甜菜碱改善肥胖小鼠糖脂代谢的作用及对相关miRNA表达的影响

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目前,肥胖仍然是威胁人们生命健康的重要公共问题之一。研究表明,甜菜碱具有降脂减肥作用,可逆转非酒精性脂肪肝、酒精性脂肪肝疾病。甜菜碱已是临床上治疗高同型半胱氨酸血症的药物,同时作为饲料添加剂用来提高畜产品质量,使用已经超过60年。目前关于甜菜碱与调控糖脂代谢相关miRNA的关系尚未见研究报道。本文拟建立肥胖小鼠动物模型,分析甜菜碱对肥胖小鼠糖脂代谢的改善作用,并尝试研究甜菜碱影响糖脂代谢与相关miRNA表达的关系。利用高脂饮食喂养构建肥胖小鼠动物模型。昆明小鼠随机分5组:基础饲料喂养空白对照组(NC),基础饲料甜菜碱干预组(NC+Betaine),高脂饮食组(HFD),高脂饮食甜菜碱干预组(HFD+Betaine)和高脂饮食二甲双胍干预组(HFD+Metformin)。NC+Betaine和HFD+Betaine组小鼠每日灌胃甜菜碱120mg·(kg·BW)-1,HFD+Metformin组小鼠每日灌胃二甲双胍200mg·(kg·BW)-1,灌胃4周,期间每周测定小鼠空腹血糖(FBG),4周后测定小鼠口服葡萄糖耐量(OGTT)、胰岛素耐量(ITT),并采用生理生化试剂盒测定小鼠血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、空腹胰岛素(FINS)、胰高血糖素(GC)的含量、肌肉和肝脏糖原的储存,运用HE染色法和油红O染色法观察小鼠脂肪组织及肝组织病理学变化,评估甜菜碱对肥胖小鼠糖脂代谢的改善作用。最后结合实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR)检测小鼠肝脏组织中与糖脂代谢密切相关的miRNA水平,使用靶基因预测数据库TargetScan和mi RDB对差异表达的miRNA的靶基因进行预测,进一步探讨甜菜碱调节小鼠糖脂代谢的miRNA机制。结果显示:(1)甜菜碱可以调节HFD小鼠糖脂代谢。与HFD组小鼠相比,甜菜碱干预组小鼠体重、脂肪重量、脂肪系数和肝脏重量显著降低,差异极其显著(p<0.001),肝脏系数显著降低,差异显著(p<0.05)。甜菜碱干预可降低肥胖小鼠血清T-C、TG、LDL-C含量,升高血清HDL-C水平,与HFD组小鼠相比差异极其显著(P<0.001)。此外,甜菜碱添加可以显著下调HFD小鼠FBG(p<0.001)、HOMA-IR和ISI(p<0.05),显著提高HFD小鼠肝糖原(p<0.01)和肌糖原(p<0.05)水平。(2)甜菜碱可以改善HFD小鼠肝脏脂肪积累和脂肪变性。脂肪组织HE染色显示,HFD组小鼠单个脂肪细胞明显变大,单位视野内脂肪细胞数量明显减少,补充甜菜碱可以减小HFD组小鼠脂肪细胞体积,增加脂肪细胞数量。肝脏组织HE染色显示,HFD组小鼠肝细胞出现脂肪浸润、脂肪空泡,甜菜碱干预可以改善小鼠肝脏脂肪变性。肝脏组织油红O染色显示,HFD组小鼠肝脏组织出现大面积的红染脂滴,HFD+Betaine组小鼠肝脏组织脂滴明显变少变小。(3)甜菜碱下调HFD小鼠miR-27a、miR-34a、miR-200b和miR-223的表达,升高miR-192的水平,使用靶基因预测数据库TargetScan和miRDB对差异表达的miRNA的靶基因进行预测,结果表明,miR-27a、miR-34a和mi R-200b的潜在靶基因分别为Hoxa 5,Nav 1和Jazf 1。甜菜碱通过降低肥胖小鼠体重、肝脏系数与脂肪系数,改善血脂异常,缓解糖耐量、胰岛素耐量,减少体内脂肪堆积,改善肝脏脂肪变性,降低FGB、FINS、HOMA-IR水平,提高HDL-C、ISI、肝糖原、肌糖原的水平,下调miR-27a、miR-34a、miR-200b和miR-223,上调mi R-192改善肥胖小鼠糖脂代谢。通过对差异表达的miRNA靶基因预测分析,miR-27a、miR-34a和mi R-200b潜在的靶基因分别是Hoxa 5、Nav1和Jazf 1。甜菜碱改善肥胖小鼠糖脂代谢可能与诱导miR-27a、miR-34a和miR-200b的表达,调控靶Hoxa 5、Nav 1和Jazf 1活性相关。
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