中国公共卫生  2009, Vol. 25 Issue (9): 1112-1113   PDF    
引用本文
边立立, 云少君, 贺晓娟, 魏守刚. 高脂膳食对小鼠脑内铁调素基因表达影响[J]. 中国公共卫生, 2009, 25(9): 1112-1113.
BIAN Li-li, YUN Shao-jun, HE Xiao-juan, et al. Effects of high-fat diet on expression of brain hepcidin gene in mice[J]. Chinese Journal of Public Health, 2009, 25(9): 1112-1113.
高脂膳食对小鼠脑内铁调素基因表达影响
边立立, 云少君, 贺晓娟, 魏守刚     
首都医科大学公共卫生与家庭医学学院营养与食品卫生学系, 北京 100069
收稿日期: 2009-01-22
基金项目: 北京市自然科学基金(7052008)
作者简介: 边立立(1982-), 女, 河北保定人, 硕士在读, 研究方向:营养、运动与健康促进。
通讯作者: 魏守刚
摘要: 目的 探讨高脂膳食对小鼠脑内铁稳态的影响, 为通过合理膳食预防和延缓脑老化提供科学依据. 方法 美国癌症研究所(ICR)雄性小鼠40只随机分为4组, 通过Morris水迷宫实验检测各组小鼠的空间学习记忆能力, 用逆转录聚合酶链反应法(RT-PCR)检测小鼠脑内铁调素(Hepcidin, Hep) mRNA的表达水平. 结果 高脂膳食组、脑老化模型组、高脂膳食+脑老化模型组的Hep基因与内参基因(β-actin)电泳图灰度比值分别为(0.71±0.06), (0.75±0.03)和(0.73±0.08), 均低于普通膳食对照组的(0.94±0.06), 差异有统计学意义(P < 0.05);而高脂膳食组、脑老化模型组和高脂膳食+脑老化模型组之间Hep mRNA表达水平无明显差异. 结论 高脂膳食可以下调小鼠脑内Hep mRNA的表达, 与脑老化模型组类似, 提示高脂膳食可能引起大脑铁稳态失衡进而导致神经退行性病变.
关键词： 高脂膳食     脑老化     铁调素(Hep)    
Effects of high-fat diet on expression of brain hepcidin gene in mice
BIAN Li-li, YUN Shao-jun, HE Xiao-juan, et al     
School of Public Health, Capital Medical University, Beijing 100069, China
Abstract: Objective To investigate the effects of high-fat diet on iron homeostasis of brain in mice. Methods Forty adult male ICR mice were randomly divided into four groups; high-fat diet group, high-fat diet+D-galactose brain aging model group, D-galactose brain aging model group and normal control group. Learning and memory ability of the mice were detected by Morris water maze test. The hepcidin (Hep) mRNA level was detected by reverse transcription polymerase chain reaction. Results The Hep gene expression of high-fat diet group (0.71±0.06), high-fat diet+D-galactose brain aging model group (0.73±0.08) and D-galactose brain aging model group (0.75±0.03) decreased significantly compared with that of the normal control group (0.94±0.06, P < 0.05). But there was no significant difference among high-fat diet group, high-fat diet+D-galactose brain aging model group, and D-galactose brain aging model (P > 0.05). Conclusion High-fat diet can down-regulate the Hep gene expression in mice brain. High-fat diet may induce imbalance of iron homeostasis leading to neurodegenerative diseases.
Key words: High-fat diet     Brain aging     hepcidin    

有研究证明, 过多地摄入饱和脂肪酸与认知障碍和阿尔茨海默症(AD)有关〔1〕。Wu A等〔2〕研究发现, 高脂膳食可以减少海马内脑源性神经营养因子(BDNF)含量, 认为高脂膳食可能是神经损伤的危险因素。但高脂膳食导致神经变性的发病机制尚不清楚。铁元素对维持神经系统功能起着重要作用〔3〕。研究显示, 铁缺乏可引起儿童行为和认知障碍不可逆改变, 而铁超载可以引起神经损伤〔4〕。铁调素(Hepcidin, Hep)对机体铁稳态的维持起着重要的调节作用〔5〕。本研究观察高脂膳食对小鼠脑内Hep mRNA表达及脑老化的影响, 为通过合理饮食预防及延缓脑老化提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 实验动物

40只3月龄ICR小鼠(首都医科大学实验动物中心), 体重30~45 g。

1.2 主要仪器与试剂

Morris水迷宫系统(上海吉量公司); 低温离心机(德国Eppendorf公司); PCR仪、电泳仪、U1tra-Lum凝胶成像分析系统(美国Bio-rad公司)。总RNA抽提试剂盒(中国Biteke公司); Reverse Transcription System试剂盒(德国Promega公司); Easy-DoTM PCR PreMix试剂盒(中国SBS Genetech有限公司); D-半乳糖(北京化学试剂公司)。

