围产期BPA暴露增加子代大鼠代谢综合征的风险及机制研究

论文摘要

代谢综合征是以肥胖、胰岛素抵抗以及脂质代谢异常为主要特征的慢性代谢性疾病,其发病率的急剧增高除了与遗传、肥胖、无节制的高热量食物的摄入及运动的减少有关,环境内分泌干扰物暴露也开始被认为是不可忽视的危险因素之一。关于内分泌干扰物对代谢相关疾病发生、发展影响的研究将成为继探索此类化合物与人类肿瘤、生殖发育异常等关联之后一个新的研究热点。双酚A（BPA）是一种典型的环境内分泌干扰物,主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂等多种高分子材料。随着塑料产业的迅速发展,BPA广泛应用于日常生活用品的生产,使其对环境造成了严重的污染,对人类健康造成了极大的威胁。研究人员分析美国《国家健康和营养调查》的数据时发现,被调查者尿中BPA的浓度与糖尿病、心血管疾病的发生率存在显著的正相关关系。动物实验也证实了BPA可以通过与机体内雌激素受体结合的方式,干扰胰岛β细胞的分泌功能,促进葡萄糖动态平衡有关的代谢紊乱。BPA可以由母体经胎盘和乳汁传递给子代,扰乱机体的正常发育；因此,本研究采用围产期BPA暴露的大鼠动物模型,研究BPA对子代血糖代谢和脂质稳态的影响,并探讨子代断乳后高脂高糖饮食对围产期BPA暴露所介导的效应的影响。最后,从细胞和分子水平对BPA引起机体代谢综合征的可能机制进行初步的研究。第一部分：围产期BPA暴露对子代大鼠脂质稳态的影响目的：探讨围产期不同剂量的BPA暴露对子代脂质稳态的影响。方法：40只Wistar妊娠雌鼠随机分为对照组（玉米油）、低剂量组（50μg/kg/day BPA）、中剂量组（250μg/kg/day BPA）和高剂量组（1250μg/kg/day BPA）。于受孕0天起,每天一次灌胃染毒直至子代仔鼠出生后第21天断乳。断乳后留取雌雄仔鼠各32只分别给予常规饮食和高脂高糖饮食,其余断头处死,收集脂肪组织。动态监测子代断乳后体重、血清生化指标和血清瘦素的变化。分析统计出生后第3周和27周仔鼠性腺旁脂肪组织的重量和脂肪细胞的形态。QPCR分析雄性仔鼠断乳时脂肪组织中FAS、C/EBP-α、PPARγ和SREBP-1 mRNA的表达。结果：哺乳期间,BPA各剂量组子代与对照组体重没有差异。断乳时,虽然各剂量组仔鼠脂肪细胞的面积和体脂系数与对照组无差异,但是低剂量组雄鼠脂肪组织中PPARγ、C/EBP-α、SREBP-1和FAS的mRNA表达显著增加。断乳后,常规饮食的低剂量组子代雄鼠和雌鼠的体重分别从出生后第19周和第17周开始高于相应的对照组；27周龄子代雄鼠的脂肪面积、体脂系数、血清的TG和瘦素均显著高于对照组；子代雌鼠这些指标与相应的对照组相比无明显差异。高脂高糖饮食中,低剂量组子代体重从第7-9周开始显著高于相同饮食的对照组；成年后脂肪面积、体脂系数、TC、TG、LDL和瘦素均显著升高,而HDL显著降低。无论常规饮食还是高脂高糖饮食,中、高剂量组与对照组相比,上述指标均无显著性差异。结论：围产期低剂量的BPA暴露改变子代脂肪组织的合成和分化,最终导致子代成年时出现肥胖和血脂紊乱。第二部分：围产期BPA暴露引起子代大鼠血糖代谢紊乱的研究目的：本试验论证了围产期BPA暴露能否导致子代大鼠代谢综合征,并探讨了断乳后不同饮食方式对BPA效应的影响。方法：Wistar雌鼠阴道涂片检查确定受孕,从受孕0天开始进行玉米油和不同剂量的BPA （50,250,1250μg/kg/day）灌胃染毒直至仔鼠断乳（出生后第21天）。子代断乳后分别给予常规饮食和高脂高糖饮食。监测子代生长过程中体重、糖代谢和脂代谢相关参数的变化。