甜菜碱对大鼠机体脂肪代谢的影响及肝脂代谢机制研究

摘要

甜菜碱(Betaine)又称三甲基甘氨酸，是甘氨酸季胺衍生物，其分子式为C5H11O2N，是一种无毒的天然化合物。研究表明甜菜碱对于脂肪代谢有着突出的调控能力。但是甜菜碱对脂肪代谢的调控机制以及系统的体内碳代谢的网络调控通路仍没被揭示，还需要做深入系统的研究探索。本研究以SD大鼠为研究对象，探讨在低脂和高脂日粮条件下，甜菜碱对大鼠血液、肌肉及脂肪组织脂肪脂代谢的影响，重点研究甜菜碱对肝脏脂质代谢影响及机制。为动物机体甲基代谢的深入研究及甜菜碱的科学应用奠定理论基础。主要研究内容和结果如下:
　　选择32只4周龄SD大鼠，按体重相近的分组方法随机分成4组，每组8只。分别在低脂和高脂日粮条件下，灌胃生理盐水与甜菜碱，实验设计如下:基础日粮+生理盐水组、基础日粮+甜菜碱组、高脂日粮+生理盐水组和高脂日粮+甜菜碱组。生理盐水与甜菜碱按400mg/kg剂量于每日下午5:00定时灌胃，试验期为28天。饲养结束后，麻醉实验大鼠，摘除眼球进行采血，紧急脱臼法处死后迅速收集血清、肝脏、肌肉及脂肪组织用于后续的指标测定和分析。主要研究结果如下:
　　1、甜菜碱对生长及血液脂代谢相关指标的影响
　　饲喂低脂日粮和饲喂高脂日粮的两组，体重和饲料消耗水平从第二周开始添加甜菜碱组均高于没有添加甜菜碱组，但差异均不显著。高脂组血清甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸的含量均显著高于低脂组，说明高脂日粮增加了机体的负荷，高血脂现象显著。血清中卵磷脂与极低密度脂蛋白高脂组高于低脂组，添加甜菜碱组均高于对照组，表明添加甜菜碱增强了血清中脂肪的转运。饲喂低脂日粮和饲喂高脂日粮组两组内，添加甜菜碱组显著提高血清中成纤维细胞生长因子-21的水平(P＜0.05)。
　　2、甜菜碱对肌肉组织脂肪代谢相关指标的影响
　　高脂组饲粮中添加甜菜碱有增加肌肉组织内脂肪含量的趋势。添加甜菜碱后低脂组和高脂组肌肉中肉碱含量均显著升高(P＜0.05)，肌肉组织HE切片、油红O切片图以及阳性率数据分析可从直观和事实的角度说明高脂组添加甜菜碱有增加了肌肉内脂肪含量的趋势(P=0.06)。另外，添加甜菜碱后低脂组和高脂组肌肉中肉碱含量均显著升高，高脂组均显著高于低脂组，添加甜菜碱的低脂组和高脂组分别提高了9.4％、17.5％。饲喂低脂日粮组内添加甜菜碱可显著增加了肌肉中成纤维细胞因子-21的含量(P＜0.05)。
　　3、甜菜碱对脂肪组织脂肪代谢相关指标的影响
　　高脂组添加甜菜碱显著降低了脂肪组织中甘油三酯含量(P＜0.05)，显著增加了游离脂肪酸的含量(P＜0.05)。添加甜菜碱高脂组极显著提高了激素敏感脂肪酶的活性和肉碱棕榈酰转移酶1的酶活性(P＜0.05)。甜菜碱可增强脂肪组织中的脂肪动员，β-氧化氧化分解加强，减少脂肪组织的脂肪沉积，脂肪分解以游离脂肪酸的形式进去血清，为肌肉组织合成肌内脂肪提供充足底物。饲喂高脂膳食组内添加甜菜碱可显著提高了脂肪组织中成纤维细胞因子21的水平(P＜0.05)。
　　4、甜菜碱对肝脏脂肪代谢相关指标的影响
　　肝脏中甘油三酯含量高脂组均高于低脂组，其中高脂日粮的对照组肝脏中甘油三酯含量显著高于低脂组(P＜0.05)，说明高脂引起了肝脏内脂肪的大量堆积，高脂组添加甜菜碱可以显著降低肝脏中脂肪的含量。组织切片直观反映了甜菜碱减少脂肪堆积的现象，油红O阳性率分析结果成显著(P＜0.05)。无论是低脂组还是高脂组，添加甜菜碱后甜菜碱高半胱氨酸甲基转移酶酶活性显著增强(P＜0.05)，表明肝脏中的甲基代谢加强。同时，添加甜菜碱组与对照组相比卵磷脂水平也显著提高(P＜0.05)，因此增加了VLDL的分泌及对肝脏内脂肪的转运。
　　5、甜菜碱对肝脏脂肪代谢关键基因及调控元件FGF21表达的影响
　　饲喂低脂日粮组内添加甜菜碱显著提高了PPARa基因的表达(P＜0.05)，对其他基因表达的影响差异均不显著。饲喂高脂日粮组内添加甜菜碱显著提高了BHMT、PPARa、AMPK、CPT1的表达(P＜0.05)，而显著降低了SREBP-1c的表达(P＜0.05)。表明添加甜菜碱显著增强了肝脏内脂肪的氧化分解代谢，同时抑制了脂肪合成;从而达到降低脂肪肝的作用。饲喂低脂日粮和饲喂高脂日粮组两组内，添加甜菜碱组显著提高肝脏中成纤维细胞生长因子-21的水平(P＜0.05)，低脂组和高脂组分别提高了19.42％、17.92％。同时，肝脏中FGF21的基因表达和蛋白表达趋势相同，添加甜菜碱可显著提高FGF21的表达。
　　上述结果提示:甜菜碱对大鼠机体的脂质代谢产生了一定程度的影响，增强了血液中脂质的转运，高脂日粮组添加甜菜碱可增加肌肉组织内脂肪的含量，增强脂肪组织中的脂肪动员，显著降低肝脏中的脂肪堆积，增强肝脏内脂肪的氧化分解代谢，同时抑制了脂肪合成;BHMT、PPARa、AMPK、CPT1、SREBP-1c及FGF21基因在甜菜碱调控肝脏脂代谢中发挥重要作用。

