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目的:高热量高脂肪饮食及久坐不动的生活方式引起的肥胖症及其相关代谢性疾病如胰岛素抵抗、心血管疾病、2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病的发病率在全球范围越来越高。绝经后雌激素缺乏是引起女性肥胖的主要生理因素。高脂肪热量饮食加剧了肥胖及其相关代谢性疾病的发展。因此研究饮食诱导肥胖或/和绝经后肥胖的分子机制对于药物治疗策略的确定尤为重要。CLA是从中草药植物中分离鉴定的一种新结构天然产物。我们的研究发现,CLA能显著改善小鼠卵巢摘除术致雌激素缺乏引起的肥胖或/和高脂饮食诱导的肥胖,具有改善绝经后肥胖及饮食所致肥胖的临床应用前景。本研究致力于评价CLA改善雌激素缺乏或/和高脂饮食所致肥胖的潜力,并阐述其潜在分子机制。方法:1.CLA对卵巢摘除诱导小鼠肥胖的影响SPF级雌性C57BL/6小鼠48只随机分成假手术(Sham)组(n=8)和双侧卵巢摘除术(OVX)组(n=40)。小鼠手术恢复两周后,40只OVX小鼠随机分成OVX组、OVX+戊酸雌二醇(EV)(0.1 mg/kg/d)组、OVX+CLA 低中高剂量(10 mg/kg/d,20 mg/kg/d,40 mg/kg/d)组,每组8只。除Sham组和OVX组外,药物组每天口服灌胃给药一次,共给药16周。治疗结束后,(1)采用Micro CT分析小鼠全身白色脂肪量、皮下和内脏脂肪量、瘦体重量和体脂率;(2)采集小鼠过夜禁食12 h后的血液,分离血清检测血脂(TG、TC、HDL-C、LDL-C)、肝功能(ALT、AST)、以及瘦素和脂联素水平;(3)组织病理学H&E染色分析子宫表征及性腺白色脂肪组织(pgWAT)细胞直径和面积;(4)qRT-PCR检测pgWAT中瘦素和脂联素、肝脏组织中SREBP-1c、ChREBP、ApoB基因mRNA表达水平;(5)对Sham组、OVX组和CLA治疗组小鼠的pgWAT进行TMT定量蛋白质组表达谱分析,并对部分关键差异蛋白的表达水平进行平行反应监测(PRM)靶向定量研究验证。2.CLA对卵巢摘除结合高脂饮食诱导小鼠肥胖的影响SPF级雌性C57BL/6小鼠30只随机分成Sham组(n=10)和OVX组(n=20)。20只OVX小鼠给予高脂饮食(HFD),待小鼠手术恢复两周后,并随机分成OVX+HFD组和OVX+HFD+CLA(40 mg/kg/d)组,每组10只,进行为期12周的治疗。治疗11周后进行口服葡萄糖耐量试验,治疗12周后进行胰岛素耐量试验。治疗结束后,(1)采用Promethion小动物代谢测量分析系统分析小鼠整体能量代谢;(2)采用Micro CT分析小鼠全身白色脂肪量、棕色脂肪量、皮下和内脏脂肪量、瘦体重量和体脂率;(3)采集小鼠过夜禁食12 h后的血液,分离血清检测血脂(TG、TC、HDL-C、LDL-C、NEFA)、肝功能(ALT、AST)、胰岛素和卵泡刺激素(FSH)水平;(4)免疫荧光检测pgWAT中LipidTOX和PECAM-1表达水平;(5)组织病理学H&E染色分析棕色脂肪组织(BAT)、腹股沟白色脂肪组织(ingWAT)、pgWAT和肝脏组织表型,油红0染色观察肝脏组织脂质沉积;(6)qRT-PCR检测下丘脑促食欲神经肽基因,BAT产热相关基因,ingWAT脂质合成和产热相关基因,pgWAT内质网应激、氧化应激、线粒体生物发生和脂质合成代谢相关基因,肝脏组织脂质合成、储存、转运和炎症相关基因的mRNA表达水平;(7)Western blot法检测BAT产热和脂质代谢相关蛋白,ingWAT产热、脂质合成与代谢相关蛋白,肝脏组织脂质合成相关蛋白的表达水平;(8)16s rDNA微生物多样性测序分析小鼠肠道内容物。