免疫组化观察β细胞的形态,电镜观察β细胞的超微结构。检测各剂量组子代离体培养的胰岛细胞的分泌功能和相关基因的表达。结果：常规饮食中,围产期50μg/kg/day BPA暴露导致子代大鼠成年后体重增加,空腹胰岛素水平升高以及葡萄糖耐受不良。高脂高糖饮食中,50μg/kg/dayBPA暴露组子代大鼠成年后出现严重的代谢综合征,主要表现为：肥胖、高脂血症、高瘦素血症、高血糖、高胰岛素血症以及葡萄糖和胰岛素严重耐受不良。无论常规饮食还是高脂高糖饮食,250μg/kg/day和1250μg/kg/day BPA暴露组子代糖脂代谢相关参数与对照组相比,均没有出现显著性差异。结论：常规饮食中,围产期50μg/kg/dayBPA暴露导致子代大鼠成年后机体葡萄糖代谢紊乱；高脂高糖饮食中,子代大鼠成年后出现明显的代谢综合征。断乳后的高脂高糖饮食明显加剧了BPA的代谢干扰作用。第三部分：围产期参考剂量的BPA暴露引起雄性子代大鼠非酒精性脂肪肝的初步研究目的：近年来,非酒精性脂肪肝正呈全球化流行趋势。本研究建立围产期BPA暴露结合高脂高糖饮食的动物模型,初步探讨围产期50μg/kg/day BPA暴露在非酒精性脂肪肝发生发展过程中的作用。方法：由雌性Wistar大鼠受孕0天开始,对其进行玉米油和50μg/kg/day BPA灌胃染毒,直至子代断乳。断乳后雄性子代分别给予常规饮食和高脂高糖饮食,喂养直至出生后第27周。收集肝脏组织样本,肉眼观察肝脏大体形态,计算肝脏重量和肝体系数。HE染色观察肝组织病理改变,测定肝组织中总胆固醇、甘油三酯和游离脂肪酸的含量。监测血脂和肝功能的变化。RT-PCR检测肝脏脂质代谢相关途径mRNA的表达。Western blot法检测肝脏组织中PPARγ, IL-6和TNF-α蛋白的表达。结果：常规饮食中,BPA暴露的子代血清和肝脏组织中TG和FFA水平明显升高；肝脏HE染色显示肝脏脂肪沉积。肝功能测试结果显示,BPA组空腹AST、ALT、GGT与对照无明显差异；炎症相关因子mRNA和蛋白的表达水平也没有明显改变。高脂高糖饮食中,BPA暴露导致子代成年后出现了典型的非酒精性脂肪肝炎（NASH）的病理学特征,表现为肝脏严重的脂肪变性并且伴随出现炎症细胞浸润；血清和肝脏中TC、TG、FFA的含量、肝功能相关指标—AST、ALT、GGT均显著升高；炎症相关因子mRNA和蛋白的表达水平也高于相同饮食的对照组。除此之外,BPA暴露还导致了子代肝脏组织中脂质代谢相关基因mRNA表达水平发生明显改变。结论：围产期BPA暴露导致雄性子代成年后血脂紊乱和肝脏脂质沉积；断乳后高脂高糖饮食加重了BPA的负面效应,高脂高糖饮食喂养的雄性子代成年后出现了严重的NASH。

论文目录

• 中英文缩略词表
• 中文摘要
• Abstract
• 第一部分 围产期BPA暴露对子代大鼠脂质代谢的影响
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 试验结果
• 4. 讨论
• 5. 参考文献
• 第二部分 围产期BPA暴露引起子代大鼠血糖代谢紊乱的研究
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 试验结果
• 4. 讨论
• 5. 参考文献
• 第三部分 围产期参考剂量的BPA暴露引起雄性子代大鼠非酒精性脂肪肝的初步研究
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 试验结果
• 4. 讨论
• 5. 参考文献
• 全文小结
• 本研究创新之处
• 综述 环境污染物与Ⅱ型糖尿病
• 参考文献
• 读博期间发表的文章
• 致谢