文摘

炎症已经涉及下丘脑瘦素和胰岛素抵抗产生有缺陷的食物摄入高脂肪饮食期间。探讨下丘脑炎症饮食诱导肥胖(戴奥)和肥胖抵抗(DIO-R)老鼠,我们建立了大鼠模型的戴奥和DIO-R喂养高脂肪饮食为10周。然后我们换了一半的戴奥和DIO-R老鼠吃食物和另一半的高脂肪饮食后8周探讨下丘脑低脂肪饮食干预炎症反应。体重,摄入热量、HOMA-IR以及mRNA的下丘脑TLR4的表达,NF -κB,肿瘤坏死因子-α,il - 1β,il - 6在戴奥/高频老鼠相比显著增加DIO-R /高频和CF老鼠,而il - 10 mRNA表达较低两个戴奥/高频和DIO-R /高频老鼠与CF老鼠。切换到食物食物从高脂肪的饮食中减少了体重和改善胰岛素敏感性,但不影响在戴奥老鼠研究炎症基因的表达。一起,调节下丘脑炎症可能导致的暴饮暴食和发展引起的肥胖易感性高脂肪的饮食。切换到粮食品有限作用,纠正在干预期下丘脑戴奥大鼠的炎症。

1。介绍

肥胖的患病率正在迅速增长,已成为全球一个主要公共卫生问题(1]。与2型糖尿病的发病机制有关,高脂血症和心血管疾病死亡率的风险增加2,3),肥胖只会发展当能量摄入超过能量消耗。膳食脂肪已被证明影响饮食行为和肥胖的发展4,5]。然而,人类和啮齿动物肥胖似乎是不同的在发展中当他们暴露于高脂肪饮食,称为饮食诱导肥胖(戴奥)和饮食诱导肥胖抵抗(DIO-R) [6,7]。潜在的高脂肪饮食引起的肥胖易感性相关的机制尚未得到明确的阐明。

肥胖被认为是一种慢性低度炎症状态(8]。许多研究表明,炎症反应增加下丘脑产生胰岛素和瘦素抵抗导致遗传缺陷的食物摄入量都或饮食fat-induced肥胖9- - - - - -11]。最近,大量的证据表明膳食脂肪的炎症反应是由TLR信号(toll样受体),导致NF -的激活κB和炎性细胞因子的生产,如il - 1β、il - 6和TNF -(12- - - - - -14]。通常是模式识别受体提供宿主防御的第一行,和四个TLR家族成员包括TLR1、2, 4, 6,据报道,包含主题识别脂质(12,13]。新兴研究提出,TLR4作为主要目标分子的饱和脂肪酸下丘脑和触发细胞内信号传导网络,诱发炎症反应,最终结果暴饮暴食和肥胖15]。此外,基因删除旨在破坏TLR4信号防止脂肪食源性肥胖(16]。最近的调查也表明下丘脑IKKB / NF -κB被高脂肪饮食调节,与减少下丘脑胰岛素和瘦素信号转导17,18]。此外,实验和基因干预阻止下丘脑NF -B信号逆转胰岛素和瘦素抵抗和下丘脑与减少食物摄入量和high-fat-induced肥胖的减肥17]。这些数据集体牵连的激活下丘脑炎症的控制是必要的和足够的食物摄取和可能参与机制在高脂肪饮食喂养肥胖易感性的发病机制。

我们曾表明,调节下丘脑NPY Y1, Y2, Y5受体基因表达密切相关是倾向于戴奥老鼠的肥胖和饮食过量19]。据我们所知,没有研究已经开展调查的参与下丘脑炎症之间的不同与肥胖易感性戴奥和DIO-R老鼠和他们的食物食物的反应。本研究的主要目的是比较TLR4的表达,NF -κB,炎性细胞因子在下丘脑戴奥和DIO-R老鼠为研究底层机制与高脂肪饮食引起的肥胖易感性和各自对低脂膳食干预的反应。

