機體發生一系列非遺傳的、可逆的代償性變化以適應高原低壓、低氧環境的過程稱為高原習服。對于初次進入高原的人群而言,能量產生和利用的平衡是機體順利適應高原環境的關鍵。通常高原暴露時間≤2周稱為急性高原暴露期,>2 周稱為慢性高原暴露期。
人和動物實驗表明,在急性高原暴露期,心肌、骨骼肌對葡萄糖的攝取增加,高糖飲食有利于機體盡快適應高原環境[1 -3].可見,糖代謝在高原習服過程中具有重要作用。在饑餓、低氧等特殊環境中,機體會通過增加糖異生以保證組織供能。但是,急性或慢性高原暴露情況下機體糖異生過程的變化在國內外少有報道。肝臟是糖異生的主要場所,通過研究肝臟糖異生變化可以間接了解高原環境對機體糖代謝的影響。
葡萄糖 - 6 - 磷酸酶 ( glucose - 6 - phosphatase,G6pase) 是糖異生的關鍵酶,催化水解 6 - 磷酸葡萄糖生成葡萄糖,轉錄因子叉頭框蛋白 O1 ( forkheadboxO1,FoxO1) 是重要的肝臟糖異生調節因子,腺苷酸活化蛋白激酶( adenosine monophosphate actived pro-tein kinase,AMPK) 在糖代謝和脂代謝中都具有調節作用。本研究通過觀察大鼠在海拔 4300 m 高原暴露1、3、7、15、30 d 時肝臟中 G6Pase、FoxO1 和肝糖原含量的變化并結合本課題組的前期研究 AMPK[4]的變化,以了解高原環境對肝臟糖異生的影響及調節機制。
1 材料和方法
1. 1 實驗動物及分組 健康成年 SPF 級雄性 SD 大鼠 36 只( 體質量為 220 ~ 300 g) ,購自西安交通大學醫學動物實驗中心。將實驗動物隨機分為 6 組,每組6 只: 平原對照組( C 組) ,在平原動物房內飼養( 海拔400 m) ; 高原暴露 1 d 組 ( H1) 、3 d 組 ( H3) 、7 d 組( H7) 、15 d 組( H15) 、30 d 組( H30) ,分別在海拔4300 m 的高原動物房內飼養 1、3、7、15、30 d.動物房溫度( 22 ±1) ℃,常規大鼠飼料,自由進食攝水,光照約 10 h/d.
1. 2 方法
1. 2. 1 組織取材及處理 飼養到規定時間,禁食不禁水 12 h,將大鼠麻醉后處死。心臟采血 2 ml,分離血漿,-20 ℃保存備用。迅速分離肝組織,立即置于液氮保存,隨后移至 -80 ℃保存。
1. 2. 2 RT - PCR 方法檢測肝臟 G6Pase、FoxO1 mR-NA 表達 ( 1) 采用 TRIzol 一步法提取肝臟總 RNA,測定其純度及濃度。設計并合成 RT - PCR 引物:G6Pase 上游引物: 5' - AACGTCTGTCTGTCCCGGATC-TA - 3',下游引物: 5' - CCTCTGGAGGCTGGCATTGTA-3',擴增長度為 132 bp; FoxO1 上游引物: 5' - CCTACT-TCAAGGATAAGGGCGACA - 3',下游引物: 5' - CTGGAT-TGAGCATCCACCAAGA - 3',擴增長度為 141 bp; β -Actin 上游引物: 5' - CATCCGTAAAGACCTCTATGC-CAAC - 3',下游引物: 5' - ATGGAGCCACCGATCCA-CA - 3',擴增長度為 97 bp.( 2) 反轉錄條件為 37 ℃15 min,85 ℃ 5 s,分裝反轉錄后的 cDNA,于 - 80 ℃保存。( 3) RT - PCR 反應程序( 兩步法) : 預變性 95℃ 30 s,PCR 條件: 95 ℃ 50 s,60 ℃ 30 s,40 個循環,72 ℃ 熔解 10 min.采用 β - actin 做內參對照??俁NA 提取試劑盒、反轉錄試劑盒購自 TaKaRa 公司。
1. 2. 3 Western Blot 法檢測肝臟 G6Pase、FoxO1 表達( 1) 提取肝組織蛋白: 采用 BCA 法測定肝組織蛋白濃度。( 2) 電泳轉膜及抗體孵育: 將經過變性的蛋白質進行 SDS - PAGE 電泳,轉膜,5% 脫脂牛奶封閉,一抗4 ℃ 過夜( 兔抗大鼠多克隆 G6Pase 抗體購自 SANTACRUZ 公司,兔抗大鼠多克隆 FoxO1 抗體購自 Bio-world Technology Inc. ,兔抗人 β - actin 多克隆抗體購自北京奧博森生物技術有限公司; 抗體稀釋度分別為β - actin 1∶ 1000、G6Pase 1∶ 500、FoxO1 1∶ 500、AMPK1∶ 500) ,二抗孵育。( 3 ) 顯影及定影: ECL 顯影及定影。( 4) 分析: 使用凝膠圖象處理系統自動分析目標條帶的分子量和凈光密度值,目的蛋白光密度值與內參 β - actin 光密度值的比值代表定量值。
1. 2. 4 分光光度法測定肝糖原含量 采用肝糖原測定試劑盒( 購自南京建成生物工程研究所) ,按照試劑盒說明書操作。計算公式: 糖原含量( mg/g 組織) =( 測定管 OD 值/標準管 OD 值) ×10/1. 11.