低氧训练对高脂饮食大鼠肝脏microRNA表达及脂代谢的调节研究

【摘要】低氧训练能降低体重和体脂，调节血脂含量和机体脂代谢。MicroRNA（miRNA）是一类内源性单链非编码小分子RNA，通过与靶基因3’端非翻译区（UntranslateRegion,UTR）结合，在转录后水平调节机体脂代谢。但低氧训练是否影响肝脏miRNA的表达，是否通过改变miRNA的表达对肝脏脂代谢进行调节还不清楚。本文通过研究高脂饮食大鼠肝脏miRNA和脂代谢相关基因蛋白的表达特征，以及低氧训练对高脂饮食大鼠肝脏miRNA和脂代谢相关基因、蛋白表达的影响，探讨低氧训练调节高脂饮食大鼠肝脏脂代谢可能的分子机制。材料与方法：本实验分为两部分，第一部分利用100只21天龄离乳雄性SpragueDawley（SD）大鼠，适应性喂养1周后随机分为两组，正常饮食组10只，高脂饮食组90只，12周后从高脂饮食组挑选体重大于正常组平均体重的大鼠用于后续实验研究，并从中随机选10只以正常饮食组作为对照检测体重、体脂和血清甘油三酯（Triglyceride,TG）、总胆固醇（TotalCholesterol,TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LowDensityLipoproteinCholesterol,LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HighDensityLipoproteinCholesterol,HDL-C）、游离脂肪酸（FreeFattyAcid,FFA）含量；取大鼠肝右叶，miRNA芯片检测肝脏722个成熟miRNA的表达；利用SYBRgreenreal-timePCR和酶联免疫吸附实验（Enzyme-LinkedImmunosorbentAssay,ELISA）检测肝脏中过氧化物酶体增殖物激活受体（PeroxisomeProliferatorActivatedReceptor,PPAR）、脂肪酸合成酶（FattyAcidSynthetase,FAS）、肉毒碱棕榈酰基转移酶1A（CarnitinePalmitoylTransferase1A,CPT1A）、脂肪酸转位酶（FattyAcidTranslocase,FAT/CD36）、载脂蛋白AI（ApolipoproteinAI,ApoAI）等调节脂代谢的重要基因、蛋白表达水平，研究高脂饮食对大鼠肝脏miRNA表达和脂代谢的影响，探讨差异表达miRNA与肝脏脂代谢的关系。第二部分挑选出的高脂组大鼠继续高脂饮食喂养，2周适应性训练后随机分为4组每组10只：常氧安静组、常氧训练组、低氧安静组、低氧训练组。4周后取材检测4组大鼠体重、体脂、血脂含量；芯片检测肝脏miRNA表达，根据miRNA芯片检测结果挑选差异表达的miR-378b、miR-21-5p和肝脏中含量最多的miR-122-5p，PCR验证miRNA表达；利用PCR和ELISA检测肝脏中脂代谢相关基因蛋白表达，研究低氧训练对高脂饮食大鼠肝脏miRNA表达的影响以及调节肝脏脂代谢的分子机制，探讨差异表达miRNA与脂代谢的关系。结果：1.第一部分实验形态指标：高脂组大鼠Lee’s指数、脂肪重、脂体比、血清TC、HDL-C、LDL-C含量比正常组大鼠显著升高（P<0.05）。2.第一部分实验miRNA表达：miRNA芯片结果显示高脂组与正常组大鼠肝脏中有10个miRNA表达呈现显著差异（P<0.05），其中高脂组miR-203a-3p、miR-6215比正常组显著降低，let-7f-5p、let-7a-5p、let-7c-5p、miR-352、let-7b-5p、miR-25-3p、miR-483-5p、miR-221-3p表达显著升高。3.第一部分实验基因蛋白表达：高脂组比正常组大鼠肝脏FAS、ApoAImRNA表达显著降低（P<0.05，P<0.01）；而PPAR和FAT/CD36mRNA表达升高，CPT1AmRNA和PPAR、FAS、CPT1A、FAT/CD36、ApoAI蛋白表达水平降低（P>0.05）。