玉米肽对非酒精性脂肪肝病改善作用及机制探究

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论文字数:48555 论文编号:sb2021101910531238897 日期:2021-10-29 来源:硕博论文网
本文是一篇农业论文,笔者认为利用油酸诱导 LO2 细胞建立 NAFLD 细胞模型,从细胞层面上对 CP 改善NAFLD 的机理进行探究,确定玉米肽对肝细胞脂肪变性有改善效果。然后从胰岛素抵抗、脂质积累、炎症和氧化应激等几个主要发病机制对玉米肽改善 NAFLD 的作用机制进行探究,并进一步验证玉米肽可以有效抑制了 NAFLD 模型细胞内SREBP-1c 蛋白的表达,提高细胞内 AMPK-ACC 信号通路的表达,恢复胰岛素信号通路 IRS/Akt 磷酸化,并抑制油酸刺激引起的 NF-κB 活化,从而起到干预 NAFLD的效果。

1 绪论

1.1 非酒精性脂肪性肝
非酒精性脂肪肝(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)作为全球范围内最常见的慢性肝病之一[1],主要出现肝脏脂肪细胞浸润、脂肪积累变性等症状。随着病情的不断加重,其病理变化为——脂肪肝(Hepatic steatosis)、非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic Steatohepatitis,NASH)、脂肪性肝纤维化(Fibrosis)和肝硬化(Cirrhosis)直至最终阶段的肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)[2]。
研究显示,伴随着人们日常生活习惯和饮食结构的不断变化,全球越来越多人患上非酒精性脂肪肝[3]。由于 NAFLD 前期诊断困难,病程较长,大多数患者患病初期没有明显症状,很难被及时发现[4]。NAFLD 的主要危害是在于胰岛素抵抗、氧化应激、高脂血症等慢性代谢综合征在肝脏器官中的同时体现,极大的增加患心血管疾病的风险,严重困扰患者的生活与工作[5],同时给国家带重来沉的经济压力。面对这一亟待解决的难题,我们应该积极寻找安全有效且无毒副作用的药物或者治疗方案。
1.1.1 非酒精性脂肪性肝的病理学研究
由于 NAFLD 的发病机制错综复杂,受到遗传、环境、氧化应激等多个因素的影响,其确切的发病机制尚未系统清晰的阐明。
在目前广为流传的发病机制之中,“二次打击”学说被大部分人认可。KakehashiAnna[6]认为“第一次打击”指由胰岛素抵抗等原因引发脂质代谢紊乱,肝脏内脂肪的大量积累,使得肝细胞对各种细胞炎性因子的敏感性增加,进一步诱发肝细胞脂肪变性。“第二次打击”主要指的是氧化应激反应,过量的细胞内活性氧引起肝细胞受损,甚至还会加重炎症反应[7]。
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1.2 玉米肽
近年来,食源性植物成为大众关注的焦点,从食源性植物的种子或根茎中提取制备活性物质成为新的研究趋势[29]。玉米作为一种常见的粮油作物,其每年的产量居全球四大农作物之首。由于玉米蛋白粉中含有较多醇溶性蛋白,其水溶性差,很难被人体消化吸收,并且玉米蛋白缺乏两种氨基酸——赖氨酸和色氨酸。玉米蛋白可经过酶解或发酵生产具有多种生物学功能的玉米肽[30],玉米肽是寡肽混合物,具有良好的水溶性,能被人体迅速吸收并在机体内部发挥作用,包括降血脂、降胆固醇、抗氧化、抗肿瘤、提高机体免力疫等作用,尤其在保肝护肝方面具有出色的作用[31]。
1.2.1 玉米肽研究现状
玉米肽是以玉米黄粉为原料,用微生物发酵法或酶解法(蛋白酶)得到的主成分为多肽的固态粉末状物质,与蛋白质、氨基酸相比,人体更容易更易消化吸收,且具有很多优良的功能特性,如高浓度、低黏度,高溶解性,容易吸收等功效[32]。玉米肽能够用于玉米肽饮料的配制[33],或作为一种没有毒副作用的生物添加剂应用于食品、医药领域[34],为特殊功效保健食品或生物活性制剂的研究与开展提供新的导向。
大量检测证明,玉米肽中含有亮氨酸等多个支链氨基酸[35]。亮氨酸可以快速转化为葡萄糖为机体提供能量[36],而支链氨基酸能安全有效的促进多余脂肪分解[37],提高胰岛素敏感性[38]及抗氧化功效[39]。玉米肽由于其特殊的氨基酸组成,可以有效的针对性治疗 NAFLD 的多种临床病征,为修复由 NAFLD 所导致的机体损伤找到了新的研究方向[40]。
1.2.2 玉米肽的生物活性
玉米肽是以玉米黄粉为原料,利用蛋白酶解制得的相对分子量低于 1000Da,主要成分为短肽(是由 2~6 个氨基酸构成)的混合物[41],具有溶解性高,易吸收等多种生理活性,2010 年经过国家卫生与计划生育委员会的批准,可以作为新资源食品投入使用。玉米肽中含有丙氨酸、亮氨酸、谷氨酸[42],特别是含有大量支链氨基酸,特殊的氨基酸组成使得玉米肽具备多种生物学活性,包括降低血压[43]、保护酒精性[44]和化学性肝损伤[45]、抗氧化[46]、降低血脂、调节血糖等。
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2 玉米肽对 LPS 诱导巨噬细胞 RAW 264.7 炎症细胞模型的改善作用

