摘 要: 為探究飲食限制對高脂小鼠體質(zhì)量、血脂及學(xué)習(xí)記憶能力的影響,建立了高脂小鼠模型,設(shè)模型組和20% ,40% ,60% 飲食限制組( DR20% 組、DR40% 組、DR60% 組) ,飲食限制 28 d,測定小鼠的總膽固醇( TC) 、甘油三酯( TG) 、高密度脂蛋白膽固醇( HDL-C) 、低密度脂蛋白膽固醇( LDL-C) 含量; 用開場實驗和水迷宮實驗測定小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力; 解剖小鼠,測定小鼠各臟器系數(shù)及 Lee's 指數(shù). 結(jié)果顯示: 各飲食限制組小鼠體質(zhì)量、Lee's 指數(shù)、脂肪系數(shù)、TG 含量均顯著低于模型組( P <0. 05) ; DR40%組和 DR60%組小鼠肝系數(shù)顯著大于模型組,脾系數(shù)顯著小于模型組( P <0. 01) ,而 HDL-C 含量均高于模型組( P <0. 01) ; DR60% 組小鼠 TC 和LDL-C 含量顯著低于模型組 ( P < 0. 05 ) ; 水迷宮實驗中,各飲食限制組小鼠潛伏期顯著短于模型組( P <0. 05) . 表明飲食限制對高脂小鼠具有降低體質(zhì)量和血脂及增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶的作用.
關(guān)鍵詞: 飲食限制; 高脂小鼠; 血脂; 學(xué)習(xí)記憶能力
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)**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、延長壽命、預(yù)防心血管**和糖尿病、增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力. 長期營養(yǎng)過剩可引起高脂血癥、肥胖癥,導(dǎo)致壽命縮短、智力障礙、**能力低下等. 如果能通過限食的方式預(yù)防和**高脂血癥等營養(yǎng)過剩性**,既經(jīng)濟(jì)方便,又能避免**引起的副作用. 但飲食限制是否會對機(jī)體造成**影響,何種程度限食*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**高脂血癥等營養(yǎng)過剩性**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,購于上海斯萊克實驗動物中心,合格證號: 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,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% 定時飼喂高脂飼料. 每天測定小鼠體質(zhì)量,28 d后測定小鼠血清中 TC,TG,HDL-C 和 LDL-C的含量. 開場實驗和水迷宮實驗后解剖小鼠,測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)記憶能力測試
用開場行為實驗和 Morris 水迷宮實驗測試小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力.
1. 5 臟器系數(shù)和 Lee's 指數(shù)測定
測量小鼠的體長和體質(zhì)量,稱量其心、肝、脾和腎等臟器的濕質(zhì)量,按公式計算臟器系數(shù),按公式計算 Lee's 指數(shù).
1. 6 統(tǒng)計學(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. 對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差齊性檢驗,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)量相對恒定,有增加的趨勢. 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)計學(xué)差異( P < 0. 05) ; 1 min 爬動格數(shù)和 3 min 爬動格數(shù)有增大趨勢,但亦無統(tǒng)計學(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,動物通過調(diào)整自身的代謝和活動行為來調(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)量相對穩(wěn)定. 然而,隨著限食程度的加大,動物不能通過調(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. 故本實驗中,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)能夠評價動物的肥胖程度. 研究結(jié)果表明,飲食限制對高脂小鼠有顯著的**作用. 臟器系數(shù)是衡量動物體質(zhì)健康的重要指標(biāo),當(dāng)臟器損傷時,臟器系數(shù)會發(fā)生改變. 本研究中,對高脂小鼠限食一段時間后,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. 脾是動物體內(nèi)重要的**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小鼠的脾臟造成損傷,從而影響其**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. 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. 本實驗中,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**脂代謝紊亂,具有顯著的降血脂作用. 這與降血脂**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**高血脂癥,還能避免**引起的副作用.
動物在開場底面上的跑動反映了動物的自發(fā)活動狀態(tài),站立( 扶壁站立和懸空站立) 反映了動物處在新異環(huán)境中的探究能力. 水迷宮實驗?zāi)軠y定動物的空間記憶能力. 潛伏期是指小鼠找到并爬上平臺所需要的時間,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. 本實驗結(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**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). 這可能是因為飲食限制降低了血脂濃度,從而降低了脂質(zhì)過氧化反應(yīng)對腦細(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**肥胖兒童的智力低下.
綜上所述,飲食限制對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**高脂血癥等營養(yǎng)過剩性**,既經(jīng)濟(jì)衛(wèi)生,又低碳環(huán)保,還能避免**對身體的副作用. 在此,建議通過適量限食來預(yù)防和**營養(yǎng)過剩性**.
致謝: 感謝浙江師范大學(xué)徐曉虹教授和張勤研究生在開場實驗和水迷宮實驗方面給予的技術(shù)指導(dǎo); 感謝吳依妮、顧曉斌、袁勇等在實驗操作方面給予的幫助.