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背景及目的非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis,NASH)是非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的炎症形式,其主要特征为肝细胞肿胀,肝组织脂肪变性,炎症和纤维化。NAFLD是代谢综合征的肝脏表现,在全球的患病率高达25%-26%,其中约21%的NAFLD患者可能患有NASH,而NASH患者中,有40%可能会发展为肝纤维化甚至肝硬化。NASH作为NAFLD疾病进展的严重形式,已经成为备受关注的慢性肝病之一。但目前关于NASH发病机制的阐述仍不完全清楚。因此,迫切需要开展关于NASH发病机制的探索。微量元素是指在人体内的含量占人体总重量万分之一以下的元素,具有免疫调节、抗微生物活性和胰岛素敏化作用,参与了酶、激素维生素和核酸等多种代谢途径。研究显示,微量元素的缺乏或过量会破坏能量代谢,从而导致葡萄糖耐量降低、血脂异常和氧化应激等代谢综合征。故微量元素的代谢紊乱可能与糖脂代谢紊乱、氧化应激等共同参与NASH的发生发展。目前,NASH状态下肝脏多种微量元素变化规律的研究报道较少。为了解NASH肝脏微量元素状态,本研究通过蛋氨酸胆碱缺乏(Methionine and choline deficient,MCD)饲料诱导建立NASH小鼠模型,采用电感耦合等离子体质谱仪(Inductively coupled plasma mass spectrometer,ICP-MS)测定肝脏微量元素的含量,观察肝脏微量元素含量与氧化应激指标的变化,探讨肝脏微量元素含量与肝脏TG、TC含量以及肝脏氧化应激指标MDA、T-AOC、总SOD活性之间的关联性,并探讨微量元素的变化在NASH病程演变过程中发挥的作用,旨在为NASH的防治研究提供科学依据。方法SPF级雄性C57BL/6J小鼠(22±2g)40只,根据体重随机分为2大组即对照组(Control)和模型组(MCD),分别给予蛋氨酸胆碱充足(Methionine and choline sufficient,MCS)饲料和MCD饲料。按照喂养时间3、9周将每大组再分为2个小组,共分4组,3周对照组(Control3)、3周MCD组(MCD3)、9周对照组(Control9)、9周MCD组(MCD9)。各组进行等热量配对喂养,按照喂养时间,分别在3周和9周期满后,禁食12h。麻醉前称量小鼠体重,麻醉状态下经腹腔静脉取血,分离血清,将血清置于-20℃冰箱中保存待测。取血完毕后,用4℃预冷生理盐水在心尖处灌流并分离出完整肝脏,观察肝脏外形,称量肝湿重并计算肝指数,切取部分肝脏用4%多聚甲醛固定,用于苏木精伊红(Hematoxylin eosin,HE)染色、油红O染色以及NAFLD活动度积分。采用全自动生化分析仪检测血清丙氨酸转氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)、天冬氨酸转氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)、血清铁(Serum iron,SI)、总铁结合力(Total iron binding force,TIBC)、血清甘油三酯(Triglyceride,TG)、血清总胆固醇(Total cholesterol,TC);使用试剂盒检测肝脏组织的总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力;采用氯仿-甲醇法结合试剂盒检测肝脏组织TG、TC含量;采用电感耦合等离子体质谱仪(Inductively coupled plasma mass spectrometer,ICP-MS)检测肝脏组织铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、硒(Se)、铬(Cr)、镉(Cd)、钼(Mo)、砷(As)、钡(Ba)、钴(Co)、镍(Ni)、锶(Sr)、钒(V)、锡(Sn)元素含量。结果(1)一般情况:与Control组相比,MCD饲料喂养导致小鼠体重显著下降(P<0.001),与3周相比,喂养9周小鼠体重显著下降(P<0.001)。与Control组相比,MCD饲料喂养3周导致小鼠肝湿重和肝指数显著降低(P<0.001),喂养至9周时肝指数则无明显差异(P>0.05)。(2)肝脏组织病理与NAFLD活动度积分:与Control组相比,MCD3组小鼠肝脏可见细胞肿胀,胞浆可见圆形脂肪空泡,胞浆疏松淡染,少量肝细胞还伴轻度脂肪变性,未见明显气球样变性,中央静脉附近偶见炎性细胞浸润。MCD9组小鼠肝脏组织可见广泛脂肪变性,小叶可见炎性细胞小灶性浸润,肝细胞存在气球样变性。NAFLD活动度积分结果显示,与同期Control组相比,MCD组NAS评分升高,随着造模时间延长,NAS评分升高幅度越大,9周后达到NASH水平。(3)血清指标:与Control组相比,MCD饲料喂养3周和9周均导致小鼠血清ALT、AST显著升高(P<0.05),血清TC、TG则显著降低;MCD饲料喂养9周后小鼠血清ALT、AST水平高于3周(P<0.05),而血清TG、TC低于3周(P<0.05)。与Control组相比,MCD喂养3周和9周均导致血清SI和TS水平显著降低(P<0.05)。(4)肝脏氧化应激指标:与Control组相比,MCD饲料喂养3周和9周均导致小鼠肝脏MDA显著升高(P<0.001),肝脏T-AOC和总SOD活性显著降低(P<0.05);MCD饲料喂养9周后小鼠肝脏MDA含量显著高于3周(P<0.001),T-AOC和总SOD活性显著低于3周(P<0.05)。(5)肝脏TG、TC水平:与Control组相比,MCD饲料喂养3周导致小鼠肝脏TG含量显著升高(P<0.05),喂养9周则导致小鼠肝脏TG、TC含量均升高(P<0.001)。(6)肝脏微量元素含量:与Control组相比,MCD饲料喂养3周导致小鼠肝脏Cu、Zn、Mo含量显著降低(P<0.05),Fe含量显著升高(P<0.001);MCD饲料喂养至9周后,小鼠肝脏V、Mn、Co和Se也出现了显著下降(P<0.05),Cu、Zn、Mo和Fe的趋势与3周一致。与3周相比,MCD饲料喂养9周导致小鼠肝脏V、Cu、Zn、Se、Mo、Cd、Ba含量显著降低(P<0.05),而Fe含量显著升高(P<0.05)。(7)肝脏微量元素与脂质含量、氧化应激指标的关联性:偏相关分析结果显示,肝脏Cu、Zn、Mn、Se、Cd、Mo、Co、V含量与肝脏TG、TC含量呈显著负相关(P<0.05),而肝脏Fe含量与肝脏TG、TC含量呈显著正相关(P<0.05)。肝脏Cu、Zn、Mn、Se、Mo、Co和V元素均与肝脏MDA含量呈显著负相关(P<0.05),而肝脏Fe含量与MDA含量则呈显著正相关(P<0.005);肝脏Cu、Zn、Se、Mo和Co含量与T-AOC、总SOD活性呈显著正相关(P<0.05),而肝脏Fe含量与T-AOC呈显著负相关(P<0.001)。结论(1)MCD饲料喂养9周成功诱导了NASH小鼠模型,该模型肝脏病理变化可反映NASH的基本病变。(2)MCD饲料喂养3周导致小鼠肝脏发生多种微量元素紊乱,Cu、Zn和Mo含量降低,Fe含量升高;MCD饲料喂养9周使肝脏微量元素紊乱加重,V、Mn、Co和Se含量亦显著降低。(3)小鼠肝脏Fe、Cu、Zn、Mn、Se、Cd、Mo、Co和V含量与TG、TC含量显著相关,肝脏Cu、Zn、Se、Mo、Co含量与氧化应激指标MDA、T-AOC、SOD活性显著相关。