食源性肥胖抵抗大鼠与大鼠食源性肥胖机制 差异研究

姚远

(江苏农牧科技职业学院 江苏泰州 225300)

肥胖这一慢性疾病的发病机理非常复杂，现在普遍认为，当人体摄入能量大于消耗能量时，机体通过产热、调节摄食等途径维持体重平衡，这是一种反馈调节机制，当这一机制紊乱时，机体能量代谢发生异常，导致脂肪堆积，现阶段一些学者认为这一理论阐述得还不够全面。在日常生活中，同样摄入高脂肪食物，有些人容易肥胖，有些人却不易肥胖。研究者由此提出设想，不同的机体肥胖的易感度可能存在差异，20世纪末期国外研究人员提出肥胖抵抗的概念，为后来肥胖的研究开拓新了的思路。当前国内外对肥胖抵抗的研究比较多，但是缺少统一的观念，在很多的观念态度上存在着较大的分歧，该文就肥胖抵抗的定义、造成肥胖抵抗的体液调节因素及各因素之间的关系进行综述，对肥胖抵抗的研究进行分析和展望。

1 食源性肥胖抵抗大鼠的概念及诱导

1.1 饮食诱导的肥胖及肥胖抵抗概念

在肥胖大鼠建模时，发现一部分大鼠在高脂高能的饮食诱导下体重明显高于普通饲料喂养组，这种现象被称为饮食诱导肥胖[1]。但建模过程中亦发现，同等条件下的高脂饮食诱导有一部分大鼠的体重、体脂、血脂等指标较对照组并没有明显差异，甚至较对照组体重等指标更低，这一现象为饮食诱导的肥胖抵抗[2]。

1.2 动物模型的建立、诱导

研究表明，大鼠在高脂高能的饮食诱导下的肥胖机制与人类的饮食肥胖机制具有很高的相似度，因此动物在高脂饮食的肥胖建模被广泛应用于生物学及医学研究中，并且大鼠已被证实在高脂饲料的诱导下，肥胖易感程度是不同的[3]。

在肥胖大鼠的建模的过程中，大鼠的饮食组成非常关键，参照国内外文献资料，诱导大鼠肥胖的高脂饲料通常设计摄入脂肪热量占总热量的45%左右，其质量比多在20%～35%，但过高的脂肪比给饲料的加工和储存带来不便，也会影响大鼠的进食量[4，5]。国外动物实验多采用Research Diets、Harlan Teklad等公司的纯化饲料，以保证实验的严谨性。考虑到高脂饲料的成本，现阶段国内实验室用于动物肥胖建模的高脂饲料一般由猪油、酪蛋白、全脂奶粉、鸡蛋、油炸花生按照一定的比例混合而成。但这种高脂饲料的组成也具有一定的局限，在以后的动物实验中应该严格通过实验室检测，保证脂肪功能比在合理的范围内，并防止饲料中的各种营养素被稀释[4]。

1.3 饮食诱导的肥胖抵抗大鼠的筛选标准

现阶段，国内外对于肥胖大鼠抵抗饲养的筛选周期还没有统一的标准，常用的方法有以下几种。如按照体重增量进行筛选，按照同批大鼠的体重梯度筛选，Belobrajdic在Dietary resistant starch dose-dependently reduces adiposity in obesity-prone and obesity-resistant male rats文章中指出，肥胖组体重上40%定义为肥胖大鼠，肥胖组体重下40%定义为肥胖抵抗大鼠[6]；将平均体重作为筛选标准，张荷香等在《饮食诱导肥胖和肥胖抵抗大鼠脂联素水平研究》一文中，将对照组平均体重加1.4倍标准差（）作为筛选肥胖大鼠的标准，以体重小于对照组平均体重减l倍标准差（）为标准筛选出肥胖抵抗大鼠[7]。此外，还有将高脂饮食组大鼠体重大于对照组最大体重者选为肥胖大鼠，体重小于对照组平均体重选为肥胖抵抗大鼠等方法[8]。关于饮食诱导的肥胖抵抗大鼠的筛选方法，笔者认为马爽等采用的按体重增量大于对照组体重增量均值加上1倍标准差作为肥胖标准，按体重增量小于对照组体重增量均值作为肥胖抵抗标准的标准比较合理[9]。首先，采用这一方法引入标准差考虑到每笼大鼠体重的离散程度，排除了大鼠饲养周龄未到体重、未稳定或同笼大鼠饲养给食不足等原因造成的同笼大鼠体重差异过大等情况，因为大鼠并不是只分为肥胖易感和肥胖抵抗两类，引入标准差可以充分剔除肥胖易感程度并不高的大鼠，保证实验的严谨性；其次，加入对照组的对比，充分地尊重了实验的客观性；最后，引入体重增量，排除了大鼠初始体重不一造成实验数据不严谨的可能。

