高脂模型大鼠代谢特征分析

杨叔禹，赵能江，孙素云，李灿东

(1.福建中医药大学，福建 福州 350108；2.厦门大学附属第一医院，福建 厦门 361003；3.厦门市糖尿病研究所，福建 厦门 361003)

随着人们生活水平的提高，饮食结构和生活方式发生改变，导致肥胖、糖尿病、高血脂、高血压等系列代谢紊乱的发生率越来越高，而这些疾病的聚集出现被称为代谢综合征(metabolic syndrome)，是严重危害人类健康的疾病之一。深入研究代谢综合征的发病机制，离不开能反映其病机特点的理想动物模型，而高脂饲料喂养的大鼠模型应用广泛，能较好地模拟人类饮食结构改变造成的肥胖、高血脂等疾病，因此其可能是较理想的模拟人类代谢综合征的动物模型之一[1]。本实验通过高脂饲料喂养的SD大鼠,从糖脂代谢的角度对模型进行分析。

1 材料与方法

1.1 实验动物 雄性清洁级SD大鼠20只，体质量为(150±20)g，购于厦门大学医学院实验动物中心，许可证号为SCXK(沪):2007-0005。大鼠饲养由厦门大学医学院实验动物中心提供，室内温度和湿度分别保持在22 ℃和50%,明暗周期为12 h，自由进食和饮水。适应性饲养1周后，将大鼠分为普食组(Normal)和高脂组(HFD,含20%猪油)各10只，每周监测进食量和体质量。

1.2 试剂和仪器 普通胰岛素购自诺和诺德公司，稳豪One Touch血糖仪及血糖试纸购自美国强生公司，普通饲料购自厦门大学实验动物中心，高脂饲料购自苏州双狮公司。

1.3 糖耐量试验(OGTT)和胰岛素耐量试验(ITT) 高脂饲养8周后,对大鼠进行OGTT和ITT试验。OGTT方法：大鼠禁食12 h，称重后给予葡萄糖灌胃，剂量 2 g/kg，在灌胃后0、30、60、90、120、180 min 分别尾静脉采血，血糖仪检测血糖。ITT方法：在OGTT结束3 d之后,大鼠禁食4 h，称重后腹腔注射胰岛素，剂量0.75 U/kg，在注射后0、15、30、60、90、120 min 分别尾静脉采血，血糖仪检测血糖。

1.4 标本采集 OGTT和ITT结束后，大鼠处死前1 d晚上禁食禁水，第2天上午称重后，经心脏取血后处死大鼠，离心后得到血清，用全自动生化分析仪检测肝功、血脂、血糖等生化指标。迅速取出大鼠的肝脏和内脏脂肪(附睾、肾周脂肪)，称重后，部分用4%甲醛固定备免疫组化，剩余部分放入液氮冻存。

1.5 组织病理染色 将固定好的组织用梯度乙醇脱水，二甲苯透明处理，石蜡包埋，纵向切片(约4 μm厚度)，苏木精和伊红染色(HE)染色，光镜下观察形态并拍照。

2 结果

2.1 一般状态 普食组大鼠状态良好，动作自如，反应灵敏，毛皮有光泽。高脂组大鼠体型肥胖，动作迟缓不喜动，反应欠灵活，毛皮无光泽。2组饮食摄入无明显差异。

2.2 2组大鼠体质量和内脏重量比较 见表1。

表1 2组肝脏和脂肪重量比较(±s，n=10)

2.3 2组血清学指标比较 见表2。

表2 2组血清生化指标比较(±s，n=10)

2.4 2组OGTT和ITT变化 见图1。葡萄糖耐量试验(OGTT)和胰岛素耐量实验(ITT)可反映机体对葡萄糖和胰岛素的耐性受。图1显示，给大鼠葡萄糖灌胃后，血糖明显升高,在60 min时达到最高点，然后逐步下降，但高脂组血糖在60、90和120 min时间点均明显高于正常组(P<0.05)。在ITT中也出现类似结果，高脂组在15、90和120 min的血糖明显高于普食组(P<0.05)。

