芝麻酚对高脂高果糖膳食诱导小鼠脑部胰岛素抵抗和认知功能障碍的干预作用

摘要

随着社会经济增长，人民生活水平提高，以高脂高果糖饮食模式为代表的高热能膳食已成为国际盛行的饮食模式。由此引发的肥胖、糖尿病以及认知功能障碍等健康问题日益受到人们的重视。利用果蔬、粮食油料等食品原料中的功能成分对肥胖等慢性病进行干预已成为食品营养学领域的研究热点。芝麻酚（Sesamol）是传统油料作物芝麻中的一种木脂素类营养组分，具有抗氧化、降血脂、抗炎和神经保护等生理活性，但其对高热能膳食诱导的脑认知功能紊乱的作用机制鲜有报道。故本试验旨在探究芝麻酚对高脂高果糖(High fat and high fructose diet,HFFD)的“西方”膳食模式引起的中枢神经系统胰岛素抵抗和学习记忆障碍的干预作用，并进一步探究其潜在分子机制。主要研究内容如下:　　(1)试验采用C57BL/6J小鼠，随机分为Control、HFFD和HFFD+Sesamol组，在饮用水中加入芝麻酚(0.05％，w/v)。研究发现，芝麻酚可以抑制HFFD引起的体重、肝脏增加，以及血糖、胰岛素水平和HOMA-IR值升高。Morris水迷宫行为学测试发现芝麻酚可改善HFFD引起的学习记忆能力障碍;H&E、DAPI染色以及BrdU/NeuN免疫荧光双标实验结果表明，芝麻酚可减少HFFD引起的小鼠神经元损伤，促进大脑海马区神经发生;此外，芝麻酚可上调小鼠脑部ERK/CREB/BDNF分子通路，增加神经营养因子的mRNA和蛋白表达。　　(2)探讨芝麻酚干预HFFD引起的认知功能紊乱与脑部胰岛素信号通路的应答关系，发现芝麻酚可以通过刺激胰岛素信号相关通路IRS-1/AKT，增加GLUT4的mRNA和蛋白表达，以及Sirt1/PGC-1α线粒体生物合成通路的mRNA表达，从而促进脑部能量代谢。同时，芝麻酚还刺激IRS-1/AKT分子通路下调神经元死亡信号通路中GSK-3β和JNK的蛋白表达，降低炎症因子TNF-α和IL-1β的mRNA表达。　　(3)采用芝麻酚干预100mmol/L葡萄糖诱导的SH-SY5Y神经细胞，发现芝麻酚可通过IRS-1/AKT分子通路上调胰岛素信号，缓解高糖诱导SH-SY5Y神经细胞的内DCF和H2O2含量增加，以及线粒体膜电势降低。　　本实验预揭示芝麻酚对西方膳食模式引起的脑部胰岛素信号通路的调节机制，以及芝麻酚对脑部学习记忆功能和神经营养因子的改善作用，为芝麻酚新型功能性食品的开发与应用提供理论基础。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 肥胖

1．1．1 肥胖的影响因素

1．1．2 肥胖与慢性疾病

1．2 胰岛素抵抗

1．2．1 胰岛素信号通路的分子机制

1．2．2 肥胖与脑胰岛素抵抗

1．3 肥胖与脑认知

1．3．1 神经营养因子

1．3．2 神经发生

1．3．3 神经细胞凋亡

1．3．4 脑能量代谢

1．4 芝麻酚研究进展

1．4．1 芝麻酚简介

1．4．2 芝麻酚结构和性质

1．4．3 芝麻酚的功能活性

1．5 研究意义与内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 芝麻酚对HFFD诱导小鼠脑认知功能紊乱及神经营养因子的改善作用

2．1 技术路线

2．2 材料与方法

2．2．1 实验动物

2．2．2 材料与试剂

2．2．3 仪器与设备

2．2．4 试验方法

2．3 结果与分析

2．3．1 芝麻酚对HFFD诱导小鼠IR的生理指标的影响

2．3．2 芝麻酚对HFFD诱导小鼠脑学习记忆损伤的影响

2．3．3 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠脑神经元损伤的影响

2．3．4 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠脑海马区神经发生的影响

2．3．5 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠脑神经营养因子表达降低的影响

2．4 小结与讨论

第三章 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠脑胰岛素抵抗的干预作用及分子机制研究

3．1 材料与方法

3．1．1 材料与试剂

3．1．2 仪器与设备

3．1．3 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠脑胰岛素抵抗的影响

3．2．2 IRS-1／AKT介导芝麻酚干预JNK、OSK-3β调节神经细胞凋亡

3．2．3 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠脑线粒体生物合成的影响

3．2．4 芝麻酚对HFFD诱导肥胖小鼠神经炎症因子的影响

3．3 小结与讨论

第四章 芝麻酚对高糖诱导SH-SY5Y细胞胰岛素信号通路损伤的干预作用及分子机制

4．1 材料与方法

4．1．1 试验用细胞株

4．1．2 材料与试剂

4．1．3 仪器与设备

4．1．4 试验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 芝麻酚和葡萄糖对SH-SY5Y细胞活力的影响

4．2．2 芝麻酚对高葡萄糖诱导SH-SY5Y细胞凋亡的影响

4．2．3 芝麻酚对高葡萄糖诱导SH-SY5Y细胞胰岛素信号损伤的影响

4．2．4 芝麻酚对高葡萄糖诱导SH-SY5Y细胞氧化应激的影响

4．2．5 芝麻酚对高葡萄糖诱导SH-SY5Y细胞线粒体功能损伤的影响

4．3 小结与讨论

第五章 结论、创新点与展望

5．1 结论

5．2 讨论

5．3 创新点

5．4 展望

参考文献

致谢

作者简介