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飲食限制對(duì)高脂小鼠降血脂和學(xué)習(xí)記憶行為的影響

來源:山東動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)布時(shí)間:2014-12-24 13:19:54

飲食限制( dietary restriction,DR) 又稱熱量限制,是指提供機(jī)體充足的營養(yǎng)成分如氨基酸、脂肪酸、維生素等,在保證機(jī)體不發(fā)生營養(yǎng)不良的情況下,限制每日攝入的總熱量.研究表明,飲食限制能增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞( NK 細(xì)胞) 的功能、延緩衰老、延長(zhǎng)壽命、預(yù)防心血管疾病和糖尿病、增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力.長(zhǎng)期營養(yǎng)過??梢鸶咧Y、肥胖癥,導(dǎo)致壽命縮短、智力障礙、免疫能力低下等.如果能通過限食的方式預(yù)防和治療高脂血癥等營養(yǎng)過剩性疾病,既經(jīng)濟(jì)方便,又能避免藥物引起的副作用.但飲食限制是否會(huì)對(duì)機(jī)體造成不良影響,何種程度限食最為有益?目前尚無定論.本文在建立高脂小鼠模型的基礎(chǔ)上,研究了飲食限制對(duì)高脂小鼠體質(zhì)量、血脂和學(xué)習(xí)記憶能力的影響,為預(yù)防和治療高脂血癥等營養(yǎng)過剩性疾病及合理膳食提供科學(xué)依據(jù).
1.材料與方法
1.1 材料
C57BL /6J 小鼠,雄性,平均體質(zhì)量 ( 22.0 ±1.0) g,清潔級(jí),購于上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,合格證號(hào): SCXK( 滬) 2007-0005.總膽固醇( TC) 、甘油三酯( TG) 、高密度脂蛋白膽固醇( HDL-C) 和低密度脂蛋白膽固醇( LDL-C) 試劑盒,購于南京建成生物工程研究所.Thermo Scientific 全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀,美國 Electron 公司; XR-XM101水迷宮系統(tǒng),上海欣軟信息科技有限公司; Ultrospec 4000 分光光度計(jì),英國 Biochrom 公司; 3K18 冷凍離心機(jī),德國 SigMa 公司.
高脂飼料: 面粉 44%,淀粉 11.75%,玉米粉9% ,麩皮 7% ,酵母粉 4% ,魚粉 4% ,豆粕 4% ,骨粉 1%,魚肝油 1%,食鹽 1%,膽固醇 1%,膽酸鈉0.25% ,豬油 12% .
1.2 小鼠高脂模型的建立及分組處理
52 只 C57BL /6J 小鼠隨機(jī)分成 2 組: 正常組12 只; 高脂組 40 只,按文獻(xiàn)建立高脂小鼠模型.將40 只高脂小鼠隨機(jī)分成模型組( 自由飲食) 和20%,40%,60% 飲食限制組 ( 標(biāo) 記 為DR20% 組、DR40% 組和 DR60% 組) .各限食組小鼠分別按模型組小鼠平均飲食量的 80%,60% 和40% 定時(shí)飼喂高脂飼料.每天測(cè)定小鼠體質(zhì)量,28 d后測(cè)定小鼠血清中 TC,TG,HDL-C 和 LDL-C的含量.開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和水迷宮實(shí)驗(yàn)后解剖小鼠,測(cè)定小鼠各器官的臟器系數(shù)和 Lee's 指數(shù).
1.3 TC,TG,HDL-C 和 LDL-C 含量測(cè)定
小鼠禁食 12 h,不禁水,尾靜脈取血50 μL,3 000 r / min 離心 15 min,取血清,根據(jù) TC,TG,HDL-C 和 LDL-C 試劑盒的使用說明,按 V樣本:V工作液= 1:100 取 2 μL 血清和 200 μL 工作液于96 孔板上,酶標(biāo)儀測(cè)定血清中 TC,TG,HDL-C 和LDL-C 的含量.  
1.4 學(xué)習(xí)記憶能力測(cè)試
用開場(chǎng)行為實(shí)驗(yàn)和 Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)測(cè)試小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力. 
