本文關(guān)鍵詞： 胎兒代謝起源假說 母代 高脂飲食 糖脂代謝 表觀遺傳學(xué) microRNA 子代 早期 母代 高脂飲食 糖脂代謝 表觀遺傳學(xué) microRNA 子代 中老年 動(dòng)態(tài)母代 父代 運(yùn)動(dòng) 糖代謝 β細(xì)胞質(zhì)量 增殖 β細(xì)胞大小 子代　出處：《北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：第一部分母體孕期和哺乳期高脂飲食對(duì)子鼠在幼年期糖脂代謝的影響和機(jī)制研究[研究目的]大量的臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明母代營(yíng)養(yǎng)過�？稍黾幼哟诔赡昶谏踔晾夏昶诨挤逝�、胰島素抵抗、糖尿病等代謝性疾病的易感性,但是其作用機(jī)制一直不是十分清楚。另外,既往的研究多關(guān)注母代長(zhǎng)期的高脂飲食對(duì)子代的遠(yuǎn)期影響,而關(guān)于對(duì)子代的早期影響并不清楚。因此,本研究運(yùn)用跨代小鼠模型主要探討母代高脂飲食對(duì)子代在生命早期(斷乳時(shí))糖脂代謝的影響及其潛在的機(jī)制。[研究方法]建立跨代高脂飲食小鼠模型,將C57BL/6J雌性小鼠隨機(jī)分為兩組,分別在孕期和哺乳期給予正常飼料(11.4%脂肪、62.8%碳水化合物、25.8%蛋白質(zhì),總熱量:3.9千卡/克)和高脂飼料(58%脂肪、25.6%碳水化合物、16.4%蛋白質(zhì),總熱量:5.56千卡/克)。檢測(cè)子鼠出生體重,在3周齡即斷乳時(shí)行腹腔糖耐量試驗(yàn),隨之每窩取1只雄性子鼠、1只雌性子鼠處死采血,進(jìn)行相關(guān)生化指標(biāo)的檢測(cè),包括血清胰島素、血脂(甘油三脂、膽固醇)、炎癥因子(腫瘤壞死因子、白介素-6)等。另立即分離肝臟組織,采用全基因組表達(dá)譜芯片和microRNA芯片尋找差異表達(dá)的基因和microRNA分子,并利用生物信息學(xué)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)分析,隨后進(jìn)一步開展相關(guān)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證及深入分析,檢測(cè)基因的表達(dá)情況。[研究結(jié)果]1、相比于母體正常飲食,母體短期(僅妊娠期和哺乳期)高脂飲食能夠?qū)е滦坌宰哟谏缙?3周齡時(shí))出現(xiàn)肥胖、糖耐量異常、胰島素抵抗、血脂異常升高及肝臟脂肪變性。而雌性子代在糖脂代謝指標(biāo)方面未見明顯差異。2、通過基因芯片技術(shù)檢測(cè)子鼠肝臟組織基因的表達(dá)情況,結(jié)果提示高脂飲食組和正常飲食組之間存在大量差異表達(dá)的基因,而這些基因可以富集在8條信號(hào)通路上。過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)信號(hào)通路是其中一條十分重要的信號(hào)通路,實(shí)時(shí)熒光定量PCR發(fā)現(xiàn)PPAR信號(hào)通路上的4個(gè)基因表達(dá)均明顯增加。提示PPAR信號(hào)通路可能在母代高脂飲食導(dǎo)致子代在生命早期出現(xiàn)糖脂代謝異常的過程中起著重要的作用。3、另外研究表明母鼠高脂飲食能夠調(diào)控子代在斷乳時(shí)肝臟組織miRNAs的差異表達(dá)。結(jié)合生物信息學(xué)分析提示所有差異表達(dá)miRNAs的靶基因可以富集到7條與炎癥密切相關(guān)的通路上。