2。材料和方法

2.1。动物、饮食和实验性的协议

实验动物保健和使用委员会批准的协议是华中科技大学。55六个远系雄性SD大鼠(购自上海Sippr-BK实验动物有限公司)重150 - 160克被安置分别与监管的温度(°C)和湿度()每天12 h光明与黑暗的循环(08:00-20:00 h)。所有的老鼠被允许随意访问整个实验周期的水和食物。

一周后适应,尾巴血液被收集和血清存储−80°C下进行进一步的分析。然后老鼠被随机分为两组:高频组()被放在一个高脂肪饮食包含4.62千卡/克(49.85%的脂肪,20.00%的蛋白质,碳水化合物30.15%)和CF集团(chow)仍在正常实验室食品(购自同济医学院实验动物中心,武汉,中国)包含3.29千卡/克(13.68%的脂肪,21.88%的蛋白质,64.44%的碳水化合物)。饮食摄入量每日和每周体重测量记录早上整个研究。经过10周的免费获取相应的饮食,在高频组老鼠的身体重量超过+ 1.96年代的CF组被指定为戴奥,那些体重不足+ 1.0年代的CF组指定为DIO-R老鼠。然后一个一半的戴奥DIO-R老鼠转向chow食物和另一半继续高频后8周的饮食。所有的老鼠都提供了水和食物随意。晚期,所有的动物被杀后12小时禁食喂饲和11点之间。树干血液收集和离心机,血清存储为进一步使用。Perirenal和附睾的白色脂肪组织解剖和体重。根据大脑下丘脑位于和孤立鼠和相关文章(冠状面图像20.,21]。下丘脑组织样品在液氮快速冻结立即存放在−RNA提取80°C。

2.2。空腹血清葡萄糖和胰岛素测定

血清葡萄糖水平是由一个酶化验设备(南京建成生物工程研究所、南京、中国)和血清胰岛素水平是衡量未及工具包(北京Chemclin生物技术有限公司、北京、中国)。计算了HOMA-IR(空腹血清葡萄糖×空腹血清胰岛素)/ 22.5。所有的分析都是在重复进行的。

2.3。RNA制备和信使RNA定量实时PCR

使用试剂盒从下丘脑组织总RNA分离试剂盒(美国英杰公司)根据制造商的指示。RNA被分光光度法测量的总量在260 nm的吸光度和指定纯度有效如果A260 / A280的比率从1.8到2.0不等。RNA的完整性检查了变性琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭染色。3.0g的总RNA被恢复援助反向转录合成第一链cDNA工具包(Fermentas、钙、美国)。TLR4的丰度,NF -κB,肿瘤坏死因子-,il - 1β,il - 6、il - 10和glyceraldehyde-3-phosphate脱氢酶(GAPDH) mRNA分析实时聚合酶链反应(PCR)在7900年的HT实时PCR系统(美国应用生物系统公司,福斯特,CA)。实时PCR进行使用SYBR预混料Taq交货(豆类生物Inc .)根据制造商的指示。反应进行总量的10L包含1L cDNA、0.20.2 L火箭参考染料每个引物和5米L SYBR绿色反应的混合。放大协议如下:95年10°C / s (95°C / 5 s, 60°C / 30年代)×40。放大后,解离曲线分析以确保PCR产品的纯度。的具体意义和反义引物如下所示。TLR4(110个基点),感觉:5′GCA棉酚AAT GCC gg ATG ATG-3′,反义:5′亚美大陆煤层气有限公司TAC CTC答GCA GGG ATT CAA G−3′;NF -κB(167个基点),感觉:ATC TGT TTC CCC柠檬酸TCT TTC、反义:GTG CGT CTT AGT GGT ATC TGT G;肿瘤坏死因子-(145个基点):意义:5′gga亚美大陆煤层气有限公司猫都在20 AGA TG-3′,反义:5′cag标签ACA棉酚GAG CGT GGT三大′,il - 1β(131个基点):意义:5′TGT手枪GTT CCC ATT AGA颈,反义:5′aat ACC行动TGT TGG a - 3′总部;il - 6(100个基点),感觉:5′TTG有条件现金援助TCT TGG广汽TGA TG 3′,反义:5′法GGT CTG TTG TGG GTG GT 3′′;il - 10(102个基点):意义:5′gg GTT行动TGG GTT GC-3′,反义:5′atg CTC CTT手枪TTC TGG-3′;GAPDH(140个基点):意义:5 ' GCA AGT柠檬酸ACG GCA CAG-3′,反义:5′gcc AGT AGA CTC CAC广汽在3′。每一对引物的标准曲线生成连续稀释的cDNA从参考样品和用于回归分析。PCR检测都是一式三份。一式三份的方差度量< 1%。结果分析用标准曲线法(22由SDS)(序列检测系统)软件。数据被表示为信使rna与GAPDH规范化后的相对水平。

