【文章內(nèi)容簡介】 levels (mmol/mg)* a b a BAT Liver Heart Muscle Brain GSHPX activity (U / mg) B 02468BA Tu c p 1 liv e r h e a rt m u s c le b ra in u2 b ra in u4 b ra in u55 176。C 21 176。C 32 . 5 176。C溫州大學本科畢業(yè)論文 溫度對黑線倉鼠氧化應(yīng)激、抗氧化水平和解偶聯(lián)蛋白表達的影響 10 但是 在黑線倉鼠的褐色脂肪組織（ BAT）中溫度對谷胱甘肽過氧化物酶（ GSHPX）水平有顯著的影響 ；相對于對照組在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的總抗氧化能力（ TAOC）的水平降低了 %，而在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠則升高了 %(F2,22=， P，post hoc， P)。與對照組和在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠相比，在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的總抗氧化能力（ TAOC）水平大概降低了 40%；但這種差距在統(tǒng)計學上并不是很顯著 (F2,22=， P=)。雖然在肝臟中過氧化氫（ H2O2）、丙二醛 (MDA)、 總抗氧化能力（ TAOC）、谷胱甘肽過氧化物酶（ GSHPX）存在明顯的相關(guān)性，但是在褐色脂肪組織（ BAT）、心臟、肌肉和大腦中并沒有發(fā)現(xiàn)顯著的相關(guān)性 (表 3)。 表 3 黑線倉鼠不同組織的 H2O2 和 MDA 水平，以及 TAOC 和 GSHPX活性 的相關(guān)性 Table 3 Pearson’s Correlation Coefficients of the relationship between H2O2 and MDA levels and of TAOC and GSHPX activity in different tissues in the striped hamster H2O2 MDA TAOC GSHPX BAT H2O2 1 MDA 1 TAOC * 1 GSHPX ** 1 Liver H2O2 1 MDA ** 1 TAOC ** ** 1 GSHPX ** * ** 1 Heart H2O2 1 MDA 1 TAOC 1 GSHPX 1 SM H2O2 1 MDA 1 TAOC 1 GSHPX * 1 Brain H2O2 1 MDA * 1 TAOC 1 GSHPX * 1 BAT，褐色脂肪組織， SM =骨骼肌。 *P； **P。 BAT, brown adipose tissue, SM, skeletal muscle. *P。 **P. 溫州大學本科畢業(yè)論文 溫度對黑線倉鼠氧化應(yīng)激、抗氧化水平和解偶聯(lián)蛋白表達的影響 11 UCP mRNA 的表達 在褐色脂肪組織（ BAT）中， UCP1 mRNA 的表達明顯受溫度的影響，并且在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠其表達明顯高于對照組和在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠 (F2,22=，P， post hoc， P)；對照組與在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠之間并沒有明顯的差別 (post hoc， P，圖 5)。在肌肉中 UCP3 mRNA 的表達 明顯受溫度的影響，并且在 5176。C環(huán)境中馴化的黑線倉鼠中的表達是對照組的 倍 (F2,22=， P， post hoc， P)。溫度對于 UCP2在肝臟中的表達并沒有影響 (F2,22=， P)； 溫度對于 UCP3在心臟中的表達也沒有影響 (F2,22=， P)； 以及溫度對于 UCP UCP UCP5在大腦的表達中也沒有影響 (UCP2， F2,22=， P， UCP4， F2,22=， P， UCP5， F2,22=， P，圖 5)。 圖 5 溫度對黑線倉鼠解偶聯(lián)蛋白 （ UCP） mRNA 在褐色脂肪組織 （ BAT） 、肝臟、心臟、肌肉以及大腦中表達的影響。數(shù)據(jù)平均值 177。S ,E, ** P 。 Figure 5. Effect of temperature on uncoupling protein (UCP) mRNA expression in brown adipose tissue (BAT), and liver, heart, muscle and brain tissue, in striped hamsters. Data are means 177。 