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孕期和哺乳期高果糖摄入对子代雌鼠体重、糖代谢及血清脂联素水平影响的实验研究

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摘要

英文缩略语

前言

实验材料与方法

一、实验材料

二、实验方法

实验结果

一、果糖暴露对母鼠孕期和哺乳期体重增量、摄食量和饮水量的影响

二、孕期和哺乳期母鼠食物蛋白质、食物热量以及总热量的摄入

三、果糖暴露对断乳后子代雌鼠摄食量的影响

四、果糖暴露对子代雌鼠出生体重及断乳后体重的影响

五、果糖暴露对青春期雌性大鼠主要脏器系数及生殖器周围脂肪系数和肾周脂肪系数的影响

六、果糖暴露对青春期雌性大鼠空腹血糖、胰岛素和血清ADP水平的影响

七、果糖暴露对青春期雌鼠皮下脂肪组织ADP蛋白表达的影响

讨论

结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

综述 果糖与健康关系的研究进展

致谢

个人简介

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摘要

近年来，儿童肥胖的发病率不断增高，并呈低龄化趋势，已成为严重危害人体健康的主要公共卫生问题之一。虽然传统的观点认为遗传因素、摄入的能量过多和缺乏运动等是肥胖发生的主要原因，但越来越多的研究报道:胎儿时期营养状况对日后肥胖和胰岛素抵抗等疾病的发生有重要影响。随着近年来含果糖食物和饮料消耗量的逐年快速增加，儿童和成人超重肥胖发病率也快速升高，特别是孕妇在整个孕期高果糖食物的摄入量也明显增高。由于孕期和哺乳期高果糖摄入可能增加后代肥胖发生的研究报道较少，因此，探讨发育早期高果糖暴露对子代体重的影响及其分子机制，对今后制定孕期适宜果糖摄入量，预防子代肥胖与妊娠期糖尿病的发生具有重要现实意义。
　　果糖是左旋性的六碳酮糖，是葡萄糖的同分异构体，为最甜的天然甜味剂，主要存在于蜂蜜、水果、菊芋、菊苣等菊科植物中。近年来，随着高果糖玉米糖浆(High Fructose Corn Syrup，HFCS)技术瓶颈的突破，HFCS有替代果糖的趋势。HFCS是通过发酵或异构酶法由玉米淀粉生产的果糖含量较高的物质（如常用的HFCS-55含55％果糖和45％葡萄糖），由于其甜味的独特和生产成本的低廉，被广泛添加于饮料和糕点等食品中。美国有调查报道:果糖的消耗量与总糖消耗量的比例由1970年的每人每天零消耗上升到近期每人每天41％。研究发现果糖摄入并不刺激胃分泌饱食因子饥饿素(ghrelin)，因此，果糖的摄入在一定程度上可能会增加摄入食物的总热量，这可能是引起肥胖发生的原因之一。由于果糖摄入后不会引起餐后胰岛素分泌增高，由此果糖一直被认为是糖尿病患者比较安全的食用糖类。最近动物实验显示，用果糖为50％的饲料喂养孕期和哺乳期的大鼠，可使孕鼠出现血糖浓度升高以及肝脏的糖异生酶活性增加。高果糖摄入与肥胖关系的研究引起关注。
　　由于肥胖不仅使体脂肪含量明显升高，而且使脂肪细胞分泌的脂肪因子水平明显改变。脂联素(Adiponectin，ADP)，是一种重要的脂肪因子，参与糖代谢和脂肪酸氧化，在维持糖、脂代谢平衡方面起着重要的调节作用，并且ADP水平降低被认为是糖尿病发生的重要危险因素之一。目前有少数动物实验报道，高果糖暴露可降低大鼠血浆ADP水平。