2.4。统计分析

结果表示为。统计比较评估的多变量分析(MANOVA),其次是Bonferroni事后分析使用SPSS 13.0统计软件包(SPSS Inc .)、芝加哥,美国)。在所有分析,双尾的概率小于5% ()被认为是具有统计学意义。

3所示。结果与讨论

年底10周,高脂肪饮食喂养的老鼠有一个广泛的分布在体重和体重增加。18 45被指定为戴奥和12的DIO-R仍然戴奥之间的重量和DIO-R被排除实验。提出了图1(一),戴奥老鼠的体重明显高于DIO-R或CF老鼠从3周开始到10周,而DIO-R之间没有观察到显著差异和CF老鼠在整个实验期间。在接下来的8周,改变高脂肪饮食的饮食标准chow戴奥老鼠的体重增加而不是减少DIO-R老鼠(图1 (b))。在实验的最后,戴奥/心力衰竭大鼠的脂肪量的百分比显著高于DIO-R /高频和CF老鼠,而戴奥/ CF和DIO-R / CF较低比例的脂肪量与高脂肪饮食同行相比,无显著差异被发现戴奥之间/ CF, DIO-R / CF和CF老鼠(图1 (c))。

累积食物摄取和能量摄入在前10周,8周后组间比较。在第十周,戴奥老鼠食物摄入量大于DIO-R老鼠虽然他们都有自由获取高脂肪饮食(图1 (d))。当食物摄入量计算不同能量密度食物的能量摄入食物和高脂肪饮食,戴奥老鼠能量摄入大于DIO-R和CF老鼠,而DIO-R和CF组之间没有显著差异被发现(图1 (e))。从高脂肪饮食转向chow食物后,食物摄入量均戴奥/ CF和DIO-R / CF增加与各自对应继续高脂肪饮食(图1 (f))。没有发现显著差异在能量摄入组在干预期间(图之一1 (g))。

在这个实验的开始,没有差异组血清中葡萄糖、胰岛素和HOMA-IR。血清葡萄糖、胰岛素和HOMA-IR戴奥老鼠高于DIO-R和CF老鼠,DIO-R之间没有发现差异和CF老鼠后10周。切换到标准chow高脂肪饮食,血清胰岛素和HOMA-IR戴奥/ CF老鼠终于减少了与戴奥/高频老鼠和类似于CF老鼠,虽然没有差异DIO-R / CF和DIO-R /高频老鼠(表1)。