图1 OGTT和ITT变化情况

2.5 2组组织病理变化 见图2。图中a和b显示脂肪组织HE染色情况,高脂组脂肪细胞体积膨大;c和d为肝组织切片，高脂组大鼠肝细胞肿胀，胞质中出现大小不等的脂滴空泡，为典型的脂肪肝表现。参照NASH的组织学评分标准[2],根据显微镜下脂肪数量，将肝细胞脂肪变分为4个程度:0分(肝细胞内无脂滴沉积)、1分(肝小叶内<30%的肝细胞有脂肪变)、2分(肝小叶内30%～50%的肝细胞有脂肪变)、3分(50%～75%的肝细胞有脂肪变)、4分(75%以上的肝细胞有脂肪变)。定量分析肝脏脂肪变性程度，高脂组分数(3.3±0.87)，明显高于普食组的分数(0.30±0.48)，2组比较(P<0.05)。

a和c为正常组，b和d为高脂组

3 讨论

随着人们生活水平的提高，肥胖、高血压、糖尿病和血脂异常等疾病的患病率迅速增加，这些疾病的聚集出现，被称为代谢综合征，是公认的心血管疾病的危险因素[3]。饮食和环境因素与代谢疾病的发生发展密切相关，动物给予高脂高热量的饮食，并且在笼中饲养限制其活动，在一定程度上模拟了人类能量过剩，运动缺乏的生活状态，能够引起包含肥胖、血脂紊乱、糖调节受损等代谢综合征的疾病组分[4]。目前用来模拟人类代谢综合征的模型很多，包括遗传、转基因、基因敲除、外科干预和药物诱导等，但是代谢综合征是涉及多基因的复杂疾病，很多模型往往只具备了代谢综合征的部分特点；而高脂饲养的动物模型具备代谢综合征的多个组分，因而能够较全面反映代谢综合征的本质。肥胖是代谢综合征的主要表现之一，饮食诱导的肥胖动物模型已经广为应用。SD大鼠具有形体适中容易操作、脂肪组织取材方便、血量较多采血容易等特点，广泛应用于肥胖机制和抗肥胖药物研究[5]。我们发现，高脂饲养的肥胖大鼠主要表现为内脏脂肪增多，脂肪细胞体积增大，符合代谢综合征以腹型肥胖为主的特点。关于高脂诱导的时间，有研究[7]报道给予高脂饮食2周后体质量已经明显增加，诱导4周后各种症状更加明显，可出现血压增高、糖耐量受损等表现，与我们的结果相符，限于实验条件，本研究未监测大鼠血压。

胰岛素抵抗是指机体对胰岛素的反应性降低，是代谢综合征的病理基础[8]。目前建立的胰岛素抵抗动物模型大多以正常鼠类为实验对象,通过特殊的膳食喂养(高脂或高果糖)使其发生肥胖和高胰岛素血症,从而出现胰岛素抵抗。高脂或高果糖诱导的胰岛素抵抗，与临床高脂、高热量饮食所致的糖耐量异常、Ⅱ型糖尿病、肥胖等诱因相似，同时该方法造模简便、稳定可靠、价格比遗传模型更为低廉，是较为理想的胰岛素抵抗动物模型[4]。正常血糖-高血浆胰岛素钳夹技术是公认的评价胰岛素抵抗的金指标，但操作复杂，影响因素较多。我们采用OGTT和ITT[9]，即给予葡萄糖和胰岛素，通过尾静脉采血检测血糖，观察动物对糖和胰岛素的反应，发现高脂模型大鼠存在明显的胰岛素耐受，完全符合胰岛素抵抗的主要特征。

脂肪肝是指肝细胞内脂肪堆积过多的病变，越来越多的学者认为，非酒精性脂肪肝是代谢综合征的组成部分[10]。非酒精性脂肪肝与进食过多、肥胖等密切相关,约30%～50%的肥胖者合并脂肪肝,重度肥胖者脂肪肝发病率高达61%～94%[11]。通过高脂喂养发现大鼠肝脏体积增大，重量增加，肝脏切片有明显的脂肪浸润，出现大量脂滴和空泡，符合非酒精性脂肪肝的组织特点。脂肪肝和肝损害的出现与肥胖相关的三酰甘油积累呈正相关[12]，在本研究中，高脂喂养后的大鼠，血清TG、TC、LDL-C含量均显著升高，内脏脂肪重量增加，体积增大，肝脏脂肪变性，说明高脂喂养导致血脂代谢紊乱，脂肪贮存增加和脂肪肝，这可能是高脂饮食导致代谢综合征的原因之一。

综上所述，高脂饮食更接近人类的生活状况，能较好模拟环境因素导致的多种代谢紊乱，如腹型肥胖、胰岛素抵抗、血脂紊乱、脂肪肝等表现，与人类代谢综合征相近，因此高脂诱导的肥胖大鼠是代谢综合征的理想动物模型。然而，人类的饮食结构和种类比高脂饮食更复杂，因此高脂大鼠模型和人类的代谢综合征的差别，也需在今后的研究中加以分析。

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