高铁日粮对小鼠肝脏糖代谢影响的研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mixiaoya2008
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葡萄糖作为机体的基础能量物质,参与机体众多生命过程,其水平会影响猪群健康以及猪肉品质。而肝脏作为产生内源性葡萄糖的主要器官,通过调控其自身葡萄糖的摄取及输出,影响机体糖代谢以及血糖水平。同时,肝脏在调控机体铁代谢方面具有重要作用。因此,本试验聚焦糖铁代谢枢纽—肝脏组织,通过建立小鼠肝脏高铁模型,探究高铁对糖代谢的影响,为通过铁营养水平调控猪群糖代谢进而提高猪群健康状态、猪肉品质提供理论依据。  试验一:高铁对小鼠肝脏糖代谢的影响  本试验以8周龄C57BL/6J小鼠为研究对象,通过饲喂高铁日粮以及常规日粮9周,比较了高铁对小鼠肝脏铁沉积以及铁摄取的影响。结果显示:饲喂高铁日粮①小鼠肝脏铁沉积水平提高3.5倍(p<0.001);②小鼠肝脏组织铁贮存基因FtH的表达水平提高0.95倍(p<0.01),上述结果表明小鼠肝脏高铁模型建立成功。  接下来探讨了高铁对小鼠机体糖代谢的影响。结果显示:饲喂高铁日粮①小鼠表现为瘦小,体重减少;②显著改善小鼠葡萄糖耐量(p<0.001);③提高小鼠胰岛素敏感性(p<0.001);④下调小鼠丙酮酸耐量(p<0.05),上述结果表明高铁可以提高机体对血糖的利用,提高组织胰岛素敏感性,下调机体糖异生水平。  进一步地,以肝脏组织为研究对象,探究了高铁对肝脏组织糖代谢的影响,并初步探讨了铁调控糖代谢的可能机制。结果显示:饲喂高铁日粮①肝脏组织糖输出相关基因G6PC在mRNA以及蛋白水平上的表达分别下降3.9倍,0.4倍(p<0.01),对PCK无显著影响(p>0.05),但仍有下降趋势;②肝脏葡萄糖摄取相关基因GLUT2的表达提高1.1倍(p<0.01);③肝脏糖原沉积水平增加0.6倍(p<0.01);④糖代谢相关基因的转录共激活因子PGC-1α的表达下降3.1倍(p<0.001),AMPK的活性下降0.6倍(p<0.01)。  以上结果表明:高铁会增强肝脏组织的糖摄取水平,增加肝脏的糖原沉积水平,下调肝脏组织的糖异生水平,同时这种糖代谢的改变是由转录共激活因子PGC-1α以及AMPK活性介导的。据此推测高铁有潜在的降血糖作用。  试验二:铁对大鼠肝脏细胞BRL-3A糖代谢的影响  试验一已经证明高铁对小鼠以及小鼠肝脏组织糖代谢能够产生影响。为了进一步确定铁是否直接影响肝脏糖代谢,排除机体其他因素对糖代谢的干扰,我们开展了细胞试验。  本次试验以大鼠肝脏细胞BRL-3A为研究对象,采用0,20,250μM的FeSO4处理12h以及24h,比较了不同处理间的细胞铁沉积水平,结果表明:20,250μMFeSO4处理12h以及24h,细胞铁沉积水平均高于相应baseline组(即0组),以上结果表明:BRL-3A细胞高铁模型成功建立。  接下来利用荧光标记葡萄糖类似物2-NBDG检测BRL-3A细胞葡萄糖摄取情况,结果表明:250μMFeSO4处理12h以及20,250μMFeSO4处理24h后,细胞糖摄取水平均显著高于相应basline组,表明高铁会增强BRL-3A细胞糖摄取能力,同时细胞的糖摄取能力呈现铁浓度依赖性以及时间依赖性。有趣的是,20μM FeSO4处理12h组糖摄取水平较12h baseline组没有发生改变(p>0.05),但此时细胞高铁模型已经建立,说明铁对BRL-3A细胞铁代谢的改变是先于糖代谢的。  此外,利用Western-Blot以及Immunofluorescence技术检测糖异生关键基因G6PC、PCK的表达,结果表明:①250μM FeSO4处理12h,24h时G6PC表达水平较baseline组下降0.5倍,0.6倍(p<0.01;p<0.05)同时,PCK表达水平下降1倍,1.6倍(p<0.05;p<0.01);②20μMFeSO4处理24h时PCK表达水平较baseline组下降0.5倍(p<0.05);③PCK以及G6PC基因的表达呈现时间节律性。  进一步地,通过检测转录共激活因子PGC-1α以及AMPK活性探究高铁影响肝脏糖代谢的可能机制,结果表明:①在250μMFeSO4处理12h时,AMPK活性显著低于baseline组(p<0.01),FeSO4处理时间超过12h后,AMPK活性较baseline组无显著差异(p>0.05);②在FeSO4处理时间超过12h后,PGC-1α表达水平较baseline组显著下降,而在处理时间低于12h时,FeSO4处理组PGC-1α表达水平较baseline组无显著差异。以上结果表明:AMPK在铁处理早期对糖异生水平起主导作用,PGC-1α在铁处理后期对糖代谢水平以及糖异生生物节律的调控起主导作用。  综上所述,高铁会增强小鼠肝脏组织糖摄取水平、糖原沉积水平,下调糖异生水平。此外,高铁会引起大鼠肝脏细胞BRL-3A糖摄取能力的增强,并引起BRL-3A细胞糖异生水平节律性下降。同时肝脏糖代谢的改变是通过下调AMPK活性和PGC-1α的表达实现的。
其他文献
垂穗披碱草(Elymus nutans)、羊茅(Festuca ovina)、冷地早熟禾(Poa crymophila)是青藏高原东缘常见优良牧草。实验根据三种牧草在群落中营养生态位的不同,通过不同光照、施肥水平下的刈割处理模拟放牧,了解三种常见禾草的生长状况及规律,从中探索青藏高原生境下,牧草的生活史对策,为草地综合管理提供科学依据。主要结论如下:1.三种牧草均存在生物量补偿,对干扰均为忍耐策略