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肥胖大鼠心外膜脂肪巨噬细胞浸润特点的研究

2019-09-17 10:33 字体:   打印 收藏 
【摘要】  目的 探讨肥胖大鼠心外膜脂肪(EAT)中巨噬细胞浸润及极性特点。方法 选择20只成年雄性SD大鼠,随机分为对照组10只和肥胖组10只,对照组饲以基础饲料,实验组饲以高脂饲料。饲养80天后,将2组大鼠处死并取心外膜脂肪、附睾周围脂肪和腹股沟脂肪,心外膜脂肪称重。将所有脂肪标本行CD68、CD80和CD163抗体标记的免疫组化检测。结果 肥胖组EAT质量[(0.45±0.20)g]显著高于对照组[(0.30±0.14)g]。对照组3个部位脂肪之间的M、M1、M2、M1/M、M2/M、M1/M2均无显著差异;肥胖组附睾脂肪、EAT的M、M1、M2、M1/M、M1/M2显著高于皮下脂肪,而M2/M显著低于皮下脂肪。肥胖组EAT的M、M1、M2、M1/M、M1/M2显著高于对照组,而M2/M显著低于对照组。结论 肥胖大鼠具有更多的心外膜脂肪,心外膜脂肪中巨噬细胞数量增多,但是M2型巨噬细胞相对减少,促进M1型转化为M2型可能有助于肥胖者冠状动脉粥样硬化的预防。
【关键词】 肥胖;心外膜脂肪;巨噬细胞
Research of characteristics of macrophage infiltration in epicardial adipose tissue in obese rats
AbstractObjective To explore the characteristics of macrophage infiltration and polarization in epicardial adipose tissue (EAT) in obese rats. Methods 20 adult male SD rats were selected and randomly divided into the control group (n=10) and the obese group (n=10). The control group were fed with basal diet and the obese group were fed with high fat diet. After feeded for 80 days, the two groups of rats were sacrificed and epicardial adipose tissue, epididymal fat and inguinal fat were taken. Epicardial adipose tissue were weighed. All the fat specimens were detected by immunohistochemistry with CD68, CD80 and CD163 antibody. Results EAT weight in the obese group [(0.45±0.20) g] was significantly higher than the control group [(0.30±0.14) g]. M, M1, M2, M1 / M, M2 / M, M1 / M2 in three sites in the control group were not significantly different; Compared with subcutaneous fat, EAT and epididymal fat had a higher M, M1, M2, M1 / M, M1 / M2 and a lower M2 / M in the obese group. M, M1, M2, M1 / M, M1 / M2 in EAT in obese group were significantly higher and M2 / M was significantly lower than the control group. Conclusions Obese rats have more epicardial adipose tissue. The number of macrophages in ETA are increased and the M2 macrophages is reduced relatively. Promotion shift of M1 to M2 may help to prevent coronary atherosclerosis in the obesity.