3.CLA对高脂饮食诱导小鼠肥胖的影响SPF级雌性C57BL/6小鼠24只随机分成正常(NC)组、HFD组和HFD+CLA(40 mg/kg/d)组,进行饮食诱导肥胖和CLA干预治疗,为期16周。在干预15周后进行葡萄糖耐量试验,干预16周后进行胰岛素耐量试验。干预结束后,(1)采用Promethion小动物代谢测量分析系统分析小鼠整体能量代谢;(2)采用Micro CT分析小鼠全身白色脂肪量、棕色脂肪量,皮下和内脏脂肪量、瘦体重量和体脂率;(3)采集小鼠过夜禁食12 h后的血液,分离血清检测ALT、AST和胰岛素水平;(4)免疫荧光检测pgWAT LipidTOX和PECAM-1表达水平;(5)组织病理学H&E染色分析BAT、ingWAT、pgWAT和肝脏组织表型,油红0染色观察肝脏组织脂质沉积;(6)qRT-PCR检测下丘脑促食欲和厌食神经肽相关基因,BAT产热相关基因,ingWAT内质网应激、线粒体生物发生和产热相关基因,肝脏组织脂质炎症、转运和氧化代谢相关基因的mRNA表达水平;(7)Western blot法检测BAT产热和脂质代谢相关蛋白、ingWAT产热、脂质合成与代谢相关蛋白以及肝脏组织脂质合成相关蛋白的表达水平。结果:1.CLA有效抑制了正常饮食的去卵巢小鼠肥胖的发生和未摘除卵巢的Sham组小鼠相比,正常饲养的OVX组小鼠出现了体重快速增长、皮下脂肪和内脏脂肪量显著增加、肝脏脂肪沉积和肝功能损伤、子宫萎缩等症状;雌激素干预(EV组)能有效逆转卵巢摘除所致的肥胖、肝损伤和子宫萎缩。本实验中,CLA对OVX小鼠的子宫萎缩无保护作用,(1)但剂量依赖地减少正常饮食的OVX小鼠体重、全身白色脂肪量、皮下脂肪量、内脏脂肪量和体脂率的增加,减少肝部脂质沉积;(2)抑制pgWAT质量增加和脂肪细胞肥大,降低血清瘦素水平;(3)下调肝脏中脂质合成相关基因SREBP-1c和ChREBP的表达水平并上调脂质输出相关基因ApoB的表达水平,降低血清ALT和AST水平;(4)上调pgWAT中代谢和线粒体功能相关蛋白如 Ndufa3、Pcx、Pdhb、Acly、Acaca、Aacs、Echs1 和 Aldh2 等的表达水平。2.CLA有效抑制了高脂饮食的去卵巢小鼠肥胖的发生本研究中,CLA治疗能有效抑制高脂饮食的OVX小鼠体重、全身白色脂肪量、皮下脂肪量、内脏脂肪量和体脂率的增加,改善小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性,预防脂质代谢紊乱;(1)下调小鼠下丘脑中枢促食欲神经肽ORX、ORXR2、Ga1和pMCH基因mRNA的表达,减少能量摄入;增加小鼠呼吸交换率、总氧气消耗量、二氧化碳产量、活动率及产热量,促进能量消耗;(2)增加BAT质量,上调Pgc-1α、Cidea基因mRNA和Echs1蛋白表达水平,促进脂质代谢氧化产生能量,抑制BAT细胞肥大;(3)抑制ingWAT脂肪细胞肥大,下调FSP27、Caveolin-1、MT蛋白表达水平,上调ATGL、pATGL、Echs1、UCP1、Pgc-1α 蛋白和 UCP1、Pgc-1α 基因 mRNA 