目录

声明

致谢

主要英文缩略词

摘要

一 文献综述

1．1 甜菜碱的生物学功能

1．2 甜菜碱的抗脂肪肝效应和作用机制

1．3 甜菜碱和肝脏脂肪代谢关键因子

1．4 甜菜碱在动物生产中的应用

1．5 研究的目的、意义与内容

二 甜菜碱对大鼠血液、肌肉及脂肪组织脂肪代谢的影响

1．材料与方法

1．1 试验动物

1．2 试验材料

1．3 动物饲养试验

1．4 样品采集

1．5 指标测定

1．6 数据处理与分析

2．结果与分析

2．1 甜菜碱对大鼠体增重和饲料消耗的影响

2．2 甜菜碱对血液脂肪代谢相关指标的影响

2．3 甜菜碱对血液调控元件FGF21含量的影响

2．4 甜菜碱对肌肉组织脂肪代谢相关指标的影响

2．5 甜菜碱对肌肉组织调控元件FGF21的影响

2．6 甜菜碱对脂肪组织脂肪代谢相关指标的影响

2．7 甜菜碱对脂肪组织调控元件FGF21的影响

3．讨论

3．1 甜菜碱对大鼠体增重和饲料消耗的影响

3．2 甜菜碱对血液脂肪代谢相关指标的影响

3．3 甜菜碱对肌肉组织脂肪代谢相关指标的影响

3．4 甜菜碱对脂肪组织脂肪代谢相关指标的影响

三 甜菜碱对大鼠肝脏脂代谢影响及机制研究

1．材料与方法

1．1 试验动物

1．2 试验材料

1．3 动物饲养试验

1．4 大鼠正常肝脏细胞系BRL试验

1．5 样品采集

1．6 指标测定

1．7 数据处理与分析

2．结果与分析

2．1 甜菜碱对肝脏脂肪沉积的影响(切片)

2．2 甜菜碱对肝脏脂肪代谢相关指标的影响

2．3 甜菜碱对肝脏关键基因表达的影响

2．4 甜菜碱对肝脏中关键因子FGF21的影响

2．5 甜菜碱对大鼠正常肝脏细胞系BRL中关键基因表达的影响

3．讨论

3．1 甜菜碱对肝脏脂肪代谢相关指标的影响

3．2 甜菜碱对肝脏脂代谢关键基因表达的影响

3．3 甜菜碱对肝脏脂代谢关键因子FGF21的影响

3．4 甜菜碱对大鼠正常肝脏细胞系BRL中脂代谢关键因子的影响

四 提示、创新点及研究展望

1．提示

2．创新点

3．研究展望

参考文献