Key wordsObesity; Epicardial adipose tissue; Macrophage
Meta分析证实,肥胖尤其是腹型肥胖为冠心病的重要危险因素[1]。脂肪组织不仅是传统意义上的能量储库,而且还是体内最大的内分泌器官,尤其是内脏脂肪,可分泌众多脂肪细胞因子,与动脉粥样硬化的发生和发展密切相关[2,3]。心外膜脂肪(epicardial adipose tissue,EAT)作为沉积在心脏周围特别是围绕在冠状动脉周围的内脏脂肪,是预测冠心病的有效标志物[4]。Hirata等[5]证实,冠心病患者心外膜浸润的巨噬细胞(macrophages, M)可以分泌大量的促炎症细胞因子。然而,目前尚不清,此时的心外膜炎症是由于动脉粥样硬化斑块引起,或是脂肪组织本身炎症导致。脂肪组织的巨噬细胞可以处于不同的极性状态:典途径激活者为M1型,能够促进炎症因子;替代激活者为M2型,能够产生抗炎因子[6,7]。脂肪组织的慢性炎症不仅可能是由持续的促炎症反应造成的,也可能与抗炎监管机制失败有关。目前关于肥胖者EAT中巨噬细胞浸润的研究较少,本实验拟观察肥胖大鼠EAT中巨噬细胞浸润及极性特点,以深化对肥胖发生冠状动脉粥样硬化的炎症机制的认识,为冠心病防治提供新的思路和靶点。
1   资料与方法
1.1 实验动物
选择20只成年雄性SD大鼠,适应性喂养 1周后随机分组,对照组10只,肥胖组10只,两组均饮用自配饲养用水(pH2.5~2.8),对照组饲以基础饲料,实验组饲以高脂饲料,自由进饮及进食。基础饲料配方:水分9.2%,粗蛋白22.1%,粗脂肪5.28%,粗灰分5.20%,粗纤维4.12%,无氮浸出物52.0%,钙1.24%,磷0.92%,赖氨酸1.34%,蛋氨酸+胱氨酸0.72%,能量352kcaL/100g。高脂饲料配方:猪油20%,白砂糖4%,全脂奶粉2%,胆固醇1%,胆酸盐0.5%,基础饲料73%,能量493kcaL/100g。
1.2 实验方法
1.2.1取心外膜脂肪、附睾周围脂肪和腹股沟脂肪
饲养80天后,应用颈椎脱臼法将2组大鼠处死,立即取心外膜脂肪、附睾周围脂肪和腹股沟脂肪,清除血液和周围结缔组织。心外膜脂肪称重后将所有脂肪标本装入冻存管,液氮冻存10min,然后置于深低温冰箱中保存,待处理。
1.2.2免疫组化染色及巨噬细胞观察
取出冰冻脂肪组织解冻,用10%中性福尔马林液固定24小时以上,经脱脂、逐级脱水、透明、浸蜡等步骤后行常规石蜡包埋,5μm厚连续石蜡切片。应用水煮加热法做抗原修复,将切片用5%~10%正常山羊血清(PBS稀释)封闭,室温孵育10min,滴加兔抗鼠一抗,包括CD68(检测M)、CD80(检测M1)和CD163(检测M2)抗体,37℃孵育1h,滴加二抗生物素标记山羊抗兔IgG,37℃孵育20分钟。PBS冲洗后,滴加辣根酶标记链霉卵白素,PBS稀释,37℃孵育20min,显色剂显色,苏木精复染。光镜下400×视野下每张切片随机选取4个视野,观察、记录巨噬细胞的数目。
1.3 统计方法
使用SPSS16.0做统计分析,连续变量用平均数±标准差表示或中位数(全距)表示。组内3个部位之间巨噬细胞特点的比较采用随机区组设计资料的秩和检验(Friedman秩和检验),多重比较应用多个相关样本两两比较的q检验,肥胖组和对照组之间巨噬细胞特点比较采用完全随机设计两独立样本的秩和检验(Mann-Whitney U法),EAT质量比较采用t检验。所有检验均为双侧检验,以p<0.05表示差异有统计学意义。
2   结果
2.1肥胖组和对照组EAT质量比较
肥胖组EAT质量为(0.45±0.20)g,对照组EAT质量为(0.30±0.14)g,2组之间存在显著差异。
2.2 组内不同部位脂肪巨噬细胞的特点比较
对照组3个部位脂肪之间的M、M1、M2、M1/M、M2/M、M1/M2均无显著差异,见表1;肥胖组3个部位脂肪之间巨噬细胞特点存在差异,表现为附睾脂肪、EAT的M、M1、M2、M1/M、M1/M2显著高于皮下脂肪,而M2/M显著低于皮下脂肪,见表2。
 
表1     对照组不同部位脂肪巨噬细胞特点
变量      皮下脂肪(n=10)   附睾脂肪(n=10)  EAT(n=10)     χ2值     p