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)高脂飲食組血清炎癥因子明顯升高,肝臟組織炎癥調(diào)控因子蛋白表達(dá)水平明顯上升,提示這些異常表達(dá)的miRNAs可能與子代機(jī)體炎癥及糖脂代謝紊亂相關(guān)。[研究結(jié)論]母代孕期和哺乳期高脂飲食攝入能夠?qū)е伦哟谏缙?3周齡時(shí))出現(xiàn)體重增加、糖耐量異常、胰島素抵抗、脂代謝紊亂及肝臟脂肪變性。另外在高脂飲食組子鼠肝臟組織中發(fā)現(xiàn)部分差異表達(dá)基因和miRNA分子。而差異表達(dá)的基因富集在PPAR信號(hào)通路上,提示PPAR信號(hào)通路可能在母代高脂飲食導(dǎo)致子代在生命早期出現(xiàn)糖脂代謝異常的過程中起著重要的作用。而差異表達(dá)的miRNA可能參與調(diào)控機(jī)體的炎癥狀態(tài)。因此這些差異表達(dá)基因和miRNA可能是母體不良的發(fā)育營(yíng)養(yǎng)導(dǎo)致子代在生命早期出現(xiàn)糖脂代謝異常的潛在作用機(jī)制。第二部分母體孕期和哺乳期高脂飲食對(duì)子鼠成年期-中老年期糖脂代謝的動(dòng)態(tài)影響及miRNA的動(dòng)態(tài)調(diào)控作用[研究目的]大量的臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均表明母代營(yíng)養(yǎng)過剩可增加子代患肥胖、胰島素抵抗、糖尿病等代謝性疾病的易感性。我們前期的研究提示母代高脂飲食能夠?qū)е伦哟谏缙诔霈F(xiàn)糖脂代謝的紊亂及miRNA的差異表達(dá)。那么這種作用是否會(huì)持續(xù)存在,差異表達(dá)的miRNA是否會(huì)持續(xù)起作用,因此,本研究主要探討母代高脂飲食對(duì)子代在生命不同階段(從幼年至中老年)糖脂代謝的動(dòng)態(tài)影響及miRNA的動(dòng)態(tài)調(diào)控作用。[研究方法]建立跨代高脂飲食小鼠模型,將C57BL/6J雌性小鼠隨機(jī)分為兩組,分別在孕期和哺乳期給予正常飼料(Normal chow,NC)和高脂飼料(High-fat,HF)。子鼠于3周齡時(shí)斷乳,在斷乳后,每窩取1-2只雄性子鼠繼續(xù)喂養(yǎng),正常飼料組和高脂飼料組子鼠再隨機(jī)給予正常飼料或高脂飼料,故將子鼠共分為四組:NC-NC組、NC-HF組、HF-NC和HF-HF組。研究對(duì)象為這四組子鼠,一直飼養(yǎng)至32周齡,期間監(jiān)測(cè)體重的變化,每1-2月行糖耐量試驗(yàn)。在子鼠32周齡時(shí)處死取血進(jìn)行生化指標(biāo)檢測(cè),包括血清胰島素、血脂(甘油三脂、膽固醇)、瘦素等。另立即分離肝臟組織,采用miRNA芯片尋找差異表達(dá)的miRNA分子,并與3周齡的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比及綜合分析,動(dòng)態(tài)觀察miRNA分子表達(dá)的情況。[研究結(jié)果]1、母體和斷乳后飲食的交互作用對(duì)子代糖脂代謝有顯著影響,其中斷乳后高脂飲食能導(dǎo)致子代出現(xiàn)糖脂代謝紊亂,包括肥胖、糖耐量異常、胰島素抵抗、血脂水平升高及脂肪肝。而母體高脂飲食、斷乳后給予正常飲食的子鼠與正常對(duì)照組在糖脂代謝上無明顯差異,提示斷乳后正常飲食可以逆轉(zhuǎn)母體高脂飲食所帶來的不良影響。2、miRNA芯片結(jié)果提示:與正常對(duì)照組相比,母體高脂飲食、斷乳后予正常飲食的子鼠在32周齡時(shí)肝臟組織miRNA的表達(dá)存在明顯差異。