2.1 前言
研究表明,玉米肽具有较强的 DPPH 自由基清除能力及对巨噬细胞的抗炎活性,而在 NAFLD 的发展过程中,机体产生的氧化应激、胰岛素抵抗、炎症之间相互制约,具有密不可分的内在联系。
炎症信号中间体的活化是通过调节修饰 ROS/GSH 的硫醇(R-SH)组,过量的ROS 产生破坏了机体的氧化还原平衡,产生氧化应激。活性氧也参与了 NF-κB 的激活,过量的 ROS 激活 IKK/NF-κB 信号通路[75],利用正负调节作用诱导前炎症因子如TNF-α、IL-1 和 IL-6 等的转录[76],作为机体内关键的炎症转录因子,NF-κB 被激发后会启动炎症反应,并通过 NF-κB 放大炎症[77]。TNF-α又进一步活化神经鞘磷脂酸,促使 ROS 的增加,导致脂质过氧化,又加重了氧化应激[78]。TNF-α还可通过促进脂肪细胞分解生成脂肪酸,脂肪酸又反馈刺激巨噬细胞,增加 TNF-α的释放,因而形成炎症恶性循环; TNF-α还能够干扰胰岛素信号通路的正常传导,进而影响能量代谢平衡,最后引发机体产生 IR[79]。不断推动病情的发展,进而从肝脏脂肪变性转向 NASH。IKK/NF-κB 信号途径是一个被广泛研究并验证的炎症因子诱导胰岛素抵抗途径[80]。
IKK/NF-κB 信号通路被诱导激发后,会形成恶性循环,促进各类炎症因子的释放,加重胰岛抗抵素[81]。而当机体 NF-κB 被触发时,通过促进和炎症反应有关的基因进一步转录,进而控制炎症的发生和发展,炎症因子的分泌由于受到影响而扩大范围[82]。NF-κB 通路激活引发 IL-6 的过表达,研究发现 IL-6 可以阻碍胰岛素受体信号的正常传导,抑制胰岛素活性,进而产生胰岛素抵抗。而且胰岛素受体信号活性降低会进一步减少合成糖原的量,同时影响葡萄糖的利用和耐受程度,加重机体内胰岛素抵抗[83]。
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2.2 实验材料与设备
2.2.1 实验材料
表 2-1 实验材料
表 2-1 实验材料
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3 玉米肽对 NAFLD 细胞模型的改善作用...................................26
3.1 前言........................................26
3.2 实验材料与设备............................................27
4 玉米肽对 NAFLD 模型小鼠的改善作用.......................................48
4.1 前言.........................................48
4.2 实验材料与设备.........................................48
5 总结与展望.............................................67
5.1 主要结论.....................................67
5.2 创新点...............................67