如数据所示2(一个)和2 (b)下丘脑编码TLR4基因的表达和NF -κB mRNA在戴奥/心力衰竭大鼠显著增加DIO-R /高频和CF的老鼠相比,无显著差异之间发现DIO-R /高频和CF的老鼠。改变饮食的高脂肪饮食吃食物并不影响下丘脑TLR4和NF -水平κB mRNA表达在戴奥和DIO-R老鼠。下丘脑肿瘤坏死因子-α,il - 1β,il - 6 mRNA表达戴奥/高频高老鼠与DIO-R /高频和CF的老鼠相比,没有发现差异之间DIO-R /高频和CF的老鼠。开关从高脂肪饮食饮食吃食物没有影响TNF -α,il - 1β,戴奥老鼠的下丘脑(il - 6表达数据2 (c),2 (d)和2 (e))。抗炎细胞因子il - 10 mRNA表达较低在戴奥/高频和DIO-R /高频老鼠与CF的老鼠相比,但只有恢复DIO-R /高频老鼠转向chow食品(图2 (f))。

相比,本研究下丘脑炎症之间的脂肪食源性肥胖及obese-resistant老鼠和他们的反应食物食物的干预。主要发现如下:(1)戴奥/高频老鼠但不是DIO-R /心力衰竭大鼠表现出显著增加TLR4、NF -κB,肿瘤坏死因子-α,il - 1β,il - 6 mRNA表达以及CF相比,能量摄入控制。(2)从高脂肪饮食转向chow食物未能影响下丘脑TLR4、NF -κB,肿瘤坏死因子-α,il - 1β,il - 6 mRNA表达在戴奥和DIO-R老鼠除了增加il - 10 mRNA表达DIO-R老鼠。(3)戴奥/ CF大鼠下丘脑TLR4仍高,NF -κB,肿瘤坏死因子-α,il - 1β,il - 6 mRNA表达比DIO-R / CF老鼠。

人们普遍认为肥胖遗传因素复杂的相互作用的结果,使肥胖和环境促进肥胖表现型的发展(23]。尽管高脂肪饮食是最重要的环境因素导致肥胖、啮齿动物和人类都显示不同的应对高脂肪饮食对肥胖易感性(6,24)和食源性肥胖模型通常用于研究人类肥胖的上下文环境中,高能量的食物和饮食是高可用性。我们目前的研究证实,远系SD大鼠暴露于高脂肪饮食后表现出不同的表型。增加能量摄入似乎主要负责增加的体重在戴奥大鼠高脂饮食随意,而DIO-R老鼠暴露在高脂肪饮食补偿增加的能量密度高脂肪饮食吃大大减少,类似于以前的研究(25,26]。

之间有亲密的关系在进化期间免疫和代谢系统和可能允许营养物质通过pathogen-sensing路径来存储能量,抵抗感染(27]。在丰富营养过剩,这一次有利immune-metabolic系统导致多余的能量摄入和肥胖。通常,尤其是TLR4,被证明作为受体对病原体和饱和脂肪酸(28,29日),引起免疫反应之间的相互作用和代谢系统。最近,研究人员提出,激活下丘脑TLR4 / NF -κB和炎性细胞因子的生产涉及接触后的有缺陷的食物摄入膳食脂肪(9,15,17]。在目前的研究中,我们发现,下丘脑TLR4 NF -κB,肿瘤坏死因子-,il - 1,戴奥/ il - 6 mRNA表达显著高于高频老鼠相比DIO-R /高频和CF的老鼠。类似的结果在我们的研究中,Zhang et al。17]表明下丘脑NF -B在ob活动高出5 - 6倍^{+ / +}小鼠与野生型相比(贪食的肥胖)控制甚至美联储正常鼠粮,暗示,更高的炎症反应在下丘脑与肥胖易感性有关。从pair-feeding模型观察表明,高脂肪饮食喂养的老鼠有更高IKKB表达和减少了我Bα表达在下丘脑与老鼠相同数量的卡路里消耗从低脂饮食18),冲突在我们的研究结果之间没有显著差异在下丘脑炎症DIO-R /高频老鼠和CF老鼠即使他们消耗的卡路里相同数量的。一个潜在的解释这一现象是使用不同的老鼠模型和DIO-R /高频老鼠可能固有的理化性质正常中央调节能量平衡的炎症反应。结合胰岛素抵抗和增加能量摄入戴奥/高频老鼠,这些研究结果表明,调节下丘脑炎症可能导致戴奥/高频老鼠消耗更多的能量和获得更多的重量比DIO-R /高频老鼠相同的高脂肪饮食随意,虽然DIO-R /高频老鼠可以适当调整热量摄入,防止增加下丘脑炎症。为什么DIO-R /高频老鼠可以自动阻止DIO-R /心力衰竭大鼠下丘脑炎性反应增加需要进一步研究。

