肉鸡脂质代谢相关机制探索

胰岛素抵抗专题—读书报告报告人：韩春艳导师：李垚教授2016年9月目录胰岛素抵抗概述胰岛素抵抗产生分子机制132脂肪细胞因子与胰岛素抵抗4IR实验动物模型的建立1胰岛素抵抗概述定义胰岛素抵抗(Insulinresistance，IR)是指胰岛素的外周靶组织对内源性或外源性胰岛素的敏感性和反应性降低，导致生理剂量的胰岛素产生低于正常的生理效应，即要超过正常量的胰岛素才能维持血糖的稳定。1.胰岛素抵抗概述肝脏肌肉脂肪胰岛素典型的效应器官肝脏肌肉脂肪优于其它靶组织首先发生胰岛素抵抗最重要的靶组织对胰岛素抵抗的发生发展起重要作用主要表现肥胖凝血功能异常动脉粥样硬化高胰岛素血症血清甘油三酯升高和/或高密度脂蛋白胆固醇降低空腹血糖调节受损和/或糖耐量降低高尿酸血症如何缓解胰岛素抵抗、提高胰岛素的敏感性己成为防治2型糖尿病、肥胖、高血糖症等疾病的重要课题。2胰岛素抵抗产生分子机制细胞外信号调节激酶活性降低葡萄糖运载体4（GLUT4）易位异常胰岛素抵抗的发生2.1PI3K/PKB胰岛素信号通路与胰岛素抵抗12PI3K/PKB胰岛素信号通路MAPK胰岛素信号转导途径胰岛素信号通路PI3K/PKB胰岛素信号通路2.2PI3K/PKB通路关键基因—IRIRIRSPI3KPKBGSK3胰岛素受体（insulinreceptor,IR）是由2个α亚基和2个β亚基通过二硫键联接组成且高度糖基化的跨膜四聚体蛋白。IR结构IR功能α亚基与胰岛素结合β亚基的构型酪氨酸蛋白激酶改变激活自我磷酸化胰岛素受体底物磷酸化传递信号IRIRSPI3KPKBGSK3IRS结构胰岛素受体底物(insulinreceptorsubstrate，IRS)是指能够被激活的胰岛素受体酪氨酸激酶作用的底物，其上具有十几个酪氨酸残基，可被磷酸化。PI3K/PKB通路关键基因—IRSIRIRSPI3KPKBGSK3对传入的信号进行整合、放大IRS功能活化的IRS作为“停泊蛋白”发挥作用，与数种含有SH2结构域的适配蛋白聚合，如PI3K，使得这些适配蛋白被活化。IRIRSPI3KPKBGSK3胰岛素受体底物1（IRS-1）Shc胰岛素受体底物2（IRS-2）通过cDNA克隆筛选到的编码SH结构域的基因的蛋白产物主要对肌肉组织的葡萄糖代谢产生影响广泛表达于胰岛素的敏感组织中，如肌肉、脂肪、肝脏、胰岛等PI3K结构PI3K/PKB通路关键基因—PI3KIRIRSPI3KPKBGSK3磷脂酰肌醇-3-激酶（Phosphatidylinositol3-kinase，PI3K）是一种胞内磷脂酰肌醇激酶，包含1个p110催化亚基和1个p85调节亚基。P110P85催化亚基调节亚基PI3K功能其中p85调节亚基含有两个SH2结构域，可以与磷酸化的IRS配合，将p110催化亚基转移至细胞膜上，激活PI3K，进一步将胰岛素信号向下传递。IRIRSPI3KPKBGSK3PI3K/PKB通路关键基因—PKBPKB，也称作Akt，是一种丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶，位于PI3K的下游，作为PI3K/PKB胰岛素信号通路中的一个关键信号蛋白，参与调节葡萄糖的转运和糖原的合成。IRIRSPI3KPKBGSK3PKB概念。PI3K/PKB通路关键基因—PKBPKB功能PKBGSK3GLUT易位促进葡萄糖转运促进糖原合成脂肪酸氧化和肝细胞糖异生血管内皮细胞舒张抑制调控。糖原合成酶激酶3（glycogensynthesiskinase，GSK-3），是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，具有酪氨酸磷酸化激酶的活性，参与细胞增殖和调亡、细胞迁移、胰岛素信号转导等多种细胞内的代谢调控。GSK-3分为GSK-3α和GSK-3β两种亚型，其中GSK-3β在糖原的合成与分解过程中起到调控作用。