腺GSH/GSSG从16 周开始显着下降(P<0.05);HF+MR组小鼠胰腺GSH/GSSG较HF组小鼠在24 周显着增加(P<0.05),且与C*+MR组小鼠无显着性差异。16 周及24 周时,HF组小鼠较CON组小鼠胰腺T-AOC显着降低(P<0.05),HF+MR组小鼠较HF组小鼠胰腺T-AOC显着增加(P<0.05);8 周时,C*+MR组小鼠较C*组小鼠胰腺T-AOC显着增加(P<0.05),16 周及24 周时无显着性差异。
6、MR对肥胖小鼠血浆和胰腺H2S水平以及胰腺H2S合成相关基因表达的影响
16 周及24 周,HF组小鼠血浆以及胰腺H2S水平较CON组小鼠显着下降(P<0.05),HF+MR组小鼠血浆以及胰腺H2S水平较HF组小鼠显着增加(P<0.05);C*组、HF+MR组与C*+MR组小鼠血浆H2S水平无显着差异;8 周时,C*+MR组比C*组小鼠胰腺H2S水平显着上升(P<0.05),16 周及24 周无显着性差异。16 周及24 周,HF组小鼠胰腺CBS mRNA表达量较CON组小鼠显着下降(P<0.05);8 周和16 周HF+MR组小鼠胰腺CBS mRNA表达量较HF组显着增加(P<0.05);8 周及24 周,C*+MR组较C*组小鼠CBS mRNA表达量显着增加(P<0.05)。
7、MR对肥胖小鼠胰腺内质网应激相关基因表达的影响
HF组小鼠较CON组小鼠CHOP、IRE1-α和Xbp-1 mRNA表达量呈上升趋势,其中CHOP基因表达量在3 个周期均显着增加(P<0.05),IRE1-α和Xbp-1表达量均在16 周及24 周显着增加(P<0.05);HF+MR组小鼠较HF组小鼠CHOP、IRE1-α和Xbp-1表达量呈下降趋势,其中CHOP基因表达量在3 个周期均显着降低(P<0.05),IRE1-α和Xbp-1表达量均在16 周及24 周显着降低(P<0.05);与C*组、HF+MR组小鼠相比,C*+MR组小鼠CHOP、IRE1-α和Xbp-1 mRNA表达量无显着性差异;Bip mRNA表达量在不同组小鼠中均无显着性差异。
讨论
饮食MR能够改善高脂饮食诱导的肥胖小鼠胰腺组织内质网应激和氧化还原状态失衡,减少胰腺组织细胞凋亡,进而缓解胰腺组织损伤,促进胰腺胰岛素分泌,从而起到改善肥胖小鼠IR和血糖水平的作用。本研究从饮食的角度为改善长期肥胖诱导的IR以及胰腺损伤提供了新的思路。