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前言:
近年来,随着社会的发展及生活条件的改善,儿童肥胖率呈持续上升趋势,同西方社会一样,肥胖已成为危害我国人口健康的主要公共卫生问题。肥胖病因及发病机制目前尚不十分清楚,传统观点认为肥胖的主要起因是热量摄入过多、运动较少,导致过多能量转变成脂肪组织。最近大量动物实验显示:发育关键期暴露环境内分泌干扰物(environmental endocrine disrupters,EEDs)与日后肥胖发生有关,少数人群研究揭示机体暴露EEDs能增加糖尿病和心脑血管疾病发生的危险性。EEDs是存在于环境中的一大类外源性化学物质,大多具有拟雌激素样作用,能够破坏机体内环境的协调和稳定。因此,有关EEDs对肥胖及健康的影响及相关机制的研究成为热点之一。
双酚A(Bisphenol A,BPA)是一种重要的化工原料,是聚碳酸脂塑料和环氧树脂生产的关键单体,广泛用于塑料生产,如婴儿奶瓶、食品和饮料罐的内壁表层中,人体在正常情况下有广泛的接触机会。BPA是一种EEDs,其化学结构与雌激素类似,具有弱的雌激素活性,系环境雌激素的一种。BPA能与雌激素竞争雌激素受体(estrogen receptor, ER)(包括ERα和ERβ),ER活化后进入细胞核,与DNA上雌激素反应元件相结合,调节靶基因的转录,使许多蛋白表达。BPA还可与胰腺β细胞质膜上的非经典膜雌激素受体(ncmER)结合。
人群研究显示,被调查者尿中BPA的浓度与肥胖、糖尿病的发生率存在正相关关系。动物实验也证实了BPA可以通过与机体内雌激素受体结合的方式,干扰胰岛β细胞的分泌功能,引起葡萄糖代谢紊乱。BPA可以由母体经胎盘和乳汁传递给子代,扰乱子代的正常发育。目前,BPA的研究多集中在胚胎发育、神经发育、生殖系统、免疫系统和肿瘤发生等方面,对糖代谢影响的研究比较少,而且BPA的作用机制尚需进一步研究。为进一步探讨发育早期暴露BPA对青春期子代大鼠体重和糖代谢的影响及作用机制,本研究通过动物实验,对孕期和哺乳期母鼠采用自由饮水的方式暴露BPA,检测青春期不同性别大鼠体重、空腹血糖、胰岛素、脂联素水平和脂肪组织脂联素基因表达水平,探讨BPA对体重和糖代谢的影响及机制,为进一步探讨BPA与肥胖及糖尿病的关系及机制提供科学依据,为有效防治肥胖开辟一个新的思路。
研究目的:
通过动物实验,探讨发育早期暴露低剂量BPA与肥胖、胰岛素抵抗的关系及对脂联素的影响,为进一步探讨肥胖和糖尿病的原因及机制提供科学依据。
实验方法:
选择清洁剂SD大鼠45只,其中,雌性大鼠30只,体重200-250g;雄性大鼠15只,体重250-350g,购于中国医科大学动物中心。雌雄SD大鼠分笼饲养,适应性喂养7天后。每日晚8时按雌:雄比例为2∶1合笼交配,次日清晨对雌性大鼠阴道涂片检查精子,凡查到精子的雌性大鼠定为妊娠第0天(gestation day0,GD0)。将在2周内妊娠的母鼠随机分成2组,分别为对照组(含1%乙醇的水)和实验组(1 mg/L),每组6只,单笼饲养,实验组大鼠从妊娠第6天(GD6)至哺乳期结束(即仔鼠出生后第21天)采用自由饮水方式进行染毒,每天记录大鼠饮水量,并新配制相应浓度的BPA溶液。断乳后饮用正常水,继续喂养30天。每周称量并记录子代大鼠体重,每天记录摄食量和饮水量。实验结束时大鼠腹主动脉采血,分离血清。取肝、肾和生殖器及生殖器周围脂肪并称重。测定血清血糖、胰岛素、脂联素水平和脂肪组织脂联素mRNA的表达水平。
实验结果:
1、BPA暴露对母鼠孕期和哺乳期体重增量、摄食量和饮水量的影响
在整个孕期期间,与对照组比较,实验组孕鼠的平均体重增量、平均摄食量和平均饮水量没有明显差异(P>0.05)。在哺乳期,实验组母鼠的平均体重增量、平均摄食量和平均饮水量与对照组比较均没有明显差异(P>0.05)。
2、BPA暴露对哺乳期子代大鼠体重的影响
与对照组比较,实验组子代大鼠出生体重增加(P<0.05);第7天和21天实验组子代雌性大鼠体重高于对照组(P<0.05),但实验组子代雄性大鼠体重与对照组比较没有明显差异(P>0.05)。
3、BPA暴露对断乳后子代大鼠体重的影响
与对照组比较,断乳后实验组子代大鼠体重均高于对照组,但实验组子代雄性大鼠在断乳后第三周差异才有统计学意义(P<0.05),因此,我们认为实验组子代雌性大鼠较子代雄性大鼠更敏感。
4、BPA暴露对子代大鼠主要脏器系数及生殖器周围脂肪系数的影响
与对照组比较,实验组子代雌性大鼠的肝脏系数和生殖器周围脂肪系数增加,差异有统计学意义(P<0.05),而肾脏系数和生殖器系数(子宫+卵巢)没有显著性差异(P>0.05);与对照组比较,实验组子代雄性大鼠肝脏系数和肾脏系数均高于对照组,生殖器周围脂肪系数均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),而生殖器系数(睾丸+附睾)没有显著性差异(P>0.05)。
5、BPA暴露对子代大鼠空腹血糖、胰岛素和血清ADP水平的影响
与对照组比较,实验组子代雌性大鼠空腹血糖、胰岛素水平及胰岛素抵抗指数均增高,差异有统计学差异(P<0.05);实验组子代雄性大鼠空腹血糖、胰岛素水平及胰岛素抵抗指数与对照组比较均没有明显差异(P>0.05)。实验组子代大鼠血清ADP水平低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。
6、BPA暴露对子代大鼠生殖器周围脂肪组织ADP mRNA表达水平的影响
与对照组比较,实验组子代雌性和雄性大鼠生殖器周围脂肪组织ADP mRNA表达低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:
1、发育早期暴露低剂量双酚A对青春期大鼠体重影响有性别差异;双酚A使子代雌性大鼠出生体重明显增加,并一直持续至青春期;使子代雄性大鼠体重从断乳后第三周开始明显增加。
2、发育早期暴露低剂量双酚A可引起青春期雌性大鼠糖代谢紊乱,出现胰岛素抵抗现象,对雄性大鼠没有明显影响。
3、发育早期暴露低剂量双酚A可明显使青春期大鼠血清脂联素和脂肪组织脂联素mRNA表达下降。