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动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是诱发心血管疾病的主要病理基础,由AS引发的心血管疾病已成为我国慢性代谢性疾病的主要死亡原因之一。胆固醇代谢紊乱和炎症反应在AS的启动和发生发展过程中发挥了重要的作用。营养代谢失衡是导致心血管疾病高发的关键原因,因此营养素的早期干预对于AS的防治具有积极的意义。大量流行病学研究证实,高膳食纤维(dietary fiber,DF)摄入可降低心血管事件发生率和死亡率,其中谷物DF降低慢性代谢性疾病的发病风险较其它食物来源的DF更加有效。谷物DF能有效降低血清胆固醇水平、改善机体炎症反应,然而有关其抗AS的功效研究甚少。因此,促使我们对谷物DF摄入与AS发生发展的关系进行进一步的研究。目的:通过高脂高胆固醇饲料诱导Apo E-/-小鼠动脉粥样硬化模型,探讨燕麦来源DF(可溶性DF为主)及全小麦来源DF(不可溶性DF为主)对AS发生发展的影响及可能的分子机制,比较不同来源谷物DF的功效差异。方法:30只7周龄Apo E-/-雄性小鼠,适应性喂养一周后,根据体重随机分为3组:动脉粥样硬化模型(AS)组、燕麦DF(O-fiber)组、全小麦DF(W-fiber)组,分别喂饲高脂高胆固醇饲料(Research diets D12451+1%胆固醇)、高脂高胆固醇饲料+燕麦来源DF、高脂高胆固醇饲料+全小麦来源DF,预防性干预18周。5只相同遗传背景的7周龄C57BL/6小鼠采用普通饲料(Research diets D10001)饲养作为阴性对照组(Chow),用于与AS模型组小鼠组织病理学形态比较分析。实验期间,每周称量体重及摄食量,并计算平均能量消耗。干预18周后,所有小鼠禁食12-14 h后行眼眶后静脉丛取血,测定血脂、游离脂肪酸(FFAs)及超敏C反应蛋白(hs-CRP)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、单核细胞趋化因子-1(MCP-1)、干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-12p70(IL-12p70)的水平。实验结束时,取小鼠主动脉进行血管横截面油红O染色、HE染色及CD36免疫组化染色,观察主动脉病变情况;Western Blot检测主动脉组织中NLRP3(the nod-like receptor family pyrin domain containing 3)炎症体通路相关蛋白表达。取小鼠肝脏进行HE染色和油红O染色,观察小鼠肝脏病理学变化;部分肝组织匀浆,测定肝匀浆TC、TG、FFAs水平;Western blot法检测肝组织中参与脂代谢、胆固醇代谢及胆固醇逆转运相关蛋白表达。收集小鼠粪便,用HPLC法测定小鼠粪便短链脂肪酸(包括乙酸、丙酸、丁酸)的含量。Western blot法检测小肠组织中参与胆固醇吸收、代谢及胆固醇逆转运相关蛋白表达。结果:1、谷物DF对Apo E-/-小鼠动脉粥样硬化的保护作用(1)实验过程中各组小鼠体重稳步增长,实验结束时各组小鼠体重、摄食量和能量摄入无显著性差异(P>0.05)。(2)实验结束时,AS模型组小鼠主动脉内膜明显增厚,血管内壁有大量油红O染色斑块;O-fiber、W-fiber干预组较AS模型组小鼠血管内壁动脉粥样病变面积显著减少(P<0.01),其中燕麦DF对AS斑块的改善作用优于全小麦DF(P<0.05)。(3)主动脉横截面HE染色和CD36免疫组化结果显示,与AS模型组相比,O-fiber、W-fiber干预组小鼠主动脉横截面内膜病变区域中泡沫细胞形成显著减少(P<0.01)。2、谷物DF通过改善肝脏脂代谢紊乱发挥抗AS的作用(1)与AS模型组相比,O-fiber组小鼠血清TC、LDL-c浓度明显降低(P<0.05),其中O-fiber降胆固醇作用优于W-fiber(P<0.05),各组小鼠血清HDL-c、FFAs水平无显著性差异(P>0.05)。(2)小鼠肝脏HE染色和油红O染色结果显示,AS模型组小鼠肝脏有明显的肝细胞脂肪变性;O-fiber、W-fiber干预组肝脂肪变性均有不同程度的改善,脂肪空泡的数目明显减少。(3)O-fiber、W-fiber可显著降低小鼠肝匀浆TC水平(P<0.05),O-fiber可显著降低小鼠肝匀浆FFAs水平(P<0.05),W-fiber、O-fiber干预对小鼠肝匀浆TG水平无影响(P>0.05)。(4)与AS模型组相比,O-fiber、W-fiber干预可显著降低小鼠肝脏组织中脂肪合成关键蛋白SREBP-1、FAS、ACC的表达(P<0.01),且W-fiber降低FAS表达量的作用优于O-fiber组(P<0.01)。