M(/mm2)     14.5(2-25)      17.5(4-39)     19(6-38)       1.145    0.192
M1(/mm2)     2(0-10)         3(0-9)       3.5(0-10)      0.248    0.788
M2(/mm2)    12(3-21)       14.5(7-30)     16(6-29)       0.285    0.713
M1/M         0.24(0-0.65)     0.25(0-0.58)   0.23(0-0.55)    0.112    0.902
M2/M         0.48(0.16-0.62)  0.45(0.2-0.85)  0.43(0.23-0.83)  0.303   0.682
M1/M2        0.27(0-0.80)     0.24(0-0.78)   0.21(0-0.75)     0.921   0.217
 
表2     肥胖组不同部位脂肪巨噬细胞特点
变量       皮下脂肪(n=10)   附睾脂肪(n=10)  EAT(n=10)    χ2值     p
M(/mm2)     20(2-50)       38.5(18-82)*   40.5(20-80)*    7.246    0.022
M1(/mm2)     7(0-18)       12.5(2-25)*     14(3-27)*      6.465   0.028
M2(/mm2)    17.5(4-36)      25(7-42)*      23(8-39)*      5.287   0.032
M1/M         0.30(0-0.62)    0.38(0.22-0.78)*  0.37(0.23-0.85)*  4.138  0.039
M2/M         0.40(0.25-0.75)  0.33(0.15-0.65)*  0.30(0.14-0.68)* 4.946   0.035
M1/M2        0.34(0-0.79)    0.60(0.23-1.21)#  0.65(0.20-1.53)#  11.254  0.002
#与皮下脂肪相比,p<0.05;*与皮下脂肪相比,p<0.01
 
2.3肥胖组和对照组EAT巨噬细胞特点比较
肥胖组EAT的M、M1、M2、M1/M、M1/M2显著高于对照组,而M2/M显著低于对照组,见表3。
表3     肥胖组和对照组EAT巨噬细胞特点
变量          对照组(n=10)       肥胖组(n=10)     Z值         p
M(/mm2)         19(6-38)        40.5(20-80)     -7.254       0.000
M1(/mm2)        3.5(0-10)         14(3-27)      -7.185       0.000
M2(/mm2)        16(6-29)         23(8-39)       -3.420      0.016
M1/M             0.23(0-0.5)      0.37(0.23-0.85)   -4.122       0.005
M2/M             0.43(0.23-0.83)  0.30(0.14-0.68)    3.324       0.018
M1/M2            0.21(0-0.75)     0.65(0.20-1.53)   -6.557       0.000
 
3   讨论
目前内脏脂肪组织缺乏明确定义,从传统解剖学上看,内脏脂肪组织应该包括胸腹盆腔内所有的脂肪组织,但是大量文献[8-11]中均未包括胸腔,这可能与胸腔脂肪组织含量较少,且其重要性尚未明确有关。本实验探讨了胸腔内重要的内脏脂肪组织EAT,发现肥胖大鼠的EAT质量显著高于对照组,提示EAT同其他部位脂肪类似,随着体重的升高而增加。冠状动脉被丰富的EAT包围,后者作为一种内脏脂肪,随着肥胖的发展,脂肪组织逐渐失去正常功能,脂肪的堆积导致脂肪分解的活跃,大量游离脂肪酸进入血液,同时会导致EAT内分泌功能亢进,产生一系列脂肪因子,对于动脉粥样硬化的形成可能发挥重要作用[2]。本研究提示减肥可降低EAT质量,这也可能是减肥预防动脉粥样硬化的一个重要原因。
