饮用纯净水诱导血脂升高及动脉粥样硬化形成的实验研究

来源 :第三军医大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:khsim
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随着环境污染及水污染日益加重,多种经深度加工的新型饮用水不断涌现,纯净水是主导水型。饮用纯净水虽然可以避免饮水中有机或无机污染物对人体的侵害,但纯净水毕竟属于低矿化度水,国内外已有多篇文献报道,长期饮用低矿化度水可增加心血管疾病的发生率,尤其是动脉粥样硬化(AS)的发生率。我们的前期研究结果显示,大鼠从出生前就随孕鼠饮用纯净水直至出生后20周,其血清中16种常量及微量元素水平测定结果只有血镁浓度显著降低,其它生化指标显示血脂(TC、TG)增高。随着人们生活水平的提高,高胆固醇、高脂肪饮食日渐突出,形成了现代人群(尤其是城市)纯净水与高脂饮食这种联合生活方式的普遍存在。高脂饮食可诱导人或动物的血脂增高,由此引发的心脑血管疾病严重危害人类健康。镁是细胞内除钾以外含量最多的阳离子,有许多极为重要的生理生化作用,可以说,任何需要ATP参加的酶促反应都需要镁离子,临床研究与动物实验均显示,镁具有降低血脂、治疗或预防心血管疾病的功效。在AS的形成过程中,镁离子起到了至关重要的作用,缺镁可以加速AS的过程,口服镁剂可以阻止AS的发展。但以前的研究多限于单因素的研究,随着人们对健康的追求,多因素联合作用越来越引起人们关注。本实验旨在根据我们的前期研究,结合社会实际情况,模拟现代人生活方式,系统观察长期饮用纯净水对大鼠血脂及AS形成的影响,并探讨镁及高脂饲料两因素对这一影响的作用,从而避免单纯饮用纯净水对心血管系统所产生的负面效应。实验方法:雌性Wistar大鼠150只,按随机对数表随机分为5组,每组30只,即Ⅰ(饮用自来水并饲喂基础饲料,记为TW)、Ⅱ(饮用纯净水并饲喂基础饲料,记为PW)、Ⅲ(饮用添加0.5g/L MgSO4·7H2O的纯净水并饲喂基础饲料,记为PW+Mg)、Ⅳ(饮用纯净水并饲喂高脂饲料,记为PW+HFD)、Ⅴ(饮用天加0.5g/L MgSO4·7H2O的纯净水并饲喂高脂饲料,记为PW+HFD+Mg)。高脂饲料的配置按照常规诱导大鼠AS模型饲料配方减半处理,即在基础饲料的基础上添加5%猪油和1%胆固醇。大鼠分笼饲养,每笼3只,自由饮食饮水,并记录饮食量和饮水量,每30d测量体重及皮脂厚度一次,然后禁食12h,尾静脉采血,及时测定血清总胆固醇(TG)、甘油三酯(TC)含量,动态观察大鼠血脂变化。实验周期5个月。实验终期大鼠股动脉采血后宰杀,按要求分离血清、血浆;取大鼠血管(主动脉弓)、心脏(左心室前壁)、肝脏<WP=8>(外侧左叶中间部位)和脾脏(中间部位)分别置于4%多聚甲醛固定液中固定,72h后石蜡包埋备用;以酶联比色法测定血清TG、TC、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量;以化学比色法测定血清钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)、丙二醛(MDA)、维生素E(VE)含量;以放射免疫法测定血浆内皮素-1(ET-1)含量;以硝酸还原酶的化学比色法测定血浆一氧化氮(NO)含量;动脉粥样硬化指数(AI)由公式AI=LDL-C/HDL-C计算得出。实验结果:1.血液生化指标:(1)长期饮用纯净水可导致Ⅱ(PW)组大鼠血镁、NO浓度显著降低,血脂(TC、TG、LDL-C)、肝重、肝体指数、MDA、ET-1及AI值显著增高(P<0.05)。(2)纯净水和高脂饲料联合作用可导致Ⅳ(PW+HFD)组大鼠血镁、NO浓度显著降低,血脂(TC、TG、LDL-C)、肝重、肝体指数、AI、MDA及ET-1含量显著增高(P<0.05),且二者可能存在协同效应。(3)补镁后,在纯净水与高脂饲料联合作用下也可不同程度提高Ⅲ(PW+Mg)组和Ⅴ(PW+HFD+Mg)组血镁、NO浓度,降低血脂(TC、TG、LDL-C)、肝重、肝体指数、MDA、ET-1含量及AI值(P<0.05)。2.组织病理观察:(1)主动脉:光镜下可见Ⅱ(PW)组大鼠动脉内膜内皮细胞排列疏松,有不同程度增生;Ⅳ(PW+HFD)组内皮细胞显著增生,中膜纤维组织及平滑肌细胞增生,胞内可见散在脂肪空泡,有非典型斑块形成;Ⅲ(PW+Mg)组和Ⅴ(PW+HFD+Mg)组动脉内膜轻度增生,各组大鼠均未发现典型的动脉粥样硬化斑块。(2)肝脏:Ⅱ(PW)组大鼠肝细胞排列紊乱,肝窦变窄,胞内少量脂肪空泡,偶见炎细胞浸润;Ⅳ(PW+HFD)组除了肝细胞排列紊乱、肝窦变窄外,肝细胞有轻度水肿,胞内可见大量大小不等脂肪空泡,胞核偏位,大量炎细胞浸润。Ⅲ(PW+Mg)组和Ⅴ(PW+HFD+Mg)组大鼠肝脏脂肪变不同程度减轻。(3)心脏和脾脏病理切片未见明显异常。实验结论:1. 长期饮用纯净水可引起雌性大鼠血镁缺乏,一方面抑制了卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)的活性和低密度脂蛋白受体(LDL-R)的表达,脂质代谢障碍,血脂(TC、TG、LDL-C)、肝重、肝体指数及AI值显著增高,MDA生成增多,导致LDL的氧化修饰,血管内皮细胞受损;另一方面血镁缺乏引起一氧化氮合成酶(NOS)活性降低及Ca2+/Mg2+比值增高,血清NO、ET-1合成分泌障碍,血管舒缩功能降低,诱发心血管系统损害。2. 纯净水与高脂饲料联合作用可以引起血镁、NO浓度显著降低,血脂、MDA、ET-1等相关指标显著增高,比单独饮用纯净水效果更显著,推测纯净水与高脂饲料之间可能存在协同效应,其机制有待进一步研究。3. 补镁后,在纯净水和高脂饲料联合作用下也可明显提高?
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