PI3K/PKB通路关键基因—GSK3GSK-3概念IRIRSPI3KPKBGSK-3GSK-3功能(p-)Ser9(p+)Tyr216(p-)PKBGSK3抑制糖原合成IR/IRSSer9(p+)Tyr216(p-)阻断胰岛素信号向下传递3脂肪细胞因子与胰岛素抵抗脂肪细胞因子是由白色脂肪分泌的一类蛋白类物质，参与调节多项生理代谢过程。越来越多的研究证明，脂肪细胞因子对胰岛素抵抗的发生发展起着重要的作用。1脂联素瘦素肿瘤坏死因子245分泌过多或不足，就会产生胰岛素抵抗常见脂肪细胞因子游离脂肪酸3抵抗素游离脂肪酸（Freefattyacid，FFA）是细胞膜脂质结构和前列腺素合成的供体，为脂肪代谢的中间产物，是机体主要供给能量的来源。3.1游离脂肪酸（FFA）FFA导致IR的机制0102FFA能加速肝脏糖异生1963年Randle等提出“葡萄糖-脂肪酸循环”学说，脂肪氧化的增加可以抑制葡萄糖的氧化；葡萄糖氧化的增加也可以抑制脂肪酸的氧化，两者之间存在着代谢竞争增加肝脏葡萄糖的释出，导致肝脏IR0304FFA受体的作用FFA骨骼肌內氧化障碍中、长链游离脂肪酸（LCFA）的受体GPR40可能参与了FFAs对胰岛β细胞脂毒性作用，致使高胰岛素血症和IR，目前此观点仍存在争议骨骼肌内FFA氧化障碍使IRS-1和Akt的活性降低和脂类沉积.FFA抑制葡萄糖氧化瘦素（Leptin）由肥胖基因（ob基因）编码产生，脂肪细胞分泌的分子量为16kDa的脂肪调节激素，是一种抗肥胖激素。3.2瘦素（Leptin）下丘脑的代谢调节中枢瘦素抑制食欲、减少能量摄取促进能量消耗、抑制脂肪合成、促进脂肪分解提高血清游离脂肪酸含量高血糖、肥胖高胰岛素血症和胰岛素抵抗的发生瘦素导致IR的机制抵抗素（Resistin）主要由白色脂肪组织分泌的一种富含半胱氨酸的多肽类激素，因具有抵抗胰岛素的作用而被命名，与胰岛素抵抗呈正相关性。3.3抵抗素（Resistin）抑制胰岛素信号转导1使FFA水平增高2Clickheretoaddyourtitle抵抗素导致IR的机制抑制InR及IRS-1分子中酪氨酸残基磷酸化，使PI3K和PKB的激活减少，从而引起脂肪细胞的IR过度表达抵抗素的动物体内TG含量升高，HLD水平下调，FFA水平增高，引发IR3.4肿瘤坏死因子-α（TNF-α）肿瘤坏死因子-α（TNF-α）由单核巨噬细胞产生的一种跨膜蛋白，TNF-α作为一种典型的前炎症细胞因子，在胰岛素抵抗个体中高表达。TNF-α诱发和加重IR的机制直接作用于胰岛素信号转导系统使GLUT4的表达减少，从而抑制胰岛素刺激的葡萄糖转运增强IRS-1和IRS-2的丝氨酸磷酸化，引发胰岛素受体酪氨酸自身磷酸化的减少及受体酪氨酸激酶活力的降低，引发胰岛素抵抗刺激脂肪分解提高FFA水平，FFA水平增高是引起IR的重要代谢因素脂联素（Adiponectin）是成熟脂肪组织特异性分泌的蛋白质，具有与瘦素相似的抗糖尿病特性，主要表达于脂肪组织。在机体内作为一种胰岛素增敏激素发挥作用，是与胰岛素抵抗呈负相关性的脂肪细胞因子。3.5脂联素（Adiponectin）脂联素抑制IR的机制1234IR实验动物模型的建立遗传型（自发型）转基因型Yourtext高糖、高脂饮食诱发型、饮食加药物诱发型、药物诱发型*IR动物模型分类诱导型（实验型）4.1高脂饮食诱发型类型主要成分脂肪热量比例成模时间成模率研究者高脂饲料猪油、胆固醇、蛋黄45%～60%2～5月80%Sumiyoshi等，2006高脂饲料不饱和脂肪酸59%28天胰岛素敏感性指数，空腹血浆胰岛素李晨钟等，2000高脂饲料14%猪油、1%胆固醇59%8周TG、FFA显著高于正常组；血清胰岛素升高；葡萄糖输注率（GIR）明显低于正常组陈世清等，2005高脂饲料44.1%10周胰岛素敏感性李蕾等，2009高脂饲料猪油、鸡蛋54%12周FPG及FINS浓度胰岛素敏感性血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇浓度亦明显高于正常对照组；肝细胞大量脂肪变陈津津等，20114.2高糖饮食诱发型类型主要成分比例成模时间成模率研究者高糖饲料果糖60%35天空腹血糖、血浆胰岛素、均明显高于正常对