运动、饮食干预对肥胖小鼠肝脏FGF21-mTORC1通路及非酒精性脂肪肝的影响
作者单位：沈阳体育学院研究生工作部 沈阳体育学院实验室管理中心 沈阳体育学院运动与健康研究中心
会议名称：《第十二届全国体育科学大会》
会议日期：2022年
学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 1002[医学-临床医学] 10[医学]
关 键 词：非酒精性脂肪肝 FGF21 FGF21-mTORC1信号通路 运动 控制饮食
摘 要：研究目的:随着肥胖率的增加,包括非酒精性脂肪肝在内的各种代谢性疾病的发病率随之增加。肥胖引起肝脏脂质代谢异常的机制较为复杂,FGF21是一种主要作用于肝脏的新型糖脂代谢调节剂,但肥胖对于肝脏FGF21的影响尚有争议。控制饮食和运动可以改善肥胖所致非酒精性脂肪肝,而其中FGF21发挥的作用及机制也不清楚。因此,本研究以长期高脂饮食建立小鼠NAFLD模型,观察限制饮食和运动对小鼠肝脏脂质代谢的影响,探讨FGF21及其特异性受体β-Klotho与下游通路调节脂质合成的因子、m TOR、S6K在限制饮食和运动防治NAFLD中的变化与作用。研究方法:4周龄雄性C57BL/6小鼠（50只）在标准的实验动物房适应性饲养3天以后,按体重分层进行随机抽样,分为正常饲料喂养组（10只,喂养正常饲料）和高脂饲料喂养组（40只,喂养高脂饲料）。10周喂养后,剔除造模不成功的肥胖抵抗小鼠,正常饲料喂养组作为正常组（NC）继续以正常饲料喂养,将肥胖组随机分为4组:肥胖对照组（OC,n=9）、肥胖饮食干预组（OD,n=9）、肥胖运动干预组（OE,n=9）、肥胖运动饮食干预组（ODE,n=10）,并继续以高脂饲料喂养。OD组和ODE组进行8周饮食控制,控制饮食方案为:高脂饮食不变,每日饮食量改为OC组实际饮食量的70%。OE组和ODE组进行八周跑台运动,运动方案为:每周运动6天,休息1天,坡度0%,起始负荷为跑速10m/min持续时间20min,此后逐渐增加跑速和持续时间,三周末负荷达到24m/min,90min/d,该负荷再连续训练5周。最后一次运动结束后36-48h,将所有小鼠称重后进行腹腔内麻醉,称取小鼠体重,眼眶静脉丛取血后分离血清。小鼠断头处死后,分离睾丸、肾脏和肠系膜周围的脂肪组织,称重后用于确定腹腔内脂肪组织含量。迅速分离小鼠肝组织,存于-80℃超低温冰箱中待测。所有操作于冰上进行。取材后用ELISA法测定肝匀浆中TG、FFA和血清中ALT、AST的浓度;用HE染色处理肝组织切片,观察病理学变化;用Real-Time PCR方法检测肝脏组织中FGF21、β-Klotho、m TOR、S6K的m RNA水平;用Western-Blot方法检测肝脏组织中PLIN2、FGF21、β-Klotho、m TOR、S6K、p-mTOR、p-S6K的蛋白表达水平。研究结果:（1）18周的高脂饮食使小鼠体重和腹腔脂肪显著升高（P0.01）,小鼠出现显著肥胖。8周控制饮食、运动以及控制饮食、运动联合干预后,体重、腹腔脂肪均显著下降,联合干预组下降幅度显著高于单独干预组（P0.01）。（2）肝脏镜下观察的结果:通过各小组HE染色切片的镜下病理学特点分析,NC组肝脏正常,没有出现明显的脂肪肝变化;OC组出现了明显的脂肪变性和炎症（肝索放射状排列紊乱,细胞体积增大,出现大量脂滴,一些细胞核被挤偏移,出现肝细胞破裂融合的脂肪囊肿。肝小叶中心出现广泛的细胞炎症浸润）;三个干预组肝脏脂肪变性和肝小叶内炎症程度显著降低。与对照组相比,肥胖组小鼠肝指数、血清ALE和AST均显著性升高（P0.01）;八周运动、控制饮食和联合干预使小鼠肝指数、血清ALE和AST显著回落（P0.01）;联合干预对于降低肝指数（P0.01）的效果优于单一因素干预。（3）10周高脂饮食后,小鼠肝组织TG、FFA的含量和PLIN2的蛋白表达均显著性升高（P均0.01）;8周控制饮食、运动和联合干预均能使肥胖小鼠肝组织TG、FFA的含量和PLIN2的蛋白表达明显回落（P0.01）;联合干预对于降低肝组织PLIN2的蛋白表达的效果优于单一因素干预（P0.01）。（4）与NC组相比,OC组小鼠肝组织FGF21的蛋白表达显著下降（P0.01）、β-Klotho的m RNA和蛋白表达均显著下降（P0.01）,m TOR和S6K的m RNA、及蛋白磷酸化水平均显著性升高（P0.01）;八周运动、控制饮食和联合干预使小鼠肝组织FGF21、β-Klotho的m RNA和蛋白表达显著升高（P0.01或P0.05）,也可以使下游m TOR、S6K的m RNA和蛋白磷酸化水平显著回落（P0.01或P0.05）;联合干预对于提高肝组织FGF21的m RNA表达（P0.05）,及提高FGF21、β-Klotho的蛋白表达（P0.01）的效果优于单一因素干预。研究结论:FGF21-mTORC1信号通路可能是控制饮食和运动防治非酒精性脂肪肝病的信号途径之一;控制饮食、运动的联合干预更有利于防治非酒精性脂肪肝。