二十碳五烯酸对胰岛素抵抗模型大鼠游离脂肪酸影响的研究

斯日古楞 李天柱 郝丹丹 白春英 张凤宁 瑞云

摘 要：目的：观察二十碳五烯酸（EPA）对高果糖饮食诱导的胰岛素抵抗（IR）大鼠游离脂肪酸的影响。方法：将大鼠随机分为对照组、模型组和实验组。模型组为高果糖饲料，实验组为高果糖饲料加6%的EPA。EPA摄入4周后，用高胰岛素-正常葡萄糖钳夹法，研究EPA对胰岛素的敏感性的影响。用生化比色法测定血清游离脂肪酸（FFA），生化酶法测定血清总胆固醇（TC）及甘油三酯（TG）。结果：高胰岛素-正常葡萄糖钳夹实验显示，与对照组比较，模型组的GIR显著降低（P<0.05）;与模型组比较，实验组GIR显著增加（P<0.05）。与对照组比较，模型组的TC、TG及FFA含量显著增高（P<0.05）;与模型组比较，实验组能明显改善高果糖引起的TC、TG及FFA含量的增高（P<0.05）。结论：EPA可降低高果糖诱导的胰岛素抵抗大鼠血清游离脂肪酸水平、调节脂质代谢而改善胰岛素抵抗。

关键词：二十碳五烯酸;胰岛素抵抗;游离脂肪酸;高胰岛素-正常葡萄糖钳夹法

中图分类号：R965  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2020）09-0055-03

高糖的摄入使代谢综合征、2型糖尿病和心血管疾病的风险增加[1]。高果糖的摄入，是年轻人的肥胖原因，高果糖主要是从含有高果糖的软饮料中摄入的。长期摄入果糖会引起与慢性乙醇摄入相似的健康问题，包括肥胖、脂肪性肝炎等疾病[2]。能量摄入过多是引起胰岛素抵抗（IR）的重要危险因素[3]。IR由于胰岛素分泌不足，使脂肪组织中激素敏感性脂肪酶活性增加，抑制脂解作用，从而使甘油三酯（TG）分解产生的游离脂肪酸（FFA）导致胰岛素抵抗[4]。FFA升高在胰岛素抵抗早期已经发挥着重要作用。因此，FFA与IR之间的关系成为全球医学研究热点。二十碳五烯酸（EPA）是一种n-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFA）具有抗炎、预防心血管疾病和降脂的作用[5，6，7]。Bertrand etal.研究发现高脂肪饮食后，EPA降低了肌肉内的甘油三酯（TG），增加了骨骼肌的β-氧化，改善了IR[8]。本实验旨在研究EPA可通过增加高果糖饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠血清FFA水平，探讨EPA改善胰岛素抵抗可能机制，为IR相关疾病防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 动物

Wistar雄性大鼠，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，动物许可证编号：SCXK（京）2018-0010。将大鼠在恒温（23℃）的实验室单笼饲养，自由饮水，每天光照12小时，每组喂食相应的饲料。

1.1.2 试剂与仪器

二十碳五烯酸（上海源叶生物科技有限公司）;游离脂肪酸测定试剂盒（南京建成科技有限公司）;BF-5血糖仪（日本王子计测仪器株式会社）;TC测定试剂盒（北京普利莱基因技术有限公司）;TG测定试剂盒（北京普利莱基因技术有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 分组与模型建立

适应性喂养一周后，将大鼠随机分为三组：对照组、模型组和实验组。对照组为常规大鼠饲料喂养;模型组为高果糖饲料喂养;实验组为高果糖饲料添加6%的EPA。每天测定摄入量，每周测量体重。在4周的喂养高果糖饲料过程中制备胰岛素抵抗模型[9]。模型制备4周后进行高胰岛素-正葡萄糖钳夹实验及测定相关指标。

