肥胖是包括2型糖尿病(T2D)和非酒精性脂肪肝(NAFLD)在內的一系列全身和慢性疾病的主要危險因素。雖然高脂飲食(HFD)通常被認為是會導致肥胖的,但膳食脂肪酸的含量也是飲食誘導肥胖(DIO)的關鍵因素。然而,目前人們還不太了解脂質對肥胖的影響。 由于n-6多不飽和脂肪酸(PUFA)的攝入量日益增加,尤其在西方國家,評估膳食中n-6 PUFA對肥胖受試者的潛在影響非常重要。
炎癥標志物的升高與肥胖相關代謝性疾病包括T2D風險增加有關。DIO在能量穩(wěn)態(tài)關鍵的基底下丘腦中引起代謝性炎癥。這個過程是由小膠質細胞積聚和激活介導的,將導致瘦素抵抗,從而促進食欲和食物攝入。同時,與肥胖有關的代謝并發(fā)癥的發(fā)展是性別二態(tài)性的。絕經前婦女體內的17β-雌二醇和雌激素受體α(ERα)使她們免受肥胖癥的不利影響。HFD通常被認為是通過下丘腦調控PGC1α和ERα以性別特異性的方式促進炎癥。然而,n-6 PUFA攝入是否是性別依賴性地影響炎癥和肥胖相關疾病尚不清楚。
腸道微生物組成的改變與肥胖和相關的代謝綜合征有關。肥胖誘導的腸道生態(tài)失調損害腸道健康,從腸道微生物群釋放的內毒素脂多糖(LPS)會進入血液。LPS的這種內流依次激活TLR4依賴性信號傳導,導致炎癥和胰島素抗性(IR)。此外,微生物代謝副產物短鏈脂肪酸(SCFA)被認為是宿主能量的重要來源,有利于能量代謝,并通過G蛋白偶聯(lián)受體(GPR)發(fā)揮信號分子的作用。SCFA和其他微生物代謝產物也影響5-羥色胺(5-HT)的產生,從而延長飽腹感并調節(jié)各種生理功能。腸道微生物通過腸道,腦,脂肪和肝臟之間的相互作用在調節(jié)宿主代謝中起著關鍵作用。膳食中n-6 PUFA通過增加腸道變形桿菌和生態(tài)失調而誘導細菌過度生長。盡管如此,由于n-6PUFA對微生物菌群變化的研究主要集中在亞油酸(LA)而不是花生四烯酸(AA),后者的影響仍不清楚。
將四周齡的C57BL / 6J小鼠(18±1g)以12小時晝/夜的周期保持自由飲水并用高脂飲食(HFD,45%脂肪)飼喂10周以誘導肥胖,同時將低脂飲食(LFD,10%脂肪)作為對照飲食。然后根據(jù)體重和血清參數(shù)將飼喂HFD的小鼠分成兩組,一組HFD小鼠喂養(yǎng)富含10g/kg花生四烯酸(AA),另一組繼續(xù)HFD飲食,在接下來的15周內研究AA對已存在肥胖和相關疾病小鼠的影響。在飲食干預結束時,將禁食小鼠麻醉并頸椎脫臼處死,然后收集血液樣品。收集組織并稱重,然后在液氮中快速冷凍并儲存在-80℃?zhèn)溆谩Mㄟ^無菌技術收集腸道微生物和SCFA分析的盲腸內容物。在處死小鼠前測量口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)和胰島素耐量試驗(ITT)。
本研究結果表明飲食中AA的添加會加重兩性小鼠的肥胖,從而性別依賴性地影響腸道微生物群的組成。此外,研究發(fā)現(xiàn)AA有利于促炎微生物的生長及減少丁酸產生和血清素循環(huán),這會增加雄性小鼠全身性炎癥并通過小膠質細胞積累觸發(fā)下丘腦產生瘦素抗性。 AA通過TLR4-NF-κB途徑加劇非酒精性脂肪性肝炎和炎癥放大效應,誘導產生胰島素抗性。相反,AA在雌性小鼠中通過挽救炎癥抗性及產生丁酸的微生物群,上調GPR41和GPR109A以及控制下丘腦炎癥來緩解與肥胖有關的疾病。然而,AA會改變脂肪細胞褐變并促進兩性小鼠的脂質動員。
本研究結果表明,長期補充AA的飲食會加重HFD喂養(yǎng)小鼠現(xiàn)有的肥胖。肥胖的雄性小鼠受到AA對肥胖誘導并發(fā)癥的不利影響,而雌性小鼠的NAFLD和IR得到改善。AA可以通過腸-下丘腦-脂肪-肝互作軸介導這些性別依賴性效應。更重要的是,腸道微生物驅動的炎癥的改變可能部分地有助于AA誘導的代謝調節(jié)左右。總的來說,這些結果強調需要進一步的臨床研究來分別優(yōu)選建議肥胖男性和女性n-6 PUFA的攝入量。
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