其中8個(gè)miRNA表達(dá)明顯下調(diào),分別為 mmu-miR-1948-3p、mmu-miR-409-3p、mmu-miR-592-5p、mmu-miR-127-3p、mmu-miR-541-5p、mmu-miR-149-5p、mmu-miR-379-5p 和mmu-miR-344g-5p。而 mmu-miR-1247-5p 和 mmu-miR-150-5p 表達(dá)顯著上調(diào)。與 3周齡子鼠miRNA表達(dá)譜相比,差異表達(dá)的miRNA明顯不同,表明miRNA的表達(dá)呈動(dòng)態(tài)變化。3、通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證及結(jié)合生物信息學(xué)分析提示所有差異表達(dá)的miRNAs的靶基因可以富集到AMPK等4條信號(hào)通路上。其中AMPK信號(hào)通路是最重要的一條信號(hào)通路,AMPK信號(hào)通路上的12個(gè)靶基因表達(dá)明顯上調(diào),AMPK信號(hào)通路的激活可抑制糖異生、激活線粒體生物合成以及抑制脂肪酸合成。[研究結(jié)論]母體和斷乳后飲食的交互作用對(duì)子代糖代謝有顯著影響,其中斷乳后高脂飲食能導(dǎo)致子代出現(xiàn)糖脂代謝紊亂,而斷乳后正常飲食可以逆轉(zhuǎn)母體高脂飲食所帶來的不良影響。母鼠高脂飲食能夠調(diào)控子代在中老年時(shí)(32周齡)肝臟組織miRNAs的差異表達(dá),并且與3周齡子鼠肝臟差異表達(dá)的miRNA明顯不同,呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。在32周齡時(shí),差異表達(dá)的miRNA的靶基因可能通過激活A(yù)MPK信號(hào)通路起調(diào)控作用,包括抑制糖異生、激活線粒體生物合成以及抑制脂肪酸合成。第三部分運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)子代在生命不同階段糖代謝的影響及β細(xì)胞功能的研究[研究目的]我們前期的研究結(jié)果提示母鼠妊娠期和哺乳期高脂飲食能夠?qū)е伦哟谏缙诔霈F(xiàn)肥胖、糖耐量異常、胰島素抵抗和脂肪肝,一直持續(xù)至成年期甚至中老年期。近年來越來越多的研究表明父代不良飲食狀況對(duì)子代糖脂代謝也有深遠(yuǎn)的影響。那么這些跨代的不良影響是否可以通過早期干預(yù)得到有效預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)。因此,本研究的主要目的是探討母代和父代運(yùn)動(dòng)對(duì)子代在生命不同階段糖代謝的影響及其潛在的機(jī)制。[研究方法]通過建立C57BL/6J小鼠跨代自主跑輪運(yùn)動(dòng)模型,母鼠在交配前2周隨機(jī)分為運(yùn)動(dòng)組和非運(yùn)動(dòng)組,運(yùn)動(dòng)干預(yù)采用小鼠自主跑輪,而非運(yùn)動(dòng)小鼠則飼養(yǎng)于普通鼠籠。父鼠在交配前3周隨機(jī)分為運(yùn)動(dòng)組和非運(yùn)動(dòng)組,隨后與母鼠進(jìn)行隨機(jī)交配。交配結(jié)束后母鼠繼續(xù)交配前的運(yùn)動(dòng)與非運(yùn)動(dòng)模式,直至分娩。期間母鼠和父鼠均喂養(yǎng)高脂飼料,母鼠喂養(yǎng)至哺乳結(jié)束。根據(jù)母代和父代的運(yùn)動(dòng)情況,將子鼠分為4組:非運(yùn)動(dòng)組、母代運(yùn)動(dòng)組、父代運(yùn)動(dòng)組、共同運(yùn)動(dòng)組。