高脂饮食诱导的肥胖小鼠肝脏转录组分析

2023-10-13王玉全孙烨陶思名陈菁青邱业峰谢实勇刘宁

中国医药生物技术 2023年5期

王玉全，孙烨，陶思名，陈菁青，邱业峰，谢实勇，刘宁

·论著·

高脂饮食诱导的肥胖小鼠肝脏转录组分析

王玉全，孙烨，陶思名，陈菁青，邱业峰，谢实勇，刘宁

100050 北京，中国医学科学院北京协和医学院医药生物技术研究所中国药学微生物菌种保藏管理中心（王玉全）；100021 北京，中国医学科学院北京协和医学院医学实验动物研究所编辑部（孙烨）；100293 北京，中国农业大学动物营养学国家重点实验室（陶思名、刘宁）；100071 北京，军事医学研究院实验动物中心（陈菁青、邱业峰）；100101 北京市畜牧总站（谢实勇）

对长期高脂饮食饲喂构建的肥胖小鼠肝脏组织进行转录组分析，探讨肝脏功能对肥胖发生的作用机制。利用长期高脂饮食饲喂构建小鼠肥胖模型，通过形态观察，体重、体脂及血糖检测进行模型评价。建模成功后对小鼠脂肪组织和肝脏组织进行 HE 染色，观察组织病理改变，并通过转录组检测小鼠肝脏组织基因表达变化。高脂饮食饲喂小鼠 8 周后小鼠体重及血糖水平明显增加，脂肪组织脂质累积，脂肪细胞肥大，呈现肥胖表型。对肝脏组织进行转录组测序分析发现肥胖小鼠肝脏组织基因表达存在明显改变，基于_adjust ≤ 0.05 和 log2FC 值筛选获得一些关键差异表达基因供后续深入研究。肝脏功能在肥胖及其相关疾病发生发展中发挥重要作用。

高脂饮食；小鼠；肥胖；肝脏；转录组学

随着我国社会和经济发展，人民生活水平提高，肥胖患病率快速上升，我国成为世界上超重和肥胖人数最多的国家[1]。肥胖传统意义上被定义为机体脂肪过多并对机体健康造成不同程度的损害，临床上则通过体重指数（body mass index，BMI）来评估，当 BMI 介于25 ～ 29.9 kg/m2定义为超重，当 BMI ≥ 30 kg/m2时通常被定义为肥胖，并认为会导致疾病发生和死亡风险增加[2-3]。肥胖作为一种慢性进行性疾病，会导致 2 型糖尿病、脂肪肝等代谢性疾病[4]，高血压、动脉粥样硬化和心肌梗死等心血管疾病[5-6]以及阿尔茨海默症[7-8]、抑郁症[9-10]、癌症[11]等疾病发病风险的升高，十分影响患者生活质量和生命健康。目前临床上主要通过饮食干预、加强体育锻炼、药物干预和外科手术进行改善和治疗。肥胖的发病原因和致病机制尚不十分清楚，主要认为是由于能量摄入与消耗的不平衡导致脂肪在机体的累积，而且是遗传因素、环境因素及内分泌、代谢和中枢神经系统综合作用的结果[12-13]。对肥胖发病原因和致病机制的深入揭示成为发现、预防和控制肥胖及其相关疾病的药物和方法的重要途径。肝脏作为机体重要的代谢器官，是糖和脂质代谢的主要部位[14]。肝脏调节的糖脂代谢与肥胖及其相关疾病的发生发展密切相关。本研究通过高脂饮食长期诱导模拟人群肥胖发生过程，建立小鼠肥胖模型，并对其肝脏组织进行转录组学分析，通过对肥胖小鼠肝脏组织中相关功能基因表达变化来探讨肝脏功能对肥胖发生的作用机制，并希望能为临床肥胖预防和治疗研究提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物野生型雄性 C57BL/6J 小鼠 16 只，SPF 级，体重 18 ～ 20 g，4 周龄，购于北京华阜康生物科技股份有限公司[SCXK（京）2019-0008]。实验方案通过中国医学科学院医药生物技术研究所实验动物管理和使用委员会审批，审批号为 IMB-20190819D206。实验动物饲养和实验过程中，严格按照“3R 原则”关注实验动物福利。

1.1.2 试剂与仪器小鼠基础饲料（D12450B）和高脂饲料（D12492）均购自美国 Research Diets 公司；FastPure®cell/tissue total RNA isolation kit 购自南京诺唯赞公司；Recombinant DNase І（RNase-free）购自日本 Takara 公司；RNA 纯化试剂盒购自北京全式金公司；4% 组织固定液和苏木精-伊红试剂均购自北京索莱宝公司；常规化学试剂购自北京通广精细化工公司；电泳仪购自北京六一仪器厂；iBright1500 凝胶成像仪购自美国 Invitrogen 公司；QMR06-090H 核磁共振仪购自苏州纽迈分析仪器公司；ACCU-CHEK 血糖仪购自罗氏公司；Agilent 5300 生物分析仪购自安捷伦科技公司；TS-12A 自动组织脱水机和 SQP-325B 石蜡切片机购自武汉赛尔思科技公司。

1.2 方法

1.2.1 肥胖小鼠模型建立小鼠于中国医学科学院医药生物技术研究所屏障环境[SYXK（京）2022-0023]适应性饲养 1 周后，随机分为两组：正常组（ND 组）、模型组（HFD 组）。ND 组给与基础饲料，HFD 组给与高脂饲料，连续饲喂 8 周，期间小鼠自由摄食和饮水。每周定期监测小鼠体重变化，并利用小动物核磁共振仪测定小鼠体脂率。小鼠饮食诱导饲养 8 周后，禁食过夜 12 h，尾静脉取血测定小鼠空腹血糖浓度（fasting blood glucose，FBG），然后以 2 g/kg 剂量灌胃 50% 葡萄糖溶液，灌胃 2 h 后尾静脉取血测定血糖浓度。

1.2.2 脂肪和肝脏组织 HE 染色小鼠饮食诱导饲养 8 周后进行安乐死，腹部解剖收集附睾、腹股沟脂肪组织和肝脏组织，一部分置于 4% 组织固定液中，用于后续形态学分析，一部分液氮速冻置于–80 ℃冰箱保存。置于 4% 组织固定液中的脂肪组织、肝脏组织经 70% 乙醇清洗，并脱水、石蜡包埋、切片后进行 HE 染色，镜检拍照。

1.2.3 肝脏组织转录组检测肝脏组织冰上解冻后，采用 RNA 提取试剂盒进行 RNA 提取，提取的 RNA 经 DN recombinant DNase І 去除 DNA 残留并利用 RNA 纯化试剂盒进行纯化后通过 1% 琼脂糖凝胶电泳进行质量监测。高质量 RNA 提交上海美吉生物公司进行建库测序，测序采用 Illumina NovaSeq 6000 平台。测序完成后通过美吉生物云平台（www.majorbio.com）进行测序序列统计与质控、表达量分析、表达差异分析、差异基因 GO 和 KEGG 注释等生物信息学分析。

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1.3 统计学处理

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