【摘要】：背景 隨著人們不斷去高原地區(qū)工作或生活,多次往返或初次進(jìn)入高原的人數(shù)也隨著逐漸增高,如何盡快地適應(yīng)高原低壓低氧的環(huán)境,降低高原病的發(fā)生率成為擺在我們面前的問(wèn)題,因此高原習(xí)服機(jī)制以及促習(xí)服機(jī)制的研究逐漸成為熱點(diǎn)。高原習(xí)服的重點(diǎn)就是在低氧的條件下高效的利用能源物質(zhì)以保證機(jī)體正常能量需要、維持各組織和器官正常功能,所以,機(jī)體在高原習(xí)服過(guò)程中能量代謝的特點(diǎn)和機(jī)制成為高原習(xí)服機(jī)制研究的重點(diǎn)。由于肝臟在機(jī)體能量代謝調(diào)節(jié)中的特殊地位,我們?cè)O(shè)計(jì)本課題,擬通過(guò)研究高原低壓低氧環(huán)境下肝臟的葡萄糖及脂肪酸代謝特點(diǎn),以了解肝臟在高原習(xí)服中的作用及機(jī)制,同時(shí)間接了解機(jī)體在高原習(xí)服過(guò)程中的葡萄糖、脂肪酸代謝特點(diǎn)。 目的 本課題擬通過(guò)觀察高原習(xí)服過(guò)程中(4300m,1天、3天、7天、15天、30天)非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下大鼠肝臟葡萄糖代謝、脂肪酸代謝相關(guān)限速酶及調(diào)節(jié)因子的基因、蛋白表達(dá)水平變化以及部分代謝產(chǎn)物含量的變化,探討高原習(xí)服過(guò)程中肝臟組織葡萄糖、脂肪酸氧化、合成特點(diǎn)及其機(jī)制。 方法 健康成年SPF級(jí)雄性SD大鼠36只(體重為220～300g),隨機(jī)分為平原對(duì)照組(C組)、高原暴露1天組(H1組)、高原暴露3天組(H3組)、高原暴露7天組(H7組)、高原暴露15天組(H15組)、高原暴露30天組(H30組)。平原對(duì)照組在平原動(dòng)物房?jī)?nèi)飼養(yǎng),高原暴露組在海拔4300m的高原動(dòng)物飼養(yǎng)房?jī)?nèi)飼養(yǎng)。飼養(yǎng)到規(guī)定時(shí)間后,禁食不禁水一晚,腹腔注射水合氯醛麻醉(0.4ml/100g體重)后將動(dòng)物處死,收集血漿測(cè)定血漿游離脂肪酸(free fatty acid, FFA)含量、血糖、血漿丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)濃度及血乳酸含量,取肝組織置于液氮中保存?zhèn)溆�。異檸檬酸脫氫�?isocitrate dehydrogenase, ICDH)是三羧酸循環(huán)限速酶,葡萄糖-6-磷酸酶(Glucose-6-phosphatase, G6Pase)是糖異生途徑限速酶,AMP激活的蛋白激酶(AMP activated kinase, AMPK)和轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白01(forkheadbox O1, FoxO1)通過(guò)調(diào)節(jié)G6Pase的活性而調(diào)節(jié)糖異生；肉毒堿棕櫚�；D(zhuǎn)移酶(carnitine palmitoyl transferase-I, CPT-I)是脂肪酸p-氧化限速酶,過(guò)氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisome proliferation-activated receptors a, PPARa)通過(guò)調(diào)節(jié)CPT-I活性而調(diào)節(jié)脂肪酸p-氧化速率；乙酰CoA羧化酶(acetyl Co A carboxylase-1, ACC-1)是脂肪酸合成限速酶,AMPK不僅可以調(diào)節(jié)糖異生過(guò)程,而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)ACC-1活性而影響脂肪酸的合成。本課題分別采用real time PCR和Western blot法測(cè)定肝組織中ICDH、G6Pase、AMPK、FoxO1、CPT-I、 PPARa、ACC-1的mRNA和蛋白表達(dá)水平；采用分光光度計(jì)法測(cè)定血漿FFA、血乳酸、肝乳酸、肝ATP及肝糖原含量；酶聯(lián)免疫檢測(cè)試劑盒檢測(cè)肝組織總酮體含量；使用自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)血糖及血漿ALT水平。 結(jié)果 1、高原暴露期間(1-30天),大鼠血漿中ALT含量、FFA含量、乳酸含量及血糖水平與平原對(duì)照組相比無(wú)明顯變化,說(shuō)明肝功能正常、葡萄糖及脂肪代謝平衡、無(wú)氧代謝不顯著。 2、與H1組相比,高原暴露3天、5天組的大鼠體重及攝食量逐漸下降,隨后開(kāi)始逐漸升高,至15天時(shí)體重高于H1組并繼續(xù)增長(zhǎng),而攝食量達(dá)到H1組水平并持續(xù)穩(wěn)定。 