4 玉米肽对 NAFLD 模型小鼠的改善作用

4.1 前言
大量研究证明,NAFLD 在肥胖群体里的发生率较高。机体肥胖的情况下,巨噬细胞和炎症因子在肝脏代谢器官中诱发炎症,进一步影响胰岛素受体信号传导,抑制胰岛素敏感性,引发肝脏脂肪堆积,推动 NAFLD 的进一步发展。利用高脂饲料长期喂养小鼠可能较好地模拟 NAFLD 患者肝脏的病理特点。
血脂的主要成分为 TG 与 TC。合成 TG 的主要场所是肝脏,但肝脏大量合成脂肪之后却无法储存脂肪,肝脏的脂肪运输途径受到阻碍时,肝脏内便发生脂肪堆积,引起 NAFLD 进一步的产生和恶化[98]。TC 的主要代谢场所也是肝脏,肝脏可以氧化TC 并生成胆汁酸,而胆汁酸能够随着胆汁一起排出体外,降低血液中 TC 的含量,使得患脂肪肝等疾病的概率下降。ALT、AST 大部分在肝细胞内产生,并且可溶性较高,肝细胞出现损伤后,细胞膜的通透性和流动性增加增加,导致 ALT、AST 穿过细胞膜释放入血液中,检测这两种酶在血清中的活性高低可以较为清晰的得出肝细胞损伤程度[99]。
表 4-2 实验仪器
表 4-2 实验仪器
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5 总结与展望

5.1 主要结论
(1)利用 LPS 诱导 RAW 264.7 细胞建立炎症细胞模型,从炎症细胞水平上对玉米肽抑制炎症反应,降低 TNF-α、IL-1、IL-6、IL-10 水平的作用进行探究,证明玉米肽具有抗炎功效。
(2)利用油酸诱导 LO2 细胞建立 NAFLD 细胞模型,从细胞层面上对 CP 改善NAFLD 的机理进行探究,确定玉米肽对肝细胞脂肪变性有改善效果。然后从胰岛素抵抗、脂质积累、炎症和氧化应激等几个主要发病机制对玉米肽改善 NAFLD 的作用机制进行探究,并进一步验证玉米肽可以有效抑制了 NAFLD 模型细胞内SREBP-1c 蛋白的表达,提高细胞内 AMPK-ACC 信号通路的表达,恢复胰岛素信号通路 IRS/Akt 磷酸化,并抑制油酸刺激引起的 NF-κB 活化,从而起到干预 NAFLD的效果。
(3)利用长期高脂饲料喂养 ICR 小鼠建立 NAFLD 动物模型,从动物水平上对玉米改善 NAFLD 的干预作用进行探究。玉米肽干预之后,对模型组的血清内 ALT、AST 进行测定,发现其活性均出现降低,证明玉米肽可以切实有效的改善肝脏损伤。经过玉米肽干预处理,模型组小鼠的体重和肝数指均出现降低,血脂水平明显下降,证明玉米肽具有减少脂质积累的功效。经过玉米肽灌胃处理,模型小鼠胰岛素抵抗指数提高,小鼠肝脏内的抗氧化酶活性提高,表明玉米肽具备缓解胰岛素抵抗、改善氧化应激的功效。经过玉米肽灌胃处理,模型小鼠血清内 TNF-α、IL-1、IL-6 水平显著下降,表明玉米肽可以缓解小鼠体内由长期高脂饮食诱发产生的炎症。
参考文献(略)