低温暴露诱发高血压中短链脂肪酸丁酸的作用及机制

作     者：李棪琳 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗斌

授予年度：2023年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：低温暴露 高血压 肠道菌群 丁酸 棕色脂肪 

摘      要：背景:低温可诱导交感神经反应,引起自主神经系统激活,导致血管收缩并形成急性高血压,而长期低温暴露被认为是高血压发生的重要环境因素。国内外和本课题组的前期研究表明,长期低温暴露可以促进血压升高并形成冷致高血压（Cold induced hypertension,CIH）,这可能与肠道菌群的改变和短链脂肪酸（Short chain fatty acids,SCFAs）代谢水平的变化有关。但SCFAs在低温暴露所致血压升高中的作用及相关机制仍有待深入研究。目的:（1）探明低温暴露对肠道菌群的影响以及丁酸的作用;（2）阐明丁酸通过激活短链脂肪酸受体,增加棕色脂肪组织（Brown adipose tissue,BAT）产热,加快脂质代谢,进而降低冷致血压升高的可能机制;（3）明确丁酸通过调节肾素血管紧张素系统（Renin-angiotensin system,RAS）和激活短链脂肪酸受体,减少低温暴露诱发的氧化应激状态,从而降低血压的可能作用和机制。方法:选择SPF级雄性SD大鼠（5-6周龄）,适应性饲养一周后随机分为6组,分别为:低温对照组（Low temperature exposure control group,LT,n=8）、常温对照组（Normal temperature control group,NT,n=8）、低温中剂量连续给药组（Low temperature medium dose continuous administration group,LMC,n=8）、低温高剂量连续给药组（Low temperature high dose continuous administration group,LHC,n=8）、低温6周后中剂量给药组（Low temperature medium dose administration after six weeks group,LMA,n=8）和低温6周后高剂量给药组（Low temperature high dose administration after six weeks group,LHA,n=8）。将NT组置于洁净级常温动物室（22±2℃）饲养。将LT、LMC、LHC、LMA和LHA组的大鼠饲养于洁净级人工气候环境模拟箱中,环境温度为4±1℃,进行连续低温暴露（20 h/d）。将丁酸钠（0.5 or 1 g/kg/day）溶于生理盐水中,对暴露于低温环境的LMC、LHC、LMA和LHA组的大鼠进行连续的灌胃。（1）在低温环境中连续暴露8周,期间监测大鼠的饮水量（m L）和饮食量（g）。每周固定时间测定大鼠体重（g）、血压（mm Hg）和心率（次/min）。（2）低温暴露第8周结束后处理大鼠,收集大鼠全血并分离血浆,摘取心脏、肾脏、肠道和棕色脂肪等组织并称重记录;检测大鼠血浆中甘油三酯（Triglyceride,TG）和高密度脂蛋白（High density lipoprotein,HDL）浓度,以描述大鼠血脂水平。（3）收集大鼠肠道内容物,进行16S rDNA微生物扩增子测序,通过Alpha多样性分析和Beta多样性分析描述肠道菌群多样性和丰富度变化,并筛选组间差异菌。利用超高效液相色谱-质谱联用法测定肠道内容物的代谢物,筛选差异代谢物,比对KEGG数据库以分析差异代谢物的代谢通路。（4）检测大鼠血浆中血管紧张素Ⅱ（Angiotensin Ⅱ,ANGⅡ）、内皮型一氧化氮合成酶（Endothelial nitric oxide synthase,e NOS）和核转录因子（nuclear factor kappa-B,NF-κB）的浓度;检测大鼠肾组织中肾素（Renin）、一氧化氮（Nitric oxide,NO）和活性氧（Reactive oxygen species,ROS）的浓度;测定大鼠肾脏组织中SCFAs受体（GPR43和GPR109a）、重组与合成蛋白（NF-E2-relatedfactor2,Nrf2）、血红素氧合酶1（Heme oxygenase 1,HO-1）和血管紧张素1型受体（Angiotensin type 1 receptor,AT1R）的表达水平,并检测以上蛋白的mRNA水平。（5）检测大鼠BAT中SCFAs受体（GPR43和GPR109a）、赖氨酸脱甲基酶（Lysine specific demethylase,LSD-1）和解偶联蛋白1（Uncoupling protein 1,UCP-1）的表达并检测以上蛋白的mRNA水平。检测BAT内过氧化物酶增殖物激活受体γ辅激活子1a（Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1a,PGC-1a）和成纤维细胞生长因子