3、高原習(xí)服過(guò)程中肝臟葡萄糖代謝相關(guān)限速酶及調(diào)節(jié)因子的變化 (1)與C組相比,H1、H3和H7組肝組織ICDH mRNA和蛋白水平增高,H15和H30組無(wú)明顯變化,而H1組肝ATP含量減低,其余各組(H3、H7、H15、 H30組)無(wú)明顯變化,說(shuō)明急性暴露期有氧氧化增強(qiáng),而ATP的下降可能是觸發(fā)三羧酸循環(huán)的因素； (2)高原習(xí)服過(guò)程中,各組肝組織乳酸含量沒(méi)有明顯變化,說(shuō)明無(wú)氧代謝不顯著； (3)與C組相比,H1、H3、H7組大鼠肝組織G6Pase mRNA和蛋白水平及肝糖原含量增高,H15和H30組恢復(fù)到平原對(duì)照組水平,說(shuō)明急性暴露期肝糖異生增強(qiáng),肝糖原儲(chǔ)備增加； (4)與C組相比,各組中肝臟AMPK和FoxO1的mRNA和蛋白水平均低于C組,并且呈逐漸下降然后逐漸上升的趨勢(shì),以H15組最低。與H15組相比,H30組肝臟AMPK和FoxO1的mRNA和蛋白水平明顯增高。說(shuō)明AMPK和FoxO1共同作用,相互拮抗,增強(qiáng)肝臟糖異生過(guò)程； 4、高原習(xí)服過(guò)程中肝臟組織脂肪酸代謝相關(guān)限速酶及調(diào)節(jié)因子的變化 (1)與C組相比,H3組大鼠肝臟CPT-I的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯增高,H15組明顯降低,H1、H7和H30組與C組無(wú)明顯差異。與H15組相比,H30組CPT-I的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯高于H15組。說(shuō)明急性高原暴露早期肝臟脂肪酸β-氧化明顯增強(qiáng)但持續(xù)時(shí)間較短,同時(shí)說(shuō)明有氧氧化增加,而慢性暴露早期β-氧化一過(guò)性減弱,隨后逐漸增強(qiáng)； (2)與C組相比,H3組大鼠肝臟PPARa的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯增高,H15組明顯降低,H1、H7和H30組與C組無(wú)明顯差異。與H15組相比,H30組PPARa的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯高于H15組。說(shuō)明PPARa在高原大鼠肝臟脂肪酸氧化中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用； (3)與C組相比,H3組大鼠肝臟酮體生成明顯增加,其余各組無(wú)明顯變化,說(shuō)明脂肪酸的氧化產(chǎn)物可能主要用于酮體的合成,儲(chǔ)備能源物質(zhì)以供外周組織應(yīng)用； (4)與C組相比,H1、H3組大鼠肝臟ACC-1的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯增高,H7、H15和H30組無(wú)明顯變化。與H15組相比,H30組ACC-1的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯高于H15組。說(shuō)明高原暴露早期肝臟脂肪酸合成增加,但持續(xù)時(shí)間較短； (5)與C組相比,各組中肝臟AMPK的mRNA和蛋白水平均低于C組,并且呈逐漸下降然后逐漸上升的趨勢(shì),以H15組最低。與H15組相比,H30組肝臟AMPK的mRNA和蛋白水平明顯增高。提示急性高原暴露期脂肪酸合成增加可能與AMPK活性被抑制有關(guān)。 結(jié)論 海拔4300m高原習(xí)服大鼠在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下： 1、能量代謝以有氧氧化為主,未發(fā)現(xiàn)無(wú)氧氧化增強(qiáng)的證據(jù)。 2、機(jī)體以碳水化合物作為主要能源物質(zhì),脂肪酸在急性高原習(xí)服過(guò)程中發(fā)揮重要的補(bǔ)充作用。 3、急性高原暴露期肝臟三羧酸循環(huán)、糖異生、糖原生成、脂肪酸氧化及合成、酮體生成增加,慢性暴露期則下降至平原對(duì)照組水平。 4、AMPK、FoxO1及PPARa在高原習(xí)服過(guò)程中葡萄糖、脂肪酸代謝中發(fā)揮重要作用。
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【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R339.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 朱建鋼;謝加興;李廣君;楊振鐸;;高原環(huán)境對(duì)大鼠海馬超微結(jié)構(gòu)影響及可塑性的研究[J];高原醫(yī)學(xué)雜志;1993年03期

2 楊濤;黃慶愿;單發(fā)波;官立彬;蔡明春;;急性高原低氧和力竭運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼肌AMPK磷酸化水平的影響[J];生理學(xué)報(bào);2012年02期

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本文編號(hào)：2469079