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实验动物

减肥手术强调啮齿类动物肝脏脂质处理的生物学性别差异

2018年04月03日来源：Biology of Sex Differences December 2017, 8:4 | Cite as 作者：李晓菲译责任编辑：admin

摘要：接受减肥手术的患者中有百分之八十是女性，但大多数临床前研究都是针对雄性啮齿动物的。因为性别差异驱动肝脏基因表达和整体脂代谢，我们试图确定这些端点在减肥手术中是否也存在性别差异。

摘要：接受减肥手术的患者中有百分之八十是女性，但大多数临床前研究都是针对雄性啮齿动物的。因为性别差异驱动肝脏基因表达和整体脂代谢，我们试图确定这些端点在减肥手术中是否也存在性别差异。

方法：两组年龄匹配的雄性和雌性长伊万斯大鼠在高脂饮食中放置3周。然后收到假或垂直袖状胃切除术（VSG），手术切除80%的胃没有肠重排。

结果：相对于假手术对照组，由于脂肪量减少，每个性别都表现出明显的体重下降。VSG后肝脏基因芯片和后续的qPCR发现基因表达的显著性差异反映雌性肝脏脂质代谢的降低和肝脏炎症通路的上调。而VSG组雄性动物肝脂质显著减少，雌性不减少。相对于假手术对照组，VSG组空腹甘油三酯和餐后乳糜微粒显著降低。而肝脏超低密度脂蛋白（VLDL）假手术对照组雌性最高，VSG手术后降低雌性VLDL，但雄性未见变化。

结论：虽然雄性和雌性都减轻体重和改善血脂，VSG后肝脏基因表达和肝脏脂质代谢存在较大的性别差异。

关键词：垂直袖状胃切除术甘油三酯肝脏减肥手术性别差异

背景：迄今为止，减肥手术是治疗肥胖症和解决代谢综合征的最成功的方法。垂直袖状胃切除术（VSG）是一种特殊类型的减肥手术，移除了80%胃大弯不涉及肠重排。由于它对减肥（60 - 65%）和改善2型糖尿病和高脂血症非常有效，VSG得到快速应用。减肥手术疗效的机制尚不清楚，但我们的观点是，外科手术引发的关键分子事件对代谢平衡有持久的影响。许多团体，包括我们自己的，都集中在利用啮齿类动物的减肥手术，以确定这些分子事件。尽管女性约占减肥手术患者人数的80%，但绝大多数的临床前工作都是在雄性啮齿类动物身上进行的。总的来说，这种区别似乎并不重要，无论哪种性别外科手术都是非常有效的。然而，生物性对脂质代谢有强大的影响，超出了特定区域的脂肪分布。例如，为了应对代谢压力，如减肥或运动，女性更容易动员脂肪。从进化的角度来看，这一点也很明显，肝基因转录谱显示，1249个基因中有70%在女性中表达，许多基因与脂质代谢有关。因此，如果我们要了解手术成功的分子变化，我们不能忽视性别对受影响通路的潜在影响。怀孕前几个月做VSG，但在怀孕和哺乳后数月被处死，表现出肝脏甘油三酯升高。这是否也会出现在从未怀孕过的雌性老鼠身上仍然未知。因此，本研究的目的是直接比较VSG后雄性和雌性大鼠肝脏脂质代谢。

方法：动物：两组8周龄长伊万斯大鼠（雄性体重225-250克，雌性体重175-200 g）单独饲养，维持在12 / 12 h光/暗循环，温度25°C，湿度50-60%的环境中。我们选择与年龄相匹配的动物是因为体重匹配所需要的并发症，既要求雄性受到严重的食物限制，也需要雌性比雄性大得多。此外，由于体重增加，雄性和雌性大鼠对高脂饮食有不同的增重轨迹。适应环境，动物自由采食饮水和特制的适口性高脂肪的饮食（高脂饲料），手术前3周使用高脂饲料，保持该饮食直到研究结束。动物被分配接受假手术或VSG。组1（雄性，n=6;雌性，n=6）用来研究肝组织微阵列基因在手术后的表达。组2（雄性，n=20;雌性，n=20）对手术的表型反应进行了研究。

外科手术：手术前四天，使用EchoMRI分析仪分析身体成分.动物手术前48h饲喂流质食物。如前所述，开展VSG手术。简而言之，它包括一个外置的胃腹正中线开腹手术。用ETS 35毫米钉枪切除胃的外侧80%。使管状残胃与食管保持连续性。将残余的胃放回腹腔，然后腹壁被层层封闭。对于假手术，进行腹式剖腹探查术。采用手动施加轻压力然后层层封闭腹壁。术后3天，所有的大鼠每天两次皮下注射5毫升生理盐水和0.20毫升丁丙诺啡（0.05mg/kg），动物饲喂流质食物，直至术后第4天恢复高脂食物。