1.3 动物分组与处理

40只小鼠随机分为4组:高脂膳食组、脑老化模型组、脑老化模型+高脂膳食组、普通膳食对照组, 每组10只, 饲养于无特殊病源(SPF)动物房。每天以小鼠颈背部皮下连续注射D-半乳糖50 mg/kg, 连续10周, 建立小鼠脑老化模型〔6〕。高脂饲料(军事医学科学院动物科学部)配方为:猪油10%、基础饲料79%、蛋黄粉10%、胆固醇1%〔7〕。

1.4 Morris水迷宫实验

水温在(25±1) ℃, 实验共7 d, 将小鼠选择台对面及相邻象限放入池中, 120 s后未找到台者将小鼠引领到台上30 s, 前4 d为学习期, 以后3 d逃避潜伏期的平均值作为评价小鼠空间学习记忆能力的指标。若2 min内不能自动找到站台则记录为逃避潜伏期120 s。

1.5 反转录-聚调合酶式反应(RT-PCR)实验

总RNA抽提试剂盒提取总RNA, Reverse Transcription System试剂盒进行反转录反应, Easy-DoTM PCR PreMix试剂盒进行PCR反应, 均按照试剂盒说明进行操作。内参基因(β-actin)反应条件为94 ℃预变性3 min, 94 ℃变性45 s, 60 ℃退火45 s, 72 ℃延伸1 min, 40个循环后, 72 ℃总延伸10 min。铁调素反应条件为94 ℃预变性3 min, 94 ℃变性45 s, 56.4 ℃退火45 s, 72 ℃延伸1 min, 40个循环后, 72 ℃总延伸10 min。β-actin上游引物序列为5′-GACGGCCAAGTCATCACTATTG-3′, 下游引物序列为5′-CCACAGGATTCCATACCCAAGA-3′。铁调素上游引物序列为5′-CCTATCTCCATCAACAGATG-3′, 下游引物序列为5′-AACAGATACCACACTGGGAA-3′。引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。PCR产物用1.5%琼脂糖凝胶电泳, 用U1tra-Lum凝胶成像分析系统进行分析。

1.6 统计分析

应用SPSS 13.0软件进行统计分析, 若总体方差齐则采用单因素方差分析, 多组均数间的两两比较采用最小显著差法(LSD) t检验。

2 结果 2.1 小鼠空间学习记忆能力的Morris水迷宫检测

实验后3 d高脂膳食组、高脂膳食+脑老化模型组、脑老化模型组小鼠逃避潜伏期分别为(30.10±4.74), (28.78±8.61), (34.26±8.52) s, 均明显高于普通膳食对照组的(7.76±0.91) s, 差异有统计学意义(P < 0.05);而高脂膳食组、高脂膳食+脑老化模型组、脑老化模型组之间逃避潜伏期差异无统计学意义。

2.2 铁调素mRNA表达情况(图 1)
注: M: marker; 1:普通膳食对照组; 2:高脂膳食组; 3:高脂膳食+脑老化模型组; 4:脑老化模型组。 图 1 不同组别小鼠脑内Hep基因表达量

提取小鼠大脑总RNA, 进行RT-PCR实验。图 1显示, β-actin在各组的表达量基本相同, 而铁调素mRNA的表达量在普通膳食对照组最高。脑老化模型组、高脂膳食+脑老化模型组高脂膳食组灰度比值分别为(0.75±0.03), (0.73±0.08), (0.71±0.06), 均明显低于普通膳食对照组的(0.94±0.06), 差异有统计学意义(P < 0.05);除普通膳食对照组外的其余各组之间差异无统计学意义。

3 讨论

病态性脑老化可能是神经系统退行性改变的最初阶段〔5〕。研究认为, 脑铁代谢异常可能是神经变性疾病的起始因素, 现已检测到帕金森病人黑质内铁含量增加〔8〕。细胞内铁增加可以引起氧化应激, 增加细胞内的自由基, 进而加速神经变性疾病的进展〔9-10〕。铁调素对维持机体铁稳态起着重要作用, 铁调素表达上调可以引起体内铁缺乏, 而铁调素缺乏可引起体内多系统铁过载〔5, 11〕。研究表明, IL-6可以上调铁调素表达, 体内铁缺乏可以引起铁调素表达减低〔12〕。本实验结果提示, 高脂膳食可以下调铁调素mRNA的表达, 并且高脂膳食组小鼠的空间学习记忆能力较对照组也明显下降, 这可能是高脂膳食引起铁稳态失衡进而引起神经系统退行性改变的机制之一。本研究结果中高脂膳食与D-半乳糖协同并没有加重或加速脑老化过程, 这可能与神经退行性变发生的病理过程有关, 具体原因有待进一步研究。体内脂代谢与铁稳态调节之间可能存在复杂的联系, 高脂膳食很可能是通过改变机体铁稳态而增加机体的氧化应激, 也可能是脂代谢过程中的某些分子改变了铁调素mRNA的表达, 其机制有待于深入研究。

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