照组；胰岛素敏感性指数易玮，2002高糖饲料果糖10%14周空腹血糖张闽等，2007高糖饲料果糖66%8周TGFFA、FINS李怡等，2004类型主要成分成模时间成模情况研究者高糖高脂饲料高脂乳剂180g·L-1的蔗糖水10周血清LDL-C、FFA、FBG、FINS含量，IRI水平血清HDL-C中重度脂肪性肝炎张蕾等，2009高糖高脂饲料l0%猪油10%蛋黄粉0.1%他巴唑8周高血糖高血压胰岛素抵抗陈晓兴等，20134.3高糖高脂饮食诱发型类型饮食类型STZ注射量成模时间成模情况研究者饮食加药物饲料高热量饲料喂养4周腹腔注射35mg/kg，给药2周6周糖耐量异常、腹型肥胖、IR特征田爱平等，2006饮食加药物饲料高糖高脂饲料4周腹腔注射35mg/kg8周胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足，成模率93.3%孙晓芳等，2009饮食加药物饲料高脂喂养8周腹腔注射30mg/kg继续高糖高脂喂养2周血糖升高，糖耐量异常，胰岛素减少，肝糖原合成减少王继勇，20134.4饮食加药物诱发型药物类型注射方法注射剂量成模情况研究者小剂量地塞米松连续皮下注射14～21d20～200µg/kg成本低、周期短、动物状态良好，并出现IR现象孙静等，2008链脲佐菌素（STZ）大剂量单次注射；小剂量连续注射5d180mg/kg；50mg/kg高血糖及多饮多尿症状郑素玲等，2010链脲佐菌素（STZ）大剂量一次性腹腔注射40～90mg/kg破坏胰岛B细胞，导致1型糖尿病沈亚非等，2006；蒋升等，2006链脲佐菌素（STZ）小剂量多次注射15mg/kg少量β细胞不断破坏，胰岛素分泌不足，2型糖尿病沈亚非等，2006；蒋升等，2006链脲佐菌素（STZ）静脉注射60mg/kg血糖在40d内稳定在较高水平，且糖耐量异常，表现胰岛素抵抗王蕾等，20094.5药物诱发型槲皮素对链脲佐菌素诱导的高血糖肉鸡的作用及机制学生：韩春艳导师：李垚教授目录研究背景、目的及意义技术路线13试验方案2预期效果45试验进程槲皮素（Quercetin）是一种植源性黄酮类化合物。黄酮类化合物可以改善血液循环，具有降低血糖、血脂和胆固醇的作用。具有调节畜禽脂质代谢的生物学作用，多种黄酮类化合物都能通过调节畜禽体内脂肪沉积，改善胴体品质。1.1研究背景1.研究背景、目的及意义大规模集约化养殖高能量饲料添加剂的使用畜禽体脂含量增加肉品质及加工性能明显下降皮下、腹部脂肪大量沉积肉色浅淡、风味缺乏、pH下降过快、肉嫩度和保水性较差过量脂肪不仅降低了感官品质，同时降低了营养价值，不符合现代营养、安全、低脂肉食品消费的发展趋势。前期试验表明，黄酮类化合物具有降血脂、调节畜禽脂质代谢等生物学作用；降低血清总胆固醇、甘油三酯水平以及肝组织中总胆固醇含量，并增加高密度脂蛋白含量，并且畜禽肉品质得到良好改善；提示黄酮类物质对畜禽体内的脂肪沉积有一定影响，从而改善肉鸡肉品质。链脲佐菌素（STZ）葡萄糖转运蛋白GLUT2破坏胰岛β细胞糖脂代谢紊乱诱发高血糖STZ对机体组织毒性相对较小，动物存活率高，是目国内外使用较多的建立高血糖动物模型的最佳药物。1.2研究目的及意义为了解肉鸡脂质代谢和肉品质与血糖关系，我们通过建立高血糖肉鸡模型，以探讨血糖控制对血脂变化的影响；并在饲粮中添加不同水平槲皮素进行治疗，通过检测肌肉、脂肪和肝脏组织中脂质代谢相关基因的表达，来研究槲皮素能否或是如何通过降低血糖来影响脂质代谢，从而改善肉品质的。2.技术路线肉鸡饲养空腹血糖（FPG）生长性能指标肝组织化学染色检测不同剂量STZ正式试验柠檬酸缓冲液预试验采血空腹胰岛素(FINS)计算胰岛素抵抗指数STZ+3水平槲皮素组空白对照组STZ组屠宰性能指标血液生化指标肉品质分子指标3水平槲皮素组判断合适的STZ注射剂量2.技术路线生长性能指标屠宰性能指标肉品质血液生化指标分子指标日增重、采食量、料重比活重、屠宰率、半净堂率、全净堂率、胸肌率、腿肌率、腹脂率、腿脂率肉色、滴水损失、pH值（pH45min和pH24h）剪切力、肌肉粗