　　近年来，高果糖暴露引起血脂代谢异常的动物和人群研究报道较多，但高果糖摄入与肥胖和糖代谢紊乱的研究报道比较少。考虑到发育早期不良环境暴露对儿童肥胖及相关疾病发生发展的长期影响，本实验以孕期和哺乳期为发育早期模型，研究不同剂量果糖暴露对子代体重、糖代谢及血清ADP水平的影响，并探讨果糖对皮下脂肪组织ADP蛋白表达的影响。本实验根据相关文献，确定不同果糖暴露组（10％果糖、13％果糖、20％果糖），由于13％蔗糖是日常生活中人们经常摄入的糖类，因此将13％蔗糖组作为阳性对照组。对孕期和哺乳期母鼠采用自由饮水的方式暴露上述剂量果糖和蔗糖2个月，检测出生后7W(相当青春期)子代雌性大鼠体重、空腹血糖、胰岛素和血清ADP水平以及皮下脂肪组织ADP蛋白表达水平，探讨生命早期高果糖摄入对子代体重和糖代谢影响的剂量-效应关系及相关机制，为进一步探讨发育早期不良环境暴露与子代肥胖及糖尿病的关系及机制提供参考依据，为有效制定肥胖防治措施提供科学依据。
　　目的:
　　探讨生命早期高果糖暴露对青春期子代雌性大鼠体重、空腹血糖、胰岛素、血清脂联素水平和脂肪组织脂联素蛋白表达水平的影响，阐述果糖对体重和糖代谢影响的剂量-效应关系及机制，为进一步探讨儿童肥胖发生原因及机制提供科学依据，为有效防治儿童肥胖发生提供参考依据。
　　方法:
　　一、实验动物的饲养及样品采集
　　选用清洁级的SD大鼠60只，其中包括雌性大鼠40只，体重在200-250g之间;雄性大鼠20只，体重250-350g之间，购于中国医科大学动物中心，动物合格证号:SYXK(辽)2008-0005。将雌雄SD大鼠进行分笼饲养，首先适应性的喂养7天之后每日晚18点，按照雌∶雄比例2∶1进行合笼交配，并且次日清晨对雌性大鼠阴栓检测和阴道涂片，确定阴道内是否有精子存在，凡是查到有精子雌性大鼠，将其确定为妊娠第0天(gestation day0，GD0)。选取2周内妊娠的母鼠，按照随机化原则分为以下5组，分别为对照组（正常水）、10％果糖、13％果糖、20％果糖和13％蔗糖组，每组7只孕鼠，单笼饲养，实验组大鼠从妊娠第6天(GD6)至哺乳期结束（即仔鼠出生后第21天）采用自由饮水方式摄入果糖或蔗糖，每天记录大鼠饮水量，并新配制相应浓度的果糖或蔗糖溶液。断乳后子代鼠饮用正常水（不含果糖），继续喂养4周。每天称取摄食量和饮水量，每周按照同一时间称量并记录子代大鼠体重。大鼠饲养环境温度为20±2℃，相对湿度55％-65％，昼夜明暗交替时间为12 h∶12 h。
　　实验结束时，进行大鼠腹主动脉采血，收集的血液在室温下静置2h后，3000转/分离心10min，分离血清并进行分装，-70℃存储，用于测定血清血糖、血清胰岛素以及血清脂联素水平。
　　摘取各脏器，包括肝脏、肾脏、生殖器（卵巢+子宫）周围脂肪和皮下脂肪并称量重量后，-70℃存储，皮下脂肪用于检脂联素蛋白表达水平。
　　二、统计分析
　　使用统计软件SPSS13.0进行统计分析，计量资料用均数±标准差(X± SD)表示。各实验组与对照组比较，采用单因素方差分析(one-way analysis of variance，ANOVA)。进行统计资料分析时，当方差齐性时，用SNK检验方法进行两两比较;当方差不齐时，使用Dunllett's T3检验。检验水准α=0.05。
　　结果:
　　一、果糖暴露对母鼠孕期和哺乳期体重增量、摄食量和饮水量的影响
　　在整个孕期期间，与对照组比较，实验组孕鼠的平均体重增量没有明显差异(P＞0.05）;20％果糖组和13％蔗糖组的平均摄食量明显减少，10％、13％和20％果糖组及13％蔗糖组的母鼠平均饮水量均明显增高，以上差异均有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01)。在哺乳期，与对照组比较，各实验组母鼠的平均体重增量没有明显差异(P＞0.05）;20％果糖组和13％蔗糖组的母鼠平均摄食量明显减少，13％蔗糖组的平均饮水量明显升高，以上差异均有统计学的意义（P＜0.05）。
　　二、孕期和哺乳期母鼠蛋白质摄入量、食物能量、及总能量