低脂肪饮食广泛调查了可逆性慢性高能食源性肥胖(30.,31日]。然而,遗传背景的结果是有争议的,高脂肪饮食时间和食物的适口性32]。在目前的研究中,戴奥老鼠转向食物(戴奥/ CF),失去了他们的体重,并最终改善胰岛素敏感性,并存与以前的研究(33- - - - - -35),而没有显著改变下丘脑炎性或抗炎细胞因子之间的戴奥/高频和戴奥/ CF组。加上没有区别之间的能量摄入戴奥/高频和戴奥/ CF组在干预期间,这个结果牵连到的减肥和改善胰岛素敏感性戴奥/ CF老鼠可以调解主要是通过减少食物中脂肪含量的食物,总能量摄入的独立纠正下丘脑炎症。先前的研究已经表明下丘脑瘦素抵抗与炎症有关15,3620周]和逆转的低脂肪饮食喂养(33),这表明下丘脑炎症可以改善低脂饮食。然而,研究下丘脑炎症基因食物后不改变食物的干预研究。一个可能的解释是,8周的干预期在我们的研究中并不足以改善长期干预的下丘脑炎症和进一步的研究是十分必要的。

相信炎症产生的头肥厚的脂肪组织是一个发展的强大动力2型糖尿病(37,38]。最近的研究表明下丘脑引起的炎症慢性高脂肪饮食不仅可以引起摄食和体重的变化,但也使用身体weight-independent礼仪造成系统性葡萄糖耐受不良(17,39]。潜在的机制可能与诱导中央瘦素和胰岛素抵抗。还需要进一步的研究来阐明下丘脑的作用诱导的炎症中央瘦素和胰岛素抵抗。

4所示。结论

综上所述,本研究表明,戴奥老鼠似乎更高的能量摄入,脂肪存储和体重大于DIO-R老鼠时都有免费获取高能量密度的饮食。过度的能量摄入和身体戴奥老鼠体重增加是由于激活下丘脑高脂肪饮食引起的炎症。切换到低脂食物未能恢复下丘脑炎症,虽然体重和脂肪垫和胰岛素敏感性下降改善了戴奥/ CF老鼠。本研究的限制是,我们评估的贡献后炎症反应摄食行为和肥胖表现型戴奥和DIO-R已经发生。炎症反应进化早期暴露于高脂肪饮食后随着时间的推移,反应在下丘脑,可能引发不同的中间反应,进而导致不同的延迟响应。进一步研究不同喂养时期和政权是必要的。

缩写

戴奥:	饮食诱导肥胖
DIO-R:	饮食诱导肥胖抵抗
CF:	食物的食物
戴奥/心力衰竭:	戴奥在高频
戴奥/ CF:	戴奥在CF
DIO-R /心力衰竭:	DIO-R在高频
DIO-R / CF:	在CF DIO-R
TLR4:	toll样receptor-4
NF -κB:	核转录因子κB
肿瘤坏死因子-α:	肿瘤坏死因子-
il - 1:	Interleukin-1
il - 6:	白细胞介素- 6
il - 10:	白细胞介素- 10”
实时聚合酶链反应:	实时聚合酶链反应。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

资金

研究赞助商没有参与设计;在收集、分析、解释数据;在报告的写作;或决定提交投稿。

确认

这项研究是由中国国家自然科学基金(NSFC30671765)和湖北省自然科学基金(2009年NSFH cdb253)。