表达水平,抑制脂质合成,促进脂质脂解氧化代谢,增加非颤抖性产热;(4)抑制pgWAT脂肪细胞肥大,上调Echs1、UCP3、Tfam基因和下调MEST、Bip基因mRNA表达水平,降低脂肪组织LipidTOX和PECAM-1表达,减少脂肪组织血管生成,抑制脂肪合成,促进氧化代谢,改善内质网应激和线粒体生物发生功能,减少脂肪累积;(5)上调肝脏IRS2基因mRNA表达水平,改善肝脏胰岛素敏感性,下调CD36、SREBP-1c、ChREBP、PPARγ、FSP27、MCP-1 基因 mRNA 和 Plin2、Plin5、FSP27 蛋白表达水平,上调 Scarb1、Lrp、ApoB基因mNRA表达水平,抑制肝脏脂质合成储存和炎症,增加肝细胞线粒体数目,促进脂质转运代谢,改善肝脏脂肪变性;(6)增加肠道微生物中Bacteroidetes、Desulfovibrionaceae、LachnospiraceaebacteriumCOF 物种的丰度,减少Actinobacteria、Coriobacteriia、Coriobacteriales、Enterobacteriales、ClostridialesvadinBB60group、Marinifilaceae、Prevotellaceae、Rs-E47termitegroup、Allobaculum、Alloprevotella、Ileibacterium、Muribaculum、Odoribacter、Lachnospiraceaebacterium10-1 物种的丰度,改善高脂饮食的去卵巢小鼠肠道微生态。3.CLA有效抑制了高脂饮食小鼠肥胖的发生本研究中,CLA干预能抑制高脂饮食诱导的小鼠全身白色脂肪量、皮下脂肪量、内脏脂肪量和体脂率的增加;(1)下调下丘脑中枢促食欲神经肽ORX、ORXR2、Gal和pMCH基因mRNA水平,减少能量摄入;增加小鼠总氧气消耗量、二氧化碳产量及产热量,促进能量消耗;(2)增加BAT质量,上调Echsl基因mRNA表达水平,促进脂质氧化代谢产生能量,抑制BAT细胞肥大;(3)抑制ingWAT脂肪细胞肥大,下调FSP27蛋白表达水平,上调UCP1蛋白和Pgc-1α、Tfam、Mfn1基因mRNA表达水平,抑制脂质合成,增加非颤抖性产热,改善线粒体生物发生;(4)抑制pgWAT脂肪细胞肥大,降低脂肪组织LipidTOX和PECAM-1表达,减少脂肪组织血管生成降低脂肪累积;(5)上调肝脏IRS2基因mRNA水平,改善胰岛素敏感性,下调MCP-1基因mRNA和Plin5、FSP27蛋白表达水平,上调Mttp、Cpt1b、Hadhb基因mRNA表达水平,抑制肝脏脂质合成储存和炎症,增加肝细胞线粒体数目,促进脂质转运代谢氧化,改善肝脏脂肪变性。结论:CLA显著抑制雌激素缺乏小鼠或/和高脂饮食雌性小鼠肥胖症和脂肪肝的发展。其改善肥胖的机制和降低下丘脑中枢促食欲神经肽基因表达以减少能量摄入,抑制脂滴融合聚集蛋白表达降低脂肪组织脂质合成,促进脂质脂解和β氧化产生能量,改善pgWAT线粒体功能,诱导皮下ingWAT发生褐变,多表位高表达UCP1产热蛋白促进能量消耗有关。改善脂肪肝的作用机制和改善肝脏胰岛素敏感性,抑制肝脏脂质合成储存和炎症,促进脂质转运代谢利用消耗,增加肝细胞线粒体数目,改善肝脏功能有关。此外,CLA还可能通过影响肠道微生物种群的丰度来起作用。研究结果显示了 CLA在治疗绝经后肥胖或高脂饮食诱导的肥胖症及其相关代谢综合征的巨大潜力。