1.2.2 胰岛素敏感性测定

采用高胰岛素-正常葡萄糖钳夹实验评价各组胰岛素敏感性。方法同参考文献[10]进行。动物禁食12小时左右，2.5%戊巴比妥钠（40mg/kg）腹腔注射麻醉，进行颈静脉和颈动脉插管。右颈静脉经微量注射泵输注胰岛素和葡萄糖，左颈动脉用于采血标本。在动物麻醉后进行高胰岛素-正常葡萄糖钳夹实验。每隔10分钟从动脉取血测定血糖，用于监测维持体内血糖水平。如果连续3次测量血糖值维持在基础空腹血糖±0.5mg/dL范围之内，即认定血糖达到稳定状态。记录稳态下连续60分钟的葡萄糖输注速率。取稳态下6次葡萄糖输注速率的平均值作为胰岛素敏感性指数（Glucose infusion， GIR）。

1.2.3 血脂和游离脂肪酸（FFA）的测定

取冻存血清，采用酶法检测各组大鼠TC、TG，按试剂盒说明书进行操作;比色法测定各组大鼠血清FFA。

1.3 统计学处理

应用GraphPad Prism 6.0 （GraphPad Software Inc.， La Jolla， CA， USA）软件进行，实验数据以均数±标准差（x±s）的形式表示。组间比较进行One way ANOVA检验分析，差异有统计学意義（p<0.05）。

2 结果

2.1 EPA对大鼠胰岛素敏感性的影响

给予大鼠4周EPA喂养后，与对照组的胰岛素敏感性指数（GIR）比较，模型组的GIR明显降低，差异有统计学意义（P<0.05）。与模型组比较，实验组的GIR显著升高，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

2.2 EPA对大鼠总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）及游离脂肪酸（FFA）的影响

给予大鼠4周EPA喂养后，与对照组比较，模型组的TC、TG及FFA均显著升高，差异有统计学意义（P<0.05）;与模型组比较，实验组的TC、TG及FFA均显著降低，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

3 讨论

随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，居民的膳食结构逐渐发生变化，尤其是中青年人大量摄入果糖，导致糖脂代谢发生紊乱诱发2型糖尿病、肥胖等代谢性疾病已经成为严重的健康问题.研究发现，肥胖患者中脂肪分解活跃，脂肪细胞的FFA释放增多，导致IR[11].FFA与IR之间有密切的关系;胰岛素敏感性与FFA呈负相关.FFA升高将损害糖代谢，降低胰岛素的分泌，增加IR，引起高胰岛素血症[11].因此，FFA是肥胖、糖尿病等IR相关疾病的重要因素，并IR中起到重要的作用.

只有少数的研究表明，高果糖饮食动物模型中，n-3 PUFA能改善IR.Mosson et al.研究表明，高果糖诱导的IR摄入EPA可以防止高果糖引起的胰岛素敏感性组织的脂肪酸谱变化、IR和血压升高[12].因此，EPA对IR具有一定的作用，但EPA对高果糖诱导的IR大鼠的作用及机制仍不明确.EPA能抑制身体脂肪的累积，从而降低脂肪细胞的FFA生成[13].胰岛素促进血糖进入脂肪组织，使脂肪细胞内的甘油三酯（TG）在各种脂肪酶的作用下被水解释放入血，对FFA的合成有促进作用.此外，糖尿病模型中，EPA可影响胰岛素信号分子，增加骨骼肌组织中的葡萄糖转运体4（GLUT4）表达，还使炎性细胞因子的基因表达降低[14].

在本研究设计了高果糖诱导的IR模型中，使用高胰岛素-正常葡萄糖钳夹法评价EPA对胰岛素敏感性的影响.结果表明，EPA能明显增强胰岛素敏感性指数，改善高果糖诱导的IR.进一步发现，高果糖诱导的模型组FFA明显升高，表明FFA升高使葡萄糖摄取和利用下降，降低抗脂质代谢的作用;EPA摄入实验组FFA明显下降，表明EPA可通过降低FFA水平改善IR。同时检测血脂发现，高果糖诱导的模型组TC、TG明显升高，经EPA 摄入后TC、TG明显下降，表明EPA对血脂也有一定程度的调节作用。此结果与n-3 PUFA能够调节血脂相符[15]。因此，EPA可抑制脂肪与TC、TG生成，降低血清FFA水平，发挥降血糖的作用，提高胰岛素敏感性，改善IR。

综合上述，高果糖条件下，EPA对脂质代谢及胰岛素敏感性具有显著的作用。可能是通过降低IR大鼠血清FFA水平，调节血脂代谢而改善胰岛素抵抗。

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