1.5 臟器系數(shù)和 Lee's 指數(shù)測(cè)定  
測(cè)量小鼠的體長(zhǎng)和體質(zhì)量,稱量其心、肝、脾和腎等臟器的濕質(zhì)量,按公式計(jì)算臟器系數(shù),按公式計(jì)算 Lee's 指數(shù).
1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
數(shù)據(jù)以 x ± s 表示,運(yùn)用 SPSS17.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn),方差齊采用 LSD 法,方差不齊采用 Tamhane's T2 法.  
2 結(jié) 果  
2.1 飲食限制對(duì)高脂小鼠體質(zhì)量的影響  
從圖 1 可見: DR20%組、DR40%組和 DR60%組小鼠的體質(zhì)量隨時(shí)間的推移而逐漸減小,且減小的速率依次增大; 模型組小鼠的體質(zhì)量相對(duì)恒定,有增加的趨勢(shì).如表 1 所示: 與模型組相比,DR20% 組、DR40% 組和 DR60% 組小鼠的體質(zhì)量均顯著降低( P <0.05,P<0.01,P<0.01) ; 與初始體質(zhì)量相比,DR40% 組和 DR60% 組小鼠的體質(zhì)量均顯著減小( P <0.01) .  
2.2 飲食限制對(duì)高脂小鼠臟器系數(shù)和 Lee's 指數(shù)的影響  
如 表 2 所 示: DR20% 組、DR40% 組 和DR60% 組小鼠的脂肪系數(shù)和 Lee's 指數(shù)均顯著小于模型組( P<0.01 或 P<0.05) ; DR40% 組和DR60% 組小鼠的肝系數(shù)顯著大于模型組 ( P <0.01) ,脾系數(shù)顯著小于模型組( P<0.01) ; 各組間心系數(shù)和腎系數(shù)均無顯著差異( P >0.05) .  
2.3 飲食限制對(duì)高脂小鼠血脂的影響  
表 3 顯示: 模型組和各飲食限制組小鼠血清中 TC、TG 和 LDL-C 含量依次減少,HDL-C 含量依次增加; 與模型組相比,DR20% 組、DR40% 組和 DR60%組的 TG 含量顯著降低( P <0.05,P <0.05,P<0.01) ; DR60% 組的 TC 和 LDL-C 含量均顯著降低( P<0.05) ; DR40% 組和 DR60% 組的 HDL-C 含量極顯著升高( P <0.01) .  
2.4 飲食限制對(duì)高脂小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響  
表 4 顯示: 飲食限制各組小鼠的站立次數(shù)大于模型組,但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異( P<0.05) ; 1 min 爬動(dòng)格數(shù)和 3 min 爬動(dòng)格數(shù)有增大趨勢(shì),但亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異( P <0.05) .DR20% 組小鼠的理毛次數(shù)顯著小于模型組( P <0.05) .各組小鼠的終/始潛伏期相比,分別縮短了37.02%,68.01%,74.77%和 63.80%,差異極顯著 ( P<0.05,P <0.01,P<0.01,P<0.01) ; 此外,各飲食限制組小鼠的 終潛伏期顯著小于模型組( P<0.05.見圖 2) .
3 討 論  
飲食限制程度較低時(shí),動(dòng)物通過調(diào)整自身的代謝和活動(dòng)行為來調(diào)節(jié)自身的能量支出,從而維持自身的能量平衡和體質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定.然而,隨著限食程度的加大,動(dòng)物不能通過調(diào)節(jié)能量的攝入和支出來彌補(bǔ)限食所導(dǎo)致的食物缺乏,單以糖為主要能源不能滿足機(jī)體的需求,脂肪動(dòng)員增加,即脂肪水解為脂肪酸和甘油,從而表現(xiàn)為體內(nèi)脂肪減少、體質(zhì)量降低和 Lee's 指數(shù)降低.故本實(shí)驗(yàn)中,飲食限制各組小鼠的體質(zhì)量、脂肪系數(shù)和Lee's指數(shù)均顯著降低.脂肪系數(shù)和 Lee' s 指數(shù)能夠評(píng)價(jià)動(dòng)物的肥胖程度.研究結(jié)果表明,飲食限制對(duì)高脂小鼠有顯著的減肥作用.臟器系數(shù)是衡量動(dòng)物體質(zhì)健康的重要指標(biāo),當(dāng)臟器損傷時(shí),臟器系數(shù)會(huì)發(fā)生改變.本研究中,對(duì)高脂小鼠限食一段時(shí)間后,其肝系數(shù)增大,這與邵鄰相等用非高脂小鼠研究的結(jié)果相一致.脾是動(dòng)物體內(nèi)重要的免疫器官,DR40% 組和 DR60% 組小鼠的脾系數(shù)顯著降低,說明高程度限食可能對(duì)小鼠的脾臟造成損傷,從而影響其免疫能力.  