所有子鼠在出生后3周全部斷乳,子鼠斷乳后均給予正常飲食,飼養(yǎng)于普通鼠籠,一直飼養(yǎng)至52周齡。期間定期監(jiān)測(cè)攝食量、體重、評(píng)估糖耐量和胰島素抵抗情況,在3周齡和52周齡分別處死雄性子鼠取血進(jìn)行生化指標(biāo)的檢測(cè)。另分離胰腺組織對(duì)胰腺β細(xì)胞各類指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估,包括β細(xì)胞質(zhì)量、β細(xì)胞增殖、β細(xì)胞凋亡和β細(xì)胞大小。[研究結(jié)果]1、母鼠在交配前經(jīng)過2周的運(yùn)動(dòng)之后體重的變化無明顯差異,但在孕期第2周運(yùn)動(dòng)組母鼠空腹血糖和胰島素水平均低于非運(yùn)動(dòng)組。父鼠在交配前經(jīng)過3周的運(yùn)動(dòng)可以顯著減輕體重、降低空腹血糖和胰島素水平、改善糖耐量異常、增強(qiáng)胰島素敏感性。提示母代和父代運(yùn)動(dòng)可以顯著改善自身糖代謝的狀況。2、母鼠及父鼠高脂飲食能導(dǎo)致子鼠在52周齡出現(xiàn)肥胖、糖耐量異常和胰島素抵抗。但對(duì)于同樣高脂飲食喂養(yǎng)的母鼠和父鼠,對(duì)母鼠和/或父鼠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以顯著改善子代在52周齡的糖代謝異常,包括體重下降、減輕糖耐量異常、增加胰島素的敏感性。同時(shí)還可以降低子代血清瘦素和抑胃肽的水平。3、母鼠及父鼠高脂飲食能夠?qū)е伦哟?2周齡出現(xiàn)較大的β細(xì)胞質(zhì)量,而僅母鼠或者僅父鼠運(yùn)動(dòng)的子代的β細(xì)胞質(zhì)量較之變小,而父母鼠共同運(yùn)動(dòng)子代的β細(xì)胞質(zhì)量最小。我們進(jìn)一步檢測(cè)影響β細(xì)胞質(zhì)量的因素,包括β細(xì)胞增殖、β細(xì)胞凋亡以及β細(xì)胞大小。與父母代非運(yùn)動(dòng)的子鼠和父母代共同運(yùn)動(dòng)的子鼠相比,僅母代運(yùn)動(dòng)和僅父代運(yùn)動(dòng)的子鼠β細(xì)胞增殖的比例較高,同時(shí)各組子鼠之間β細(xì)胞的凋亡未見明顯差異。但是僅母代運(yùn)動(dòng)組、僅父代運(yùn)動(dòng)組及父母代共同運(yùn)動(dòng)組子鼠在52周齡時(shí)β細(xì)胞的大小均明顯小于父母代均未運(yùn)動(dòng)組。由此,結(jié)合上述結(jié)果可知各組子鼠之間β細(xì)胞質(zhì)量的差異主要影響因素是β細(xì)胞的增殖和大小。4、母鼠和/或父鼠運(yùn)動(dòng)干預(yù)無法改善子鼠在生命早期(3周齡)、12周齡及20周齡糖脂代謝的異常,另外對(duì)3周齡子鼠β細(xì)胞質(zhì)量無明顯影響。[研究結(jié)論]母代和父代高脂飲食可以導(dǎo)致子鼠在52周齡出現(xiàn)肥胖、糖耐量異常和胰島素抵抗,而父代和母代運(yùn)動(dòng)可以對(duì)子代糖代謝有明顯的改善作用,然而這種對(duì)子代的保護(hù)效應(yīng)可能會(huì)出現(xiàn)得較晚。其中β細(xì)胞的質(zhì)量和β細(xì)胞的大小可能在其中起著重要的調(diào)節(jié)作用。
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【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R58
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本文編號(hào)：1524919