4.第二部分实验形态指标：与常氧安静组相比常氧训练组大鼠体重、脂肪重、脂体比、血清FFA含量均显著降低（P<0.05）；低氧安静组大鼠体重、Lee’s指数、血清TC、HDL-C含量显著降低，TG、FFA含量显著升高（P<0.05）；低氧训练组大鼠体重、Lee’s指数、脂肪重、脂体比、血清TC、HDL-C含量显著降低（P<0.05）。5.第二部分实验miRNA表达：miRNA芯片结果显示，常氧训练组比常氧安静组大鼠肝脏miR-193-3p表达显著降低（P<0.05）；低氧训练组与低氧安静组相比miR-378b、miR-21-5p表达显著降低，miR-133b-5p、miR-146b-5p、miR-6215表达显著升高（P<0.05）；低氧训练组比常氧训练组大鼠肝脏miR-92a-2-5p、miR-378a-3p、miR-1224表达显著降低（P<0.05）；低氧训练组与常氧安静组相比miR-378b表达显著降低，miR-100-5p、miR-142-3p、miR-142-5p、miR-494-3p表达显著升高（P<0.05）。Real-timePCR检测结果显示低氧训练组比常氧安静组miR-378b表达显著降低（P<0.05），低氧训练比常氧训练组和低氧安静组miR-378b和miR-21-5p表达显著降低（P<0.05），与miRNA芯片结果基本一致。6.第二部分实验基因蛋白表达：低氧安静组比常氧训练组FAT/CD36mRNA表达显著降低（P<0.05），常氧训练组比常氧安静组ApoAImRNA表达显著升高（P<0.05）；低氧训练组比常氧安静组CPT1A蛋白表达显著降低（P<0.05）。训练组分别比安静组PPARmRNA表达升高，低氧组分别比常氧组PPAR、FAT/CD36mRNA表达降低（P>0.05）。训练组分别比安静组FAS、CPT1AmRNA表达降低，低氧组分别比常氧组FAS、CPT1AmRNA表达升高（P>0.05）。低氧安静组、低氧训练组比常氧安静组ApoAImRNA表达升高（P>0.05）。常氧训练组、低氧安静组、低氧训练组比常氧安静组大鼠肝脏PPAR蛋白表达水平降低（P>0.05）；训练组分别比安静组、低氧组分别比常氧组FAS蛋白表达水平升高（P>0.05）；训练组分别比安静组、低氧组分别比常氧组CPT1A蛋白表达水平降低（P>0.05）；训练组分别比安静组、低氧安静组比常氧安静组FAT/CD36蛋白表达水平降低（P>0.05）；常氧训练组比常氧安静组ApoAI蛋白表达水平降低，低氧安静组和低氧训练组分别比常氧安静组ApoAI蛋白表达水平升高（P>0.05）。结论：1.高脂饮食增加了SD大鼠体重、体脂和血脂含量，改变了大鼠肝脏10个miRNA的表达，可能通过过表达let-7家族对调节肝脏糖类代谢，增加脂肪异位聚集，但差异表达的miRNA对肝脏脂代谢相关基因的作用还不清楚。高脂饮食可能通过降低SD大鼠肝脏中脂肪酸合成关键基因FASmRNA的表达，减少了肝脏中的脂肪合成；肝脏ApoAImRNA的表达下调可能会降低血清HDL-C含量，减少胆固醇的逆向转运。2.常氧训练能显著降低高脂饮食大鼠体重、体脂和血清FFA含量，可能通过降低高脂饮食大鼠肝脏miR-193-3p的表达水平，升高其靶基因FAS蛋白水平，增加肝脏中脂肪酸的合成。常氧训练可能通过升高高脂饮食大鼠肝脏ApoAImRNA的表达水平，有助于增加血清HDL-C含量，增加胆固醇逆向运输。3.低氧训练能更有效地降低高脂饮食大鼠体重、体脂、血清TC和HDL-C含量，可能通过降低miR-378b的表达，抑制高脂饮食大鼠体重增加，减少皮下和内脏脂肪，使大鼠能更好的抵抗高脂饮食的诱导；可能通过降低CPT1A蛋白表达抑制了长链脂肪酸向线粒体内的转运，减少肝脏脂肪酸β氧化。
【作者】荆文；
【导师】冯连世；
【作者基本信息】上海体育学院，运动人体科学，2014，博士
【关键词】高脂饮食；肝脏；miRNA；低氧暴露；低氧训练；脂代谢；

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