　　在整个孕期，与对照组比较，10％、13％和20％果糖组以及13％蔗糖组的平均蛋白质摄入量和食物来源的热能摄入量均明显减少，差异有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01);但10％果糖组、13％果糖组、20％果糖组和13％蔗糖组总能量摄入量明显高于对照组，差异均有统计学意义(P＜0.05）。在整个哺乳期，与对照组比较，13％果糖组、20％果糖组和13％蔗糖组的平均蛋白质摄入量均明显减少，20％果糖组和13％蔗糖组的食物来源热能摄入量也明显降低，以上差异均有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01);13％和20％果糖组13％蔗糖组平均总能量摄入明显高于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05）。
　　三、果糖暴露对断乳后子代雌性大鼠摄食量的影响
　　与对照组比较，断乳后第一周，各实验组子代雌性大鼠摄食量分别与对照组相比，均没有统计学的差异（P＞0.05）;但断乳后的第二周和第三周，13％果糖组、20％果糖组子代雌性大鼠摄食量明显增加，断乳后第四周13％果糖组、20％果糖组和13％蔗糖组子代雌性大鼠摄食量均明显增加，以上差异均有统计学意义(P＜0.05)。
　　四、果糖暴露对断乳后子代雌性大鼠体重的影响
　　与对照组比较，各实验组子代雌性大鼠出生体重均无统计学差异(P＞0.05）;断乳时，20％果糖组和13％蔗糖组的大鼠体重分别与对照组相比均有统计学的差异（P＜0.05）;断乳后第二和第三周13％果糖组、20％果糖组和13％蔗糖组子代大鼠体重明显高于对照组;断乳第四周10％果糖组、13％果糖组、20％果糖组和13％蔗糖组子代大鼠体重均明显高于对照组，差异均有统计学的差异（P＜0.05）。
　　五、果糖暴露对青春期雌性大鼠主要脏器系数及生殖器周围脂肪系数和肾周脂肪系数的影响
　　与对照组比较，各实验组子代雌性大鼠的肝脏系数均增加，差异有统计学意义(P＜0.05);各实验组生殖器周围脂肪系数有增高趋势，但只有13％蔗糖组与对照组相比有统计学差异(P＜0.05);各实验组肾脏系数和肾脏周围脂肪系数没有显著性差异(P＞0.05）。
　　六、果糖暴露对青春期雌性大鼠空腹血糖、胰岛素和血清ADP水平的影响
　　与对照组比较，10％果糖组、13％果糖组和20％果糖组青春期雌性大鼠空腹血糖均增高，差异有统计学意义(P＜0.01）;10％果糖、13％果糖组青春期雌性大胰岛素水均升高，有统计学差异（P＜0.01）;10％果糖组、13％果糖组、20％果糖组胰岛素抵抗系数均增加(P＜0.01或P＜0.05);10％、13％果糖组、20％果糖组和13％蔗糖组大鼠血清ADP水平均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05）。
　　七、果糖暴露对青春期雌性大鼠皮下脂肪组织ADP蛋白表达的影响
　　与对照组比较，各实验组青春期雌性大鼠皮下脂肪组织ADP蛋白的表达均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01)。
　　结论:
　　1、孕期和哺乳期低或高浓度果糖摄入均可引起青春期子代雌鼠体重明显增高。
　　2、孕期和哺乳期低或高浓度果糖摄入可引起青春期子代雌鼠糖代谢紊乱，出现胰岛素抵抗现象。
　　3、孕期和哺乳期低或高浓度果糖摄入引起子代雌鼠糖代谢紊乱可能与果糖降低皮下脂肪组织脂联素蛋白表达水平有关。

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