SE, **P. Different letters above columns indicate significant (P) differences among groups . 五、實驗討論 環(huán)境溫度是影響小型哺乳動物的能量收支的最重要的因素之一。我們的研究結(jié)果表明，相對于對照組 (21177。1176。C)在 5177。1176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠其總能量攝入增加，而在 177。1176。C環(huán)境中馴化的黑線倉鼠其總能量攝入則減少。這個結(jié)果與之前對黑線倉鼠的研究的結(jié)果是相一致；并且表明黑線倉鼠在寒冷的環(huán)境條件下其能量代謝增加，而在炎熱的環(huán)境條件下能量代謝降低。 褐色脂肪組織（ BAT）是中小型哺乳動物在寒冷的環(huán)境中參與非顫抖性產(chǎn)熱的重要組織，02468BA Tu c p 1liv e r h e a rt m u s c le b ra in u2b ra in u4b ra in u55 176。 C 2 1 176。 C 3 2 176。 CBAT Liver Heart Muscle Brain UCP1 UCP2 UCP3 UCP3 UCP2 UCP4 UCP5 mRMA expression ** a b b ** a b b 02468BA Tu c p 1 liv e r h e a rt m u s c le b ra in u2 b ra in u4 b ra in u55 176。C 21 176。C 32 . 5 176。C溫州大學本科畢業(yè)論文 溫度對黑線倉鼠氧化應(yīng)激、抗氧化水平和解偶聯(lián)蛋白表達的影響 12 非顫抖性產(chǎn)熱是一種不涉及肌肉活動而釋放的化學能的熱量，在能量代謝過程中起到非常重要的 作用。這種產(chǎn)熱主要受交感神經(jīng)支配和甲狀腺激素的調(diào)控。例如，布氏田鼠 (Microtus brandti)在 5℃馴化一個月，靜止代謝率比在 25℃環(huán)溫下增長 34%，非顫抖性產(chǎn)熱增加 91%；阿拉斯加紅背鼠平 (Clethrionomys rutilus)冬季的非顫抖性產(chǎn)熱是基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱的 10 倍，在根田鼠 (Microtus oeconomus)是 倍。在本實驗中我們觀察到相對于對照組在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的蛋白質(zhì)含量升高了 %，而在 176。C環(huán)境中馴化的黑線倉鼠則降低了 %。丙二醛 (MDA)脂質(zhì) 過氧化的次級產(chǎn)物在 2 個小組中含量發(fā)生了明顯的變化，相對于對照組在5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠降低 %，而在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠則升高了%；由此可知丙二醛 (MDA)和能 量代謝呈負相關(guān) 。 類似的差異也存在于總抗氧化能力（ TAOC）和谷胱甘肽過氧化物酶（ GSHPX）的表達水平。先前的研究發(fā)現(xiàn)，相對于對照組在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的脂質(zhì)過氧化物、超氧化物歧化酶水平和 TAOC 水平，分別為 ％、 ％和 ％。這個結(jié)果與（代謝率與 ROS 的產(chǎn)生存在著負相關(guān)）這一假設(shè)相一致 。 哺乳動物通過增加能量代謝來適應(yīng)寒冷的環(huán)境，剛開始時迅立即過骨骼肌的顫抖性產(chǎn)熱來進行能量代謝的，隨后由褐色脂肪組織（ BAT）通過非顫抖性產(chǎn)熱來維持能量代謝，而哺乳動物在炎熱的環(huán)境下則是以相反的方式進行能量代謝的。雖然骨骼肌在寒冷的環(huán)境下產(chǎn)熱顯著增加，但是骨骼肌的產(chǎn)熱是屬于顫抖產(chǎn)熱而不是非顫抖產(chǎn)熱；事實證明骨骼肌在非顫抖產(chǎn)熱中所扮演的是一個次要的角色。然而，我們的研究結(jié)果顯示，無論是 ROS 的 產(chǎn)生通過過氧化氫（ H2O2）和丙二醛（ MDA）水平表明，還是抗氧化劑（ TAOC、 GSHPX）的水平都不受到溫度的影 響。在之前的研究中并沒有發(fā)現(xiàn)置于寒冷溫度 (15176。C)或保持在室溫（ 23176。C）的條件下，倉鼠的氧化應(yīng)激和抗氧性存在差異。相反，在另一項研究中確實檢測到短尾場田鼠骨骼肌的過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的含量增加。此外，在長期受凍的情況下，短尾場田鼠的過氧化氫酶活性先增加，然后再回到基礎(chǔ)水平。