高果糖饮食
精制碳水化合物来源,如高果糖玉米糖浆(HFCS)用于许多加工食品,美国的调查表明,自20世纪70年代以来,这种甜味剂的摄入量急剧增加。正如我们在过去几十年中所了解到的,在人类和动物模型中,过量摄入精制碳水化合物与体重增加、高甘油三酯血症(hypertg)和胰岛素抵抗(IR)有关。为了更好地了解精制碳水化合物对健康的影响以及减少这些代谢综合征(MS)表型的治疗方法,某些啮齿类动物模型是有用的。含有约60%-70%(按能量计)果糖或蔗糖(果糖和葡萄糖的摩尔比为50:50的混合物)的纯化日粮能够提高肝脏中的TG和葡萄糖生成,最终导致IR和TG过高(相对于主要含有葡萄糖碳水化合物来源的日粮(即葡萄糖、玉米淀粉)。通常,啮齿类动物的谷物饲料(GB)只含有4%的蔗糖和<0.5%的游离果糖,其中大多数碳水化合物既作为可消化淀粉,又来自谷物来源(即小麦、玉米、大豆)的不可消化纤维。相比之下,低脂纯饲料可以含有更高水平的蔗糖,这在很大程度上取决于所使用的配方。如果需要的话,很容易通过控制碳水化合物来源来促进MS,同时保持必需营养素在推荐水平。然而,每种啮齿类动物对高浓度蔗糖和果糖的反应不同。
大鼠模型
Sprague-Dawley和Wistar大鼠均建立了蔗糖诱导的IR和高TG模型。当这些动物被喂食含68%蔗糖(按能量计)的饲料时,这两种表型的发育最快可在2周内完成,而与玉米淀粉一样,碳水化合物水平相同的食物。结果表明,蔗糖中的果糖成分在很大程度上导致了高糖日粮产生的高TG和IR。虽然在雄性大鼠中,非常高浓度的蔗糖或果糖会很快诱发这种表型,但与主要含有玉米淀粉的饮食相比,低浓度的蔗糖(17%的能量)也可以诱导IR。此外,性别在蔗糖诱导的大鼠胰岛素抵抗和高甘油三酯的发生过程中很重要,因为雌性(不同于雄性)通常对饮食中蔗糖的升高没有反应。除了胰岛素抵抗和高甘油三酯,高蔗糖或果糖饮食可以促进大鼠的边际体重增加,但这通常需要较长的时间和显著增加的能量摄入。
地鼠模型
与大鼠相似,喂食高果糖饲料(约60%的能量)的地鼠,与喂食低果糖的地鼠相比,仅2周后就可能出现胰岛素抵抗和循环甘油三酯水平升高。然而,与大鼠不同的是,喂食高蔗糖饲料(能量为60%)的地鼠可能不会升高甘油三酯(TG),只会产生轻微的IR。由于蔗糖是果糖的一半,因此日粮中果糖的水平在仓鼠胰岛素抵抗和高甘油三酯的快速发展中起着非常重要的作用。其他因素,包括添加胆固醇(0.25%)也可能使研究人员在该模型中诱导高胆固醇血症、高IR和高TG的组合进一步改善了以果糖喂养的地鼠作为血脂异常模型的使用。
小鼠模型
与大鼠和仓鼠相比,小鼠作为蔗糖/果糖诱导的胰岛素抵抗和高甘油三酯(hypertg)模型的使用频率较低,因为常用的C57BL/6小鼠要么不发展IR,要么发展得更慢。尽管没有发生胰岛素抵抗,但与10-55周内喂食高蔗糖饮食(50%蔗糖)的C57BL/6小鼠相比,喂食高蔗糖饮食(50%蔗糖)的C57BL/6小鼠可诱发葡萄糖不耐受,这归因于胰腺胰岛素分泌减少。然而,小鼠的基因组比大鼠更容易操作,允许几个敲除模型,包括低密度脂蛋白受体KO小鼠,显示对高膳食果糖的反应(即高甘油三酯)。
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