2 瘦素及其对饮食诱导的肥胖抵抗大鼠的影响

2.1 瘦素的介绍

瘦素（Leptin，LP）由美国的科学家道格拉斯·高尔曼和杰弗理·弗理德曼在20世纪60～80年代发现。瘦素是由白色脂肪组织分泌的蛋白质类激素，其主要作用是抑制食欲，控制能量摄入量；作用于中枢神经系统，增加能量消耗；影响脂肪代谢，抑制脂肪合成，促进其分解；瘦素与胰岛素形成负反馈调节。瘦素是肥胖基因编码（ob）的一种分泌蛋白，参与体液调节，它可与下丘脑的长型瘦素受体结合，影响神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)等多种激素分泌，能够降低食欲，增加机体能量消耗。瘦素还能够作用于中枢神经系统，提高交感神经活性，激活细胞膜上β3-肾上腺能受体，增强脂肪燃烧，降低体脂。

2.2 饮食诱导的肥胖及肥胖抵抗大鼠瘦素差异

翟玲玲等人[10]发现，到实验2周末高脂组肥胖大鼠（DIO）体重开始增加，明显高于肥胖抵抗大鼠（DIO-R）和对照组大鼠；至实验12周末，DIO组大鼠体重明显高于DIO-R组合对照组大鼠。2周末时DIO大鼠血清瘦素水平低于DIO-R组大鼠，DIO-R组大鼠血清瘦素水平高于对照组；至实验12周末，DIO组大鼠血清瘦素水平高于DIO-R组和对照组，DIO-R组大鼠血清瘦素水平高于对照组[10]。考虑可能关于瘦素分泌的反馈调节比较敏感，2周末时DIO-R组血清瘦素水平最高，而到了12周末DIO组血清瘦素水平最高，而体重却最高，考虑可能存在瘦素抵抗。这一结果与郭光等在《高脂饮食诱导下的肥胖和肥胖抵抗大鼠细胞形态及瘦素、AMPK 表达变化的研究》中的结果有所不同。郭光等的实验数据表明，第5、第9、第13周末DIO-R组血清瘦素水平都是最高的，在13周时差异最显著，但在分析中提出DIO组血清瘦素水平较对照组差异非常明显，而体重很高，分析原因可能是产生了瘦素抵抗[8]。

2.3 瘦素抵抗

2.3.1 瘦素抵抗的介绍

瘦素主要通过与下丘脑受体结合发挥作用。国外动物实验表明，在一些饮食诱导肥胖的啮齿动物中，脂肪组织中ob RNA表达增加，血瘦素水平升高，并对外源性瘦素产生抵抗，这说明动物体内对瘦素的敏感性产生了差异。

2.3.2 瘦素转运的可饱和性与竞争性蛋白

瘦素转运系统可能具有可饱和性，瘦素通过血脑屏障可能由OB-Ra亚型受体介导，但关于这一理论国外学者还存在争论。瘦素的可溶性异构体与瘦素受体蛋白结合或在血清中可与瘦素结合的蛋白增加，导致血清游离瘦素减少，阻止外周瘦素转运至脑脊液，导致瘦素抵抗[10]。

2.3.3 瘦素信号

瘦素能作用于单细胞导致白细胞介素-1（IL-1）受体拮抗剂（IL-1 Ra）的表达及分泌的增加。IL-1 Ra可作用于血脑屏障外侧调节食欲的神经元，瘦素在下丘脑发挥作用需依赖于IL-1，而作为IL-1的受体拮抗剂IL-1 Ra的增加导致瘦素在下丘脑作用的下调[11]。这一机制对于瘦素抵抗起到推波助澜的作用，并形成恶性循环。

Ghrelin是一种内源性促生长激素分泌剂，具有促进摄食，拮抗瘦素的作用，Ghrelin通过激活下丘脑NPY/Y1受体途径发挥生理作用。研究发现，Ghrelin和瘦素可能作用于相同的NPY神经元来调节下丘脑NPY分泌，二者可能共用下丘脑NPY/Y1受体途径[12]。

2.4 瘦素研究展望

目前，瘦素的研究主要围绕瘦素抵抗及瘦素与胰岛素、AMPK、脂联素联系展开[13]。关于瘦素抵抗机制还没有定论，通常仅仅从血脑屏障瘦素转运可饱和性、瘦素基因的多态性、瘦素信号及其介导、瘦素及其受体竞争蛋白等方向提出假说。瘦素抵抗机制的研究对人类研究肥胖这一慢性疾病有着指导性意义。关于改善瘦素抵抗的方法研究已有一些进展，如发现n-3多不饱和脂肪酸能恢复肌肉对瘦素的敏感性，但还有待深入。笔者认为，可以从运动干预的角度尝试降低瘦素的有效阈值，甚至尝试低氧环境下生活或运动干预来监控实验对象体重及高瘦素血症和高胰岛素血症的改善情况。