基因芯片研究：术后第9周，动物禁食24小时，然后接受2毫升（雄性）或1.3毫升（雌性）的橄榄油。灌胃2h后，采取血样。然后处死动物，注射致死剂量（1mg/g）。收集组织以确定性别和手术对肝脏甘油三酯和肝脏基因表达的影响。时间点的选择是基于先前发表的工作，它反映了血浆和肝脏摄取橄榄油最初上升的时间点。肝组织在甲基丁烷中冷冻, 然后储存在?80°C直到进一步的处理。使用Qiagen总RNA提取试剂盒提取肝RNA. 该芯片是由CCHMC基因体进行。检测总RNA量，反转录为cDNA。体外转录反应产生生物素标记的cRNA靶。15uG cRNA同大鼠基因组230 2.0阵列杂交。探针阵列在45°C孵育16小时，在混合炉640旋转60 rpm。对探针阵列进行清洗和染色。获得（假手术组和VSG组）雄性和雌性的相对肝脏基因表达。

体重、成分和食物摄入量：手术后一周内，每天测量VSG和假手术组动物的食物摄入量和体重。高脂饮食前（术前3周），术前4 d，术后4周和16周。测定身体成分（脂肪和瘦肉量）。术后，进行了几项生理学研究，以确定生物性对减肥手术的生理反应的影响，特别是对脂质代谢的各个方面进行了评估。

葡萄糖耐量和基线测量：术后第5周，动物在光照后禁食6小时。用血糖仪测定血糖基线。按各自性别的平均体重…大鼠口服50%葡萄糖，单位剂量相当于葡萄糖1.5克。雄性动物接受1.5ml 雌性动物接受0.9ml 50%葡萄糖。然后在葡萄糖给药后15, 30, 45、60、120分钟测量血糖。此外，测定空腹情况下血浆循环甘油三酯和胆固醇，定为0时。

脂平衡

甘油三酯的生理消失：术后第6周，实验前24h动物自由采食高脂饮食。移除食物后0, 4, 8，24h尾静脉采血评估血浆甘油三酯。

通过粪便分析脂质吸收：术后8, 24周禁食大鼠灌胃一含20%的大豆油脂肪乳剂，1.2%蛋磷脂，2.5%甘油，2.5%蔗糖，体积5ml/kg。24和48h后收集粪便。测定粪便脂肪含量。评估膳食脂肪的吸收。

餐后血脂分布：在术后第23周，动物禁食24小时，取基线血进行血浆甘油三酯分析。灌胃2h后再采血后处死动物。收集组织以确定性别和手术对餐后血脂分布、肝脏甘油三酯和基因表达的影响。

餐后乳糜微粒：术后第7周，动物禁食24小时。在光照1小时内给予腹腔注射1克/公斤泊洛沙姆（脂蛋白脂酶抑制剂）。15分钟后，从尾静脉收集血样。.5毫升橄榄油灌胃（平均剂量：雄性240微升和雌性130微升橄榄油），然后在2小时和6小时后收集尾静脉血。

肝VLDL：术后第十八周时，大鼠禁食24 h，收集基线血液样本。然后大鼠腹腔注射1g/kg泊洛沙姆407。在注射后2, 4小时和6小时再次采血。

结果：以前的文献表明，VSG降低雄性小鼠肝甘油三酯，而非以前怀孕的雌性大鼠。因此我们分两组雄性和雌性大鼠判断假手术组和VSG组肝脂反应。我们发现，假手术的雄性比假手术的雌性有更大的肝甘油三酯。VSG后，雄性肝甘油三脂显著降低。相反，雌性没有手术诱导的肝甘油三酯的改善。我们还利用基因芯片分析确定是否VSG肝基因表达变化模式可以解释这种性别差异。发现VSG后，胆汁酸代谢与脂肪酸氧化的基因表达增加，脂肪合成途径相关基因的表达减少。雌性动物发现，VSG下调血脂、血糖和胆汁酸代谢途径的基因。具体来说，VSG雌性调节脂代谢（胆固醇生物合成、脂质代谢、肝胆道系统、脂质代谢核受体）基因均下调。其他的VSG诱导女性与免疫激活有关的基因（即白细胞活化、淋巴细胞活化、造血数量、T细胞增殖、先天免疫反应、适应性免疫反应、炎症反应调节）增加。体内的研究结果一致，VSG后雌性动物调节或参与胆固醇的合成和极低密度脂蛋白的生产（MTTP，DGAT2，ACAT2，CD36，LDLR，LRH1）和脂质代谢（ACOX1，SREBP，二α）基因下调。发现VSG 31天后雄性和雌性动物体重一直减轻直到研究结束。我们测量了几种血浆代谢物和激素的基线特征，这些结果反映了预期的性别和手术引起的差异。具体而言，雄性比雌性有较高的非酯化脂肪酸水平，较低的胆固醇，胆汁酸和雌二醇水平。手术均降低雌雄动物的血浆甘油三酯、脂肪吸收、血浆雌二醇水平，并显著增加血浆总胆汁酸水平。

结论：研究结果表明，雄性和雌性啮齿类动物对VSG有类似的定性反应。雌性脂质代谢调节基因发生大规模变化。VSG导致空腹状态的雌性动物甘油三酯减少，而VSG雄性动物的脂质摄取和代谢没有改变。结果，虽然雄性有显著的减少，雌性仍然保持高脂肪肝甘油三酯水平。目前的研究结果表明，研究雌性啮齿类动物是必要的，以促进我们对80%女性肥胖患者手术分子机制的理解。