O-fiber、W-fiber干预显著升高了肝脏组织中SREBP-2的表达(P<0.01),W-fiber干预能显著升高肝脏组织SR-B1的表达,效果优于O-fiber(P<0.01)。与AS模型组相比,O-fiber、W-fiber干预可促进参与胆固醇逆转运相关蛋白LXR-α、ABCG1、ABCG5的表达(P<0.01)。各组小鼠肝脏组织中ABCA1、ABCG8的表达量无显著性差异(P>0.05)。3、谷物DF通过调节肠道胆固醇代谢发挥抗AS的作用(1)与AS模型组相比,O-fiber干预能显著增加小鼠粪便短链脂肪酸(SCFA)的含量(P<0.05),且O-fiber增加SCFA的幅度明显高于W-fiber(P<0.05)。(2)与AS模型组相比,O-fiber、W-fiber干预可显著增加小鼠小肠组织中胆固醇吸收关键蛋白Sar1B的表达(P<0.01),且O-fiber的作用优于W-fiber(P<0.01);O-fiber、W-fiber干预能显著降低小肠组织中NPC1L1的表达(P<0.01);O-fiber、W-fiber干预对小肠组织中SR-B1的表达无影响。(3)与AS模型组相比,O-fiber、W-fiber干预显著降低了小鼠小肠组织中SREBP-1以及FAS、ACC的表达量(P<0.05),且O-fiber、W-fiber两组降低FAS、ACC的作用具有显著性差异(P<0.01);O-fiber干预显著增加小鼠小肠组织中SREBP-2、LDLR的表达量(P<0.05);O-fiber、W-fiber干预可显著增加小鼠小肠组织中PPAR-α的表达(P<0.01),O-fiber的干预作用比W-fiber显著(P<0.01)。(4)与AS模型组相比,O-fiber干预组小鼠小肠组织中参与胆固醇逆转运相关蛋白LXR-α、ABCA1、ABCG1、ABCG8的表达量显著升高(P<0.01),W-fiber干预组小鼠小肠组织中LXR-α、ABCA1、ABCG1的表达量显著升高(P<0.01),且O-fiber对ABCA1、ABCG1、ABCG8的表达量的的增加幅度比W-fiber更显著(P<0.01)。各组小鼠小肠组织中ABCG5的表达量无显著差异(P>0.05)。4、谷物DF通过调节NLRP3炎症体通路发挥抗AS的作用(1)各组小鼠血清炎性因子结果显示,与AS模型组相比,O-fiber、W-fiber组的血清hs-CRP、IL-10的水平显著降低(P<0.01),IL-12p70水平显著降低(P<0.05)。O-fiber、W-fiber对小鼠血清MCP-1、IFN-γ、TNF-α、IL-6水平有降低的趋势,但与AS模型组相比无显著差异(P>0.05)。(2)与AS模型组相比,O-fiber降低了Apo E-/-小鼠主动脉组织中参与NLRP3炎症体通路相关蛋白NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β和IL-18的表达量(P<0.05),而W-fiber仅降低了caspase-1、IL-18的蛋白表达量(P<0.05);O-fiber和W-fiber均降低了Apo E-/-小鼠主动脉组织中参与NF-?B(TLR4/My D88/NF-?B)通路相关蛋白TNF-α、My D88、NF-?B和VACM-1的表达量(P<0.01),仅O-fiber对TLR4的蛋白表达有降低作用(P<0.05)。结论:1、谷物DF能够有效减少AS斑块的形成,改善主动脉内膜病变斑块中巨噬细胞的聚集,显示出良好的抗AS作用,其中燕麦DF作用优于全小麦DF。2、谷物DF干预可以显著降低Apo E-/-小鼠血清TC、LDL-c和肝匀浆TC的水平,缓解肝脏脂质蓄积,其中燕麦DF降低血清TC、LDL-c的作用优于全小麦DF。谷物DF可以通过调控参与脂代谢和胆固醇逆转运相关蛋白的表达,降低机体胆固醇水平,改善机体肝脏脂肪细胞变性,发挥抗AS的作用。3、谷物DF可以通过增加粪便SCFA含量发挥抗AS作用,其机制主要是通过上调Sar1B抑制NPC1L1的蛋白表达,减少肠道胆固醇的吸收;下调脂代谢关键蛋白表达减少脂肪合成;激活PPAR-α和LXR-α的表达,有效调控下游胆固醇逆转运相关蛋白的表达,促进肠道胆固醇逆转运,且燕麦DF的效果优于全小麦DF。此外,燕麦DF还可以通过上调SREBP-2增加LDLR的蛋白表达,促进肠道胆固醇清除,发挥抗AS作用。4、谷物DF可以通过改善机体炎性反应,发挥抗AS作用。其中燕麦DF主要通过调控NLRP3炎症体通路和TLR4/My D88/NF-?B通路发挥抗AS作用,而全小麦DF仅对TLR4/My D88/NF-?B通路有作用。