高脂饮食喂养肥胖模型小鼠的构建：分析营养因素和代谢综合征的关系

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.40.027

摘要/Abstract

摘要：

背景：代谢综合征对人体的危害极大，且受到多种因素的影响。通过构建饮食诱导动物模型，可以更好的分析营养因素和代谢综合征之间的关系，为临床治疗等提供可靠的参考依据。

目的：构建高脂饮食喂养肥胖小鼠模型，探讨营养因素和代谢综合征的关系。

方法：选择30只小鼠随机分为模型组20只和对照组10只，分别予以高脂饮食纯化饲料和普通饲料喂养，连续喂养10周。

结果与结论：与对照组相比，高脂饮食纯化饲料喂养后1周，模型组小鼠即出现体质量升高，且随着喂养时间增加呈现出差异逐渐增大的情况；喂养后8周，模型组的体质量指数和显著升高(P < 0.05)。喂养后4周，模型组的空腹静脉全血血糖即显著升高，且随着喂养时间的增长呈现出逐渐上升的情况；喂养后5周，模型组的空腹胰岛素水平也开始出现升高；经口服糖耐量实验，随着喂养时间的增长，模型组小鼠表现出糖耐量逐渐下降的趋势；喂养后8周，模型组的血清总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇水平均出现显著性上升高(P < 0.05)；喂养后10周，模型组的三酰甘油、血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇均升高(P < 0.05)。结果证实，实验成功构建了高脂饮食喂养肥胖小鼠模型，可能模拟人类的代谢综合征的自然发病过程，且营养因素与代谢综合征密切相关。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

关键词: 实验动物, 组织构建实验模型, 代谢综合征, 营养因素, 饮食诱导, 高脂饮食, 肥胖症, 小鼠, 口服糖耐量试验, 糖代谢, 脂代谢

Abstract:

BACKGROUND: Metabolic syndrome greatly harms the human body, and is affected by many factors. Through constructing diet-induced animal models, we can better analyze the relationship between nutritional factor and metabolic syndrome, and provide reliable references for the clinical treatment of this disorder.

OBJECTIVE: To construct obese mouse models with high-fat diet feeding and discuss the relationship between nutritional factor and metabolic syndrome.

METHODS: Thirty mice were selected and randomly divided into model group (n=20) and control group (n=10), and were fed with high-fat and normal animal feeds for 10 consecutive weeks.

RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the control group, after 1 week of feeding with high-fat animal feeds, body weight of mice in the model group raised, and differences gradually increased with the feeding time increased. After 8 weeks of feeding, body mass index of mice in the model group significantly raised (P < 0.05). After 4 weeks of feeding, fasting venous blood glucose level of mice in the model group significantly raised, and showed a gradual rise trend with feeding time. After 5 weeks of feeding, fasting insulin level of mice in the model group also began to rise. The oral glucose tolerance test showed that mice in the model group showed a gradual downward trend of glucose tolerance with feeding time. After 8 weeks of feeding, serum levels of total cholesterol and high density lipoprotein cholesterol in the model group significantly raised (P < 0.05). After 10 weeks of feeding, serum levels of triacylglycerol, total cholesterol, low density lipoprotein cholesterol and high density lipoprotein cholesterol in the model group raised (P < 0.05). The results demonstrate that obese mouse models were successfully constructed with high-fat diet feeding, which can simulate the natural progression of metabolic syndrome in human, moreover, the nutritional factor is closely related to metabolic syndrome.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

Key words: 实验动物, 组织构建实验模型, 代谢综合征, 营养因素, 饮食诱导, 高脂饮食, 肥胖症, 小鼠, 口服糖耐量试验, 糖代谢, 脂代谢

中图分类号:

R318

董明，刘东，梁运海，闻梓钧，马小羽. 高脂饮食喂养肥胖模型小鼠的构建：分析营养因素和代谢综合征的关系[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(40): 6542-6546.