高脂血癥是由于脂肪代謝或運(yùn)轉(zhuǎn)異常使血漿中一種或多種脂質(zhì)含量高于正常范圍的病癥,如高膽固醇( TC) 血癥、高甘油三脂( TG) 血癥、混合高脂血癥( 血清膽固醇及甘油三酯均升高) 、高密度脂蛋白( HDL) 低下.HDL 能運(yùn)載周圍組織中的膽固醇到肝臟中進(jìn)行代謝,轉(zhuǎn)化為膽汁酸或直接通過膽汁從腸道排出體外,從而降低患高脂血癥的風(fēng)險(xiǎn).王艷莉等研究認(rèn)為,高脂飼喂能導(dǎo)致大鼠脂代謝紊亂,表現(xiàn)為 TC、TG 等含量顯著升高.本實(shí)驗(yàn)中,飲食限制組小鼠血清中 TC、TG 和LDL-C 含量都有不同程度的減少,HDL-C 含量有不同程度的增加,說明飲食限制能夠治療脂代謝紊亂,具有顯著的降血脂作用.這與降血脂藥物洛伐他丁的降血脂效果相一致.提示飲食限制能夠降低高脂血癥患者血清中的血脂含量,可預(yù)防和治療高血脂癥,還能避免藥物引起的副作用.  
動(dòng)物在開場(chǎng)底面上的跑動(dòng)反映了動(dòng)物的自發(fā)活動(dòng)狀態(tài),站立( 扶壁站立和懸空站立) 反映了動(dòng)物處在新異環(huán)境中的探究能力.水迷宮實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y(cè)定動(dòng)物的空間記憶能力.潛伏期是指小鼠找到并爬上平臺(tái)所需要的時(shí)間,潛伏期越短,小鼠的空間記憶能力越強(qiáng).研究表明,飲食限制能緩解小鼠的焦慮和抑郁行為; 限食 20% 能提高小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力.本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,各限食組小鼠的站立次數(shù)多于模型組,潛伏期均顯著短于模型組,說明飲食限制能增強(qiáng)高脂小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力.這與文獻(xiàn)[5,13]用非高脂小鼠研究的結(jié)果相一致.李姣等研究認(rèn)為,適當(dāng)水平的飲食限制能提高小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的能力,使其空間記憶能力增強(qiáng).高膽固醇血癥可引起動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶障礙.本研究還發(fā)現(xiàn),高脂小鼠的血脂濃度降低,其學(xué)習(xí)記憶能力增強(qiáng).這可能是因?yàn)轱嬍诚拗平档土搜瑵舛?從而降低了脂質(zhì)過氧化反應(yīng)對(duì)腦細(xì)胞的損傷.飲食限制能夠促進(jìn)大腦產(chǎn)生腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子( BDNF) ,保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞免受高脂飲食所引起的氧化應(yīng)激造成的損傷,也可能是飲食限制增強(qiáng)高脂小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的原因.高脂血癥與肥胖密切相關(guān),而肥胖兒童的智商低于正常兒童,說明肥胖能影響兒童的學(xué)習(xí)記憶能力.本研究結(jié)果提示,嚴(yán)格控制飲食能夠有效預(yù)防和治療肥胖兒童的智力低下.
綜上所述,飲食限制對(duì)高脂小鼠具有顯著的減輕體質(zhì)量和降血脂作用,增強(qiáng)其學(xué)習(xí)記憶能力.限食 20% ~40%效果較好.通過合理限食預(yù)防和治療高脂血癥等營養(yǎng)過剩性疾病,既經(jīng)濟(jì)衛(wèi)生,又低碳環(huán)保,還能避免藥物對(duì)身體的副作用.在此,建議通過適量限食來預(yù)防和治療營養(yǎng)過剩性疾?。?/div>