硒的双刃剑作用—高硒日粮诱导母鼠和其子代糖代谢紊乱及富硒猪血清抑制人癌细胞增殖的研究

摘要

糖尿病和癌症作为常见疾病对人类健康产生着极大的威胁。硒作为人和动物的必需微量元素，主要是以硒蛋白的形式发挥作用，研究表明高硒具有抗癌作用，但过量的硒摄入可诱导动物发生胰岛素抵抗，因此硒在抗癌和诱导胰岛素发生中起着双刃剑的作用。探寻高硒及硒蛋白高表达在抗癌作用以及其诱发糖代谢紊乱的机理，对于硒营养的正确应用有着重要意义。在此本研究主要考察高硒日粮诱导对母鼠和其子代糖代谢的影响，同时探讨富硒猪血清对几种人癌细胞增殖的影响，以期为人和动物正确硒营养应用奠定理论基础。　　研究一 高硒日粮致母鼠和其子代糖代谢紊乱的机制研究　　前期研究发现GPX1过表达小鼠会发展为2型糖尿病症状，采用高硒饲粮(3mg/kg)会诱导大鼠妊娠糖尿病。在此，试验一主要探究高硒和GPX1基因型对小鼠妊娠糖尿病的影响。采用双因子试验设计，72只3种基因型OE、GPX-/-和WT的成年母鼠（年龄为2-6月），分别饲喂2种不同硒浓度的酵母提取物-蔗糖配制的日粮（添加0.4和1.0 mg Se/kg的亚硒酸钠），共6个处理，每组12只小鼠，试验周期从配种前3周到分娩后第21天。结果表明：基因型显著影响母鼠体重、空腹血糖、血浆胰岛素、葡萄糖耐受性和胰岛素耐受性。与WT和GPX1-/-母鼠相比，OE母鼠的体重、空腹血糖以及血浆胰岛素都有显著(P＜0.05)增高。与WT和OE比较，GPX-/-母鼠在妊娠末期D19ges的血浆胰岛素降低90%(P＜0.05)，以及血糖降低15%(P＜0.05)。OE母鼠在整个试验过程中的葡萄糖耐性和妊娠D19ges的胰岛素耐受性都有显著提高(P＜0.05)。高硒日粮诱导妊娠D19ges和分娩后D10ppWT和OE母鼠胰岛素上升(P＜0.05)，血糖下降(P＜0.05)。高硒诱导WT子代在12周龄是出现胰岛素抵抗和葡萄糖不耐性。此外，高硒日粮显著降低胰岛素合成和信号途径相关基因和蛋白在WT和OE母鼠胰岛细胞、肝脏以及肌肉的表达。研究结果表明：尽管高硒日粮未能诱导GPX1过表达母鼠出现妊娠糖尿病症状，但是GPX1基因敲除却降低了高硒诱导的糖代谢紊乱。　　试验一中结果显示GPX-/-母鼠在妊娠末期D19ges胰岛素下降90%，而血糖同时也有显著下降。在此，试验二主要探究妊娠末期GPX-/-母鼠糖代谢紊乱的机制。本试验为单因子试验，24只2种基因型GPX-/-和WT的成年母鼠（年龄为2-6月），饲喂酵母提取物．蔗糖配制的同粮（添加0.4 mg Se/kg的亚硒酸钠），共2个处理，每组12只小鼠，试验周期从配种前3周到妊娠末期D19ges。结果表明：和WT相比，用HPLC的方法测得GPX-/-母鼠妊娠末期D17ges的血浆胰岛素降低(P＜0.05)了67%，但是其出峰值没有变化。然而，血糖同试验一中结果一致，其下降(P＜0.05)了15%。同时，GPX-/-母鼠肝脏中促进糖合成的关键酶PEPCK显著下降，以及促进胰岛素降解的GSH有上升(P＜0.05)。而与胰岛素合成及分泌的相关基因和蛋白无显著变化。结论，妊娠末期GPX-/-母鼠血浆胰岛素的降解可能与受氧化应激调控的GSH上升有关。　　研究二 富硒猪血清抑制人癌细胞增殖的机制研究　　本试验的目的是探究给猪饲喂高硒饲粮是否可以获得富硒血清，以及此富硒血清是否可以抑制人癌细胞的增殖。12头生长猪（5周龄）分别饲喂2种不同硒浓度的玉米-大豆配制的日粮（添加0.3和1.0 mg Se/kg的酵母硒），共2个处理，每组6头猪，试验收集猪血清至第6周，获得的正常组和高硒组血清硒含量分别为2.6和6.2 μM。分别将16%的猪血清加入到RPMI 1640的培养基中处埋DU145和HTC116细胞144h后，和对照组相比，富硒血清通过促进细胞凋亡而降低了这两种癌细胞的活力。通过向对照组培养基中添加MSA至富硒组中的浓度时，便可以达到富硒血清抑制癌细胞生长的效果，癌细胞生长抑制效果与下调8个细胞周期阻滞基因和上调7个细胞凋亡基因相关。同时，有6个之前被报道与细胞死亡相关的硒蛋白基因（Selt，Selm，Selh，Selk.and Sepn1）有受到富硒血清的调控。总结，可以通过给猪饲喂高硒日粮，获得具有高效抑制人癌细胞增殖的富硒血清，同时多个硒蛋白可能与协同参与抑制癌细胞增殖的过程相关。

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