3 胰岛素与饮食诱导的肥胖大鼠的相关关系

3.1 肥胖抵抗大鼠及肥胖大鼠血清胰岛素差异

关于胰岛素与饮食诱导的肥胖抵抗大鼠的关系，国内外学者多与瘦素、AMPK、脂联素等联系起来进行综合研究。有研究发现，在第4周末DIO-R组大鼠胰岛素水平高于正常对照组；第8周末DIO-R组胰岛素水平低于对照组及肥胖组[5]。翟玲玲等人[10]的实验显示，2周末DIO组大鼠血清胰岛素高于DIO-R组大鼠，其中DIO-R组高于对照组；12周末DIO组大鼠血清胰岛素高于DIO-R组及对照组，DIO-R组大鼠血清胰岛素水平高于对照组。王辉[1]发现，高脂饲料喂养25周后的DIO大鼠空腹血清胰岛素为0.85±0.24ng/ml，DIO-R大鼠空腹血清胰岛素为0.44±0.26ng/ml，DIO组大鼠明显高于DIO-R组大鼠。以上学者实验结果有一定差异，究其原因可能是DIO-R大鼠筛选标准不同，饲养环境有一定差异，但种种数据显示饮食诱导的肥胖大鼠可能存在胰岛素抵抗机制。

3.2 胰岛素抵抗与肥胖抵抗

胰岛素抵抗初期，机体代偿性增加胰岛素的分泌，使机体血糖维持稳定，随着胰岛B细胞功能减退，不能分泌足够的胰岛素时葡萄糖稳态遭到破坏。

4 瘦素抵抗的影响及其他影响因素

4.1 抵抗素

抵抗素是Steppan等在2001年发现的是一种肽激素，富含半胱氨酸的分泌蛋白，被认为可能是肥胖和胰岛素抵抗之间的重要链接。有研究发现，饲养18周的大鼠，高脂肥胖组血清抵抗素水平与高脂肥胖抵抗组大鼠比较有显著差异，在白色脂肪组织中，抵抗素表达也存在于血清一致的变化，而随着时间及肥胖程度的增加，血清抵抗素水平及胰岛素抵抗水平均提高[11]。现阶段，关于胰岛素抵抗与抵抗素水平的联系及机制尚没有定论，有待研究，但抵抗素与肥胖的发生及肥胖抵抗机制有一定的联系是广泛认同的。

4.2 脂联素

张荷香等研究发现，DIO组中脂联素mRNA表达水平明显低于对照组及DIO-R组，说明肥胖大鼠模型脂联素水平下降[7]。关于脂联素对动物食物摄入量及对能量代谢的影响任有争议，笔者认为可以将脂联素与瘦素结合起来研究，确定二者之间是否存在反馈机制，导致DIO、DIO-R组大鼠食物摄入量有所差异。

4.3 DIO及DIO-R大鼠能量及食物利用率差异

研究表明，DIO大鼠脂肪及高热食物摄入量高于DIO-R大鼠，值得关注的是二者脂肪排出量差异不大，这说明二者对能量及食物的利用率是有差异的[14]。也有学者将食物利用率量化，而其中的机制笔者认为有必要深入研究，这对揭开肥胖的原理具有现实意义。

关于食源性肥胖及肥胖抵抗大鼠的代谢及其他差异，现阶段国内外研究还包括AKPK、解耦联蛋白、PPARγ和aP2基因的表达、resistin基因的表达等，但导致食源性肥胖及肥胖抵抗这一现象是综合因素引起的已得到公认[15，16]。

5 关于食源性肥胖及肥胖抵抗大鼠研究展望

现阶段，国内外大多从以上几个方面研究肥胖及肥胖抵抗现象，笔者认为肥胖是能量代谢的激素链紊乱导致机体能量代谢轴紊乱及其他方面综合引起的，在未来的研究中将多种激素综合研究及激素之间的相互拮抗、协同作用已经是一种趋势，这对于机体能量代谢链及肥胖机制的研究具有重要意义。

当前，关于肥胖抵抗大鼠的静息代谢率研究较少，未来的研究可以利用代谢分析仪对肥胖和肥胖抵抗大鼠静息代谢率进行比较，分析其差异。在医学病理研究中，甲状腺亢进症同样会导致动物体体重消减，在医学实验中大鼠的甲状腺亢进症主要通过药物诱导后进行体温、心率、体重、饮食、进水、心脏增大变化来判定，在研究中可以将肥胖抵抗大鼠与甲状腺亢进大鼠的静息代谢率、体温、血清瘦素水平进行比较，探索二者是否有一定相似之处，这对于治疗及缓解肥胖这一慢性疾病具有重要的现实意义。