在這項研究中， ROS 和抗氧化活性穩(wěn)定性的機制還不清楚。 與褐色脂肪組織（ BAT）和骨骼肌相比，氧化應(yīng)激和抗氧化水平在黑線倉鼠的肝臟、心臟、大腦并沒有因為溫度而受到明顯的影響，表明在這些器官中氧化應(yīng)激和抗氧化活性之間存在著相 關(guān)性。有人提出動物具有各種防止氧化應(yīng)激的機制， 并且這樣的抗氧化防御系統(tǒng)的正確調(diào)節(jié) 能保持氧化與抗氧化的平衡。各種研究已經(jīng)表明，為了以應(yīng)付 ROS 的產(chǎn)生，抗氧化防御系統(tǒng)可以被刺激而產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答措施。 溫州大學本科畢業(yè)論文 溫度對黑線倉鼠氧化應(yīng)激、抗氧化水平和解偶聯(lián)蛋白表達的影響 13 “解偶聯(lián)求生存”假說表明，解偶聯(lián)蛋白降低線粒體膜電位，從而減少活性氧的產(chǎn)生。UCP1 在 BAT 中完全表達，在適應(yīng)性產(chǎn)熱的過程中起到重要的作用。正如預(yù)期的那樣，我們發(fā)現(xiàn)相對于對照組，在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠其 UCP1在 BAT 中的表達顯著增加，而在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠則降低，這個結(jié)果與在能量代謝中觀察到的 變化是一致的；但與預(yù)期結(jié)果不一致的是 MDA、 TAOC、 GSHPX，相對于對照組在 ℃環(huán)境中馴化的黑線倉鼠這些指標顯著增加，而在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠則反之。 與 UCP1相比， UCP3 的表達主要在骨骼肌中； UCP3的 主要功能可能不是能量代謝的調(diào)節(jié)。相對于對照組，在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠其 UCP3 在肌肉中的表達顯著增加。一般情況下，在寒冷環(huán)境中馴化的倉鼠其 BAT 和骨骼肌會顯示出氧化消耗與線粒體能量代謝增加的結(jié)果。 有人提出， BAT 極其容易受到氧化應(yīng)激，這主要是由于其高濃度的線粒體以及高產(chǎn)熱能力 ，由此增加 ROS 產(chǎn)生。在寒冷環(huán)境馴化下的骨骼肌由于其肥大也可能容易誘使氧化應(yīng)激。然而，包括黑線倉鼠在內(nèi)的處于寒冷環(huán)境中的動物，它們的 ROS 的產(chǎn)生水平并沒有增加，并且在整個生物個體或組織中并沒有發(fā)現(xiàn) ROS 的產(chǎn)生水平與代謝率之間存在正比的關(guān)系，這與“解偶聯(lián)求生存”假說的觀點一致。 一些研究已經(jīng)證實解偶聯(lián)蛋白特別是 UCP3 會降低在骨骼肌中的線粒體 ROS 的產(chǎn)生水平。不幸的是，到目前為止在生物個體或細胞水平并沒有大量的證據(jù)支持這個假說。我們發(fā)現(xiàn) UCP3 在骨骼肌中表達的變化，尤其是 UCP1 在 BAT 中表達的變化，與之前在 氧化應(yīng)激和抗氧化性研究的方向是相反的。雖然這些發(fā)現(xiàn)符合 “解偶聯(lián)求生存”假說在整個生物體和組織的水平，但是其他的影響因素對于氧化應(yīng)激的影響不能排除在外。 六、實驗結(jié)論 相對于對照組，在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的能量攝入提高，而在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的能量攝入則降低。這表明在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠和在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠它們的代謝率顯著不同。相對于對照組，在 5176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠的MDA、 TAOC、 GSHPX 水平明顯下降，而在 176。C 環(huán)境中馴化的黑線倉鼠則上升，表明氧化應(yīng)激和抗氧化性與代謝之間呈負相關(guān)。這既不是受 ROS 產(chǎn)生的影響，也不受存在于骨骼肌、肝臟、心臟或腦組織中的抗氧化劑的影響，而是受溫度的影響。這表明氧化應(yīng)激和抗氧化性之間存在著一種相關(guān)性，這與抗氧化防御系統(tǒng)在防止氧化應(yīng)激過程中發(fā)揮著重要的作用這一想法是一致的。 溫州大學本科畢業(yè)論文 溫度對黑線倉鼠氧化應(yīng)激、抗氧化水平和解偶聯(lián)蛋白表達的