本实验以巨噬细胞作为脂肪组织慢性炎症标志,探讨了2组大鼠不同部位脂肪炎症的严重程度。结果表明,对照组大鼠3个部位的脂肪组织巨噬细胞特点无显著差异,提示正常体重者,皮下脂肪和内脏脂肪均处于一种正常功能状态,而无明显炎症改变;与之相反,肥胖组大鼠3个部位之间的巨噬细胞特点有显著差异,表现为附睾脂肪和EAT的M、M1、M2、M1/M、M1/M2显著高于皮下脂肪,而M2/M显著低于皮下脂肪。这提示肥胖对内脏脂肪慢性炎症程度的影响要高于皮下脂肪组织。已经知道,皮下脂肪组织和内脏脂肪组织在形态学和功能学上均存在明显差异,过多的内脏脂肪堆积更容易导致胰岛素抵抗、血脂紊乱、糖尿病和心血管疾病[2,12]。本研究从慢性炎症的角度也证实,肥胖者内脏脂肪组织异于皮下脂肪组织,具有更多的巨噬细胞。前面有研究表明,与皮下脂肪和肾周脂肪组织相比,冠脉周围的脂肪组织在形态学和功能上均不同[3]。但是在本研究中,从慢性炎症的角度来看,同样均为内脏脂肪,附睾脂肪和EAT并未表现出差异,除了考虑物种的差异之外,标本选取的时机等也可能是一个原因。心外膜脂肪组织炎症与动脉斑块炎症相互影响,相互促进,从而形成局部炎症的恶性循环[3],本研究的大鼠可能尚未发生严重的冠脉粥样斑块而未形成炎症的恶性循环,从而导致附睾脂肪和EAT的炎症严重程度未显示出差异。因此,长期的、动态的巨噬细胞观察是需要的。
本实验同时比较了肥胖组和对照组EAT巨噬细胞特点,结果发现,肥胖组EAT的M、M1、M2、M1/M、M1/M2显著高于对照组,而M2/M显著低于对照组。前面有研究以冠心病患者为研究对象,发现冠心病患者冠状动脉外周脂肪内浸润巨噬细胞数显著升高[13],本研究结果与之相似。EAT作为血管的支撑组织,与冠状动脉的血管外膜直接接触。血管外膜的作用日益受到重视,外膜在血管功能中并非只起支持及营养作用,外膜的成纤维细胞具有内分泌功能,其分泌的炎症因子也参与动脉粥样硬化病程[13]。陈新忠等研究发现[13],冠心病者冠脉外膜有大量巨噬细胞浸润,在外膜与血管外脂肪交界处可见明显巨噬细胞聚集带。这些巨噬细胞,从本研究的实验结果来看,极有可能是来自于心外膜脂肪,换言之,巨噬细胞导致的EAT慢性炎症在冠脉粥样硬化的发生过程中发挥重要作用。
本实验发现,肥胖大鼠EAT中增多的巨噬细胞,不仅是促炎反应的M1型增多,抗炎反应的M2型也是增多的,M2的这种改变可能是机体对抗肥胖导致的慢性炎症的一种代偿。但是这种代偿难以完全代偿,表现为M2/M下降,M1/M2升高,提示M2巨噬细胞相对减少,促炎反应仍然占了主导地位。因此,降低M1型巨噬细胞或促进M1转化为M2,可能有助于肥胖者冠状动脉粥样硬化的预防。贺强等研究发现,游泳训练可有效降低小鼠附睾脂肪M1型巨噬细胞,提高M2型巨噬细胞表型[14]。罗雯静等发现,不同种类脂肪酸可能通过PPARγ/NF-κB相关信号通路参与巨噬细胞M1/M2极化的转化,其中多不饱和脂肪酸能抑制巨噬细胞M1型极化[15]。因此,运动和富含多不饱和脂肪酸的饮食如深海冷水鱼类(如鲑鱼、鲭鱼等)、海藻或深海鱼油将有益于缓解肥胖者EAT的慢性炎症。最近有不同研究者在体外实验均发现,脂肪间充质干细胞能抑制M1型巨噬细胞的特异性基因的表达,促进M2型巨噬细胞特异性基因的表达,并使M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞转化[16,17],提示脂肪间充质干细胞在预防肥胖者EAT慢性炎症有较好的应用前景,但是需要体内实验进一步证实。
总之,本实验表明,肥胖大鼠具有更多的心外膜脂肪,心外膜脂肪中巨噬细胞数量增多,但是M2型巨噬细胞相对减少,促进M1型转化为M2型可能有助于肥胖者冠状动脉粥样硬化的预防。
 
参考文献
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