甜菜碱改善饮食果糖诱导非酒精性脂肪肝作用机理的研究

甜菜碱具有改善非酒精性脂肪肝功能已得到证实，但其作用机理尚不明确。基于本课题组前期工作，本项目提出甜菜碱通过逆转下丘脑瘦素抵抗所致黑皮质素信号途径缺陷，干预肝脏脂代谢紊乱从而改善非酒精性脂肪肝的假说。拟在饮食果糖诱导产生脂肪肝大鼠模型上，分析甜菜碱对体重、摄食量、血清瘦素和胰岛素水平、血清及肝脏脂肪含量、与脂代谢相关指标的影响，观察并评价其对肝组织病理及肝细胞脂肪变性的改善作用。继之重点研究甜菜碱对下丘脑瘦素信号途径关键分子Ob-R、JAK2和STAT3，及下游黑皮质素信号途径关键分子NPY、AgRP、POMC、α-MSH和MC4R的调节作用，分析其逆转中枢下丘脑瘦素抵抗所致黑皮质素信号途径缺陷与改善非酒精性脂肪肝的内在关系，并用瘦素及MC4R激动剂干预模型大鼠以验证实验结果、佐证假说。以期阐明甜菜碱改善非酒精性脂肪肝作用机理，为甜菜碱作为营养添加剂提供实验依据。

本研究采用分子生物学、荧光共聚焦、免疫共沉淀等手段，在果糖诱导的非酒精性脂肪肝模型和原代星形胶质细胞水平研究了果糖诱导下丘脑神经炎症发生的分子机制以及甜菜碱的改善作用。发现：1）甜菜碱改善饮食果糖大鼠发生的肥胖、高胰岛素血症、高瘦素血症、非酒精性脂肪肝等疾病，逆转下丘脑黑皮质素（POMC）神经元及其受体（Mc4R）损伤及传递障碍；2) 甜菜碱抑制高饮食果糖大鼠下丘脑神经炎症、GFAP蛋白的高表达、被激活的NF-κB途径和增加的IκBα蛋白；3）甜菜碱抑制HDAC3在大鼠下丘脑和原代星形胶质细胞中的高表达，同时HDAC3抑制剂TSA可抑制果糖诱导的体外星形胶质细胞炎症反应；4）HDAC3与IκBα在星形胶质细胞胞质内结合，释放NF-κB转移到细胞核内，以维持炎症因子持续表达；5）拓展研究发现，甜菜碱通过改善胰岛素抵抗、减少脂质积累、抑制组织炎症，具有缓解高饮食果糖大鼠肾损伤的作用。上述结果证实果糖诱导下丘脑神经炎症是导致POMC神经元损伤，并引起肥胖、高胰岛素血症、高瘦素血症、非酒精性脂肪肝等代谢性疾病发生的关键因素；揭示抑制HDAC3可能成为缓解下丘脑神经炎症，保护神经元，改善果糖诱导的代谢综合征的新途径。