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图/表（结果） 1

2.1 造模成功动物数量及过程纳入小鼠30只，均进入最终的结果分析，未出现死亡和感染。建模流程图见图1。 2.2 建模材料和方法的改进实验通过饲喂纯化高脂饲料，建立了标准化、商品化、稳定的饮食诱导肥胖模型。且此模型构建过程简单，具有易操作，周期较短、稳定性好、可重复性高等优点。模型构建过程中，诱发因素为高能量饲料，其所有成分都为纯营养素，成分公开、组成清楚，且变动性小，可以更好的模拟人类的代谢综合征的病因和自然发病过程，此动物模型较理想。 2.3 模型更接近人类或临床实践模型构建过程中，诱发因素为高能量饲料，可以更好的模拟人类疾病的发病原因和过程等，且操作简单，并具有良好的可重复性。实验通过构建理想的饮食诱导动物模型，更好的分析了营养因素和代谢综合征之间的关系，为代谢综合征的临床治疗提供可靠的参考依据。 2.4 两组小鼠肥胖相关指标变化高脂饮食纯化饲料喂养1周后，较对照组相比，模型组小鼠即出现体质量上升，且随着喂养时间增加呈现出差异逐渐增大的情况。喂养后8周，对两组小鼠的肥胖相关指标进行比较，发现模型组的体质量指数显著高于对照组(P < 0.05)，腰围大于对照组，但经比较差异无显著性意义(P > 0.05)，具体结果见表2。 2.5 两组小鼠糖代谢情况喂养4周后，模型组的空腹静脉全血血糖为(4.2±0.21) mmol/L，显著高于对照组的(3.1±0.15) mmol/L(P < 0.05)，且随着喂养时间的增长呈现出逐渐上升的情况(P < 0.05)；喂养后5周，模型组小鼠的空腹胰岛素水平也开始出现上升，达到(25.1±3.15) mU/L，显著高于对照组的(17.5±2.15) mU/L，两组比较差异有显著性意义(P < 0.05)；经口服糖耐量实验，随着喂养时间的增长，模型组小鼠表现出糖耐量逐渐下降的趋势(P < 0.05)。 2.6 两组小鼠脂代谢相关指标分析与对照组相比，在喂养后8周，模型组的血清总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇均出现显著性上升的情况(P < 0.05)；喂养10周，模型组的血清三酰甘油、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇均升高(P < 0.05)。具体结果见表3。

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引言

随着时代的发展，人们的生活水平不断提高，日常生活方式也出现了较大的变化。以往一些传统的传染病发病率开始逐渐下降，甚至消失，但另外一些非传染性的慢性疾病却呈现出发病率不断攀升的情况，例如高血压，糖尿病以及肥胖症等，严重威胁到人体健康。这些非传染性的慢性疾病存在一定的内在联系，并具有相同的病理生理基础和危险因素，其集结状态即为代谢综合征^[1]。

代谢综合征指是是一组症候群，该症候群与多种代谢成分异常聚集相关，包括胰岛素抵抗和血脂异常以及促炎症状态和腹部肥胖等^[2]。代谢综合征并不是多种慢性疾病的单纯性叠加，而是以协同或者乘积效应方式组合在一起，对人体的危害极大^[3]。

代谢综合征是多基因和多种环境因素影响综合作用所致的疾病，而不合理的饮食习惯(膳食结构)和不良生活方式(主要是缺乏运动)是代谢综合征重要的环境危险因素。通过对代谢综合征出现原因的分析可以发现，疾病的发生受到环境因素以及生活方式和遗传多基因等多种因素的相互作用影响^[4]。为了更好的分析各种营养因素与代谢综合征之间的关系，为临床治疗等提供更多可靠的依据，可以积极的进行动物模型构建^[5-6]。

饮食诱导模型是一种常见的动物模型，模型生物为各种具有肥胖、糖尿病遗传易感性的动物品系。模型构建过程中，诱发因素为高能量饲料，可以更好的模拟人类疾病的发病原因和过程等，且操作简单，并具有良好的可重复性^[7-8]。实验中通过高脂饮食诱导方式构建肥胖小鼠模型，以探讨营养因素与代谢综合征之间的关系。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

材料方法

1.1 造模动物及材料近交系清洁级3周龄C57b/6L小鼠30只，体质量(17.25±2.56) g，均由华南农业大学实验动物中心提供，许可证号：粤科函社字[2014]321号。

小鼠均基因纯合，遗传稳定，反应均一，不带有人兽共患病原和烈性传染病病原及常见传染病病原，并排除对本实验研究干扰大的病原体。

小鼠生活环境条件优良，相对湿度40%，温度21-23 ℃，均自由摄水摄食。

按照随机数表法将小鼠随机分为2组，模型组20只给予高脂饮食诱导；对照组10只给予普通饲料喂养，两组小鼠均连续喂养10周。动物饲料均由中华阜康生物科技股份有限公司制作，两种饲料的具体成分如表1所示。

1.2 造模方法实验于2014年4月至2014年8月于辽河油田总医院完成。

建模方法和成功标准参考文献[9]，对两组小鼠分别予以高脂饮食纯化饲料和普通饲料喂养，小鼠生活环境条件优良，相对湿度40%，温度21-23 ℃，均自由摄水摄食，每日进行食、水更换，并对小鼠的饮食量和饮水量进行监测和记录，两组均予以10周的连续喂养。

模型构建过程中，诱发因素为高能量饲料，可以更好的模拟人类疾病的发病原因和过程等，且操作简单，并具有良好的可重复性。

1.3 造模成功的检测标准建模结束后，禁食12 h，对小鼠的各项指标进行检测，具体检测项目包括：脂代谢相关指标(低密度脂蛋白胆固醇、三酰甘油、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇)；糖代谢相关指标(空腹静脉全血血糖、空腹血清胰岛素)、以及肥胖相关指标(腰围、体质量、体质量指数)。

对两组小鼠进行糖耐量实验和尾尖采血，并利用血糖仪(罗氏诊断产品上海有限公司)检测血糖水平；利用全自动生化分析仪(上海恒盛医疗器械有限公司)检测脂代谢相关指标；利用小鼠胰岛素检测试剂盒(上海华壹生物科技有限公司)检测小鼠的空腹血清胰岛素水平。

1.4 统计学分析利用SPSS 17.0软件进行统计学处理，在进行正态性检验和方差齐性检验后，利用单因素方差分析进行组间比较，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

肥胖引起的动脉粥样硬化、高脂血症、2型糖尿病等代谢类疾病是当前危害人类健康的重要因素之一，已成为当今备受关注的问题^[10]。

为了给临床早期识别和治疗、预防等提供更多参考依据，需要积极的进行动物模型构建^[11]。于是，理想的动物模型成为研究肥胖症及其引起的代谢类疾病的重要工具^[12]。关于代谢综合征的具体发病原因，目前尚无明确的定论，但现有的研究大多认为，代谢综合征的出现受到遗传基因以及环境因素等共同作用的影响^[13-17]。近几十年，人类在基因方面的变化十分微小，但代谢综合征的发病率仍然呈现出逐渐升高的趋势^[18-19]。为此，在代谢综合征的发病原因研究方面，学者们更多地侧重于对坐式生活方式以及密集高热量饮食的研究^[20-24]。因此，科学的饮食诱导肥胖动物模型成为研究代谢综合征与各种营养因素关系的理想工具^[25-27]。代谢综合征动物模型是研究发病机制、筛选和评价代谢综合征治疗药物的基础，主要包括遗传、转基因和基因敲除、化学药物诱导或高热量饮食诱导四类模型。实验中选择的小鼠均为C57b/6L近交系小鼠，具有饮食诱导的肥胖、动脉粥样硬化遗传以及2型糖尿病易感性^[28]。实验对模型动物予以高脂饮食纯化饲料喂养，制作出代谢综合征动物实验模型。影响喂养型模型病理生理特征的因素之一是饲料的配方组成，本次实验过程中，用到的高脂饮食纯化饲料中的所有成分都为纯营养素，成分公开、组成清楚，且变动性小^[29-31]。在对各种营养因素与代谢综合征的关系进行分析的时候，积极参照2005年IDF (international diabetes fedemouseion)发表的全球共识对代谢综合征的相关诊断指标^[32]，选择相应的动物模型观察指标，指标包括脂代谢相关指标(低密度脂蛋白胆固醇、三酰甘油、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇)糖代谢相关指标(空腹静脉全血血糖、空腹血清胰岛素)、以及肥胖相关指标(腰围、体质量、体质量指数)^[33-36]。本次实验通过饲喂纯化高脂饲料，建立了标准化、商品化、稳定的饮食诱导肥胖模型。经过10周的纯化高脂饲喂，模型组小鼠表现出稳定的体质量、体质量指数和血脂升高，具有更高的糖耐量异常和更明显的胰岛素抵抗表现。实验结果显示高脂饮食纯化饲料喂养1周后，较对照组相比，模型组小鼠即出现体质量上升，且随着喂养时间增加呈现出差异逐渐增大的情况。喂养后8周，对两组小鼠的肥胖相关指标进行比较，模型组的体质量指数显著高于对照组，腰围大于对照组，但经比较差异无显著性意义。喂养后10周后，模型组小鼠较对照组小鼠更早出现各肥胖相关指标。喂养后4周后，模型组的空腹静脉全血血糖即显著高于对照组，且随着喂养时间的增长呈现出逐渐上升的情况；喂养后5周，模型组的空腹胰岛素水平也开始出现上升；经口服糖耐量实验，随着喂养时间的增长，模型组小鼠表现出糖耐量逐渐下降的趋势。结果表明随着饲料喂养时间延长，模型组小鼠开始相继出现高血糖和高胰岛素以及胰岛素抵抗。与人类代谢综合征的发病过程进行分析，结果基本一致，说明实验动物模型属于良好的病因性动物模型^[37-38]。在血脂代谢方面，本实验结果显示在喂养后8周，模型组的血清总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇均出现显著性上升的情况；喂养后10周，模型组的三酰甘油、血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇均升高。模型组小鼠在经过10周的高脂饮食纯化饲料喂养之后，低密度脂蛋白胆固醇、三酰甘油、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇均出现上升的情况。与人类高脂血症的血脂变化情况进行比较，存在一定的差异。人类的高脂血症会出现低密度脂蛋白胆固醇、三酰甘油、总胆固醇上升，而高密度脂蛋白胆固醇下降的情况。分析出现这一结果的原因，与绝大多数高脂喂养小鼠品系的共性有关^[39-40]。因此，关于高密度脂蛋白胆固醇在模型小鼠脂代谢中的具体作用，还需要在今后的研究中予以进一步的探讨。综上所述，高脂饮食喂养肥胖小鼠模型构建过程简单，易操作，周期较短、稳定性好、可重复性高，仅施以单纯的饮食因素，可以模拟人类的代谢综合征的自然发病过程，是较理想的动物模型。中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程