间歇禁食法在改善奥氮平诱导小鼠代谢紊乱中的机制研究_李晗.pdf

DOI:10.12300/j.issn.1674-5817.2022.089实验动物与比较医学 Laboratory Animal and Comparative MedicineFeb.2023,43(1)张成芳，同济大学在读博士研究生，同济大学附属精神卫生中心主治医师，同济大学医学院及上海健康医学院兼职教师。临床业务方面，擅长老年期精神障碍、躯体疾病伴发精神障碍的诊治，以及精神药理学的临床运用。教学方面，获第一届同济大学医学院思政教学设计大赛二等奖、优秀思政案例奖，获2022年同济大学医学与生命科学课程思政教研分中心课程思政教学设计大赛优秀思政案例奖。科研方面，主要从事精神药理学基础研究，尤其是动物模型构建和抗精神病药物代谢不良反应的机制探讨和临床防治研究。参与上海市科委、国家自然科学基金等多个科研项目，以第一作者及通信作者身份发表科研论文7篇，其中2018年以共同第一作者身份在Journal of Clinical Investigation期刊发表的研究论文首次报告了巨噬细胞迁移抑制因子在抗精神病药诱导的代谢紊乱中的作用及机制。2019年被列入上海市浦东新区优秀青年医学人才培养计划。李 晗，上海交通大学医学院附属精神卫生中心、上海市重性精神病重点实验室助理研究员，主要从事实验动物行为学平台管理，参与上海市科委、国家自然科学基金等多个科研项目，以（并列）第一作者及通信作者在Frontiers in Cellular Neuroscience等杂志上发表科研论文3篇。间歇禁食法在改善奥氮平诱导小鼠代谢紊乱中的机制研究李 晗1,张笑瑞2,张成芳3(1.上海交通大学医学院附属精神卫生中心,上海市重性精神病重点实验室,上海201108;2.中国科学院分子细胞科学卓越创新中心动物实验技术平台,上海 200031;3.同济大学附属精神卫生中心,上海市浦东新区精神卫生中心,同济大学精神疾病临床研究中心,上海 200124)摘要 目的探究间歇禁食（intermittent fasting，IF）对奥氮平诱导小鼠代谢紊乱的保护作用及其机制。方法将 C57BL/6J 小鼠随机分为 4 组：生理盐水+自由摄食组（Saline+Ad libitum）、生理盐水+间歇禁食组（Saline+IF）、奥氮平给药+自由摄食组（Olanzapine+Ad libitum）、奥氮平给药+间歇禁食组（Olanzapine+IF），每组8只。其中间歇禁食组采用52方案，即每周的周一、周四禁食，其余时间自由摄食，干预12周；以自由摄食作为间歇禁食的对照（Control），以生理盐水灌胃作为奥氮平给药的对照（Saline）。比较奥氮平处理组与对照组经过间歇禁食干预后小鼠体质量、肝脏质量和附睾旁脂肪组织质量的差异，并分别采用磁共振和HE染色法分析小鼠体脂、瘦素以及内脏脂肪浸润的变化；同时，分别采用葡萄糖氧化酶法和放射免疫法测定小鼠糖代谢过程中空腹血糖、胰岛素和胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）的水平差异，分别采用ELISA和实时荧光定量PCR法测定H2O2含量和线粒体损伤相关标志物细胞色素C（Cytochrome C）mRNA水平。结果分组处理12周后，奥氮平诱导小鼠体质量、体脂、瘦素和内脏脂肪浸润明显增加（P0.05），空腹血糖、胰岛素和胰岛素指数也明显增加（P0.05）；然而间歇禁食可以使上述指标明显降低（P0.05）。进一步研究表明：间歇禁食处理后小鼠脂肪组织部位的H2O2释放和Cytochrome C mRNA表达水平均明显降低（P0.05）。结论间歇禁食可以减轻奥氮平引起的小鼠代谢紊乱，其机制可能与抑制氧化应激水平和维持线粒体功能有关。关键词 间歇禁食法；肥胖；氧化应激；线粒体；C57BL/6J小鼠中图分类号 Q95-33；R-332 文献标志码 A 文章编号 1674-5817（2023）01-0003-08 人类疾病动物模型：药学专题 Animal Model of Human Disease:Pharmacology基金项目 上海市浦东新区优秀青年医学人才培养计划（PWRq2020-19）；上海市浦东新区科技发展基金（民生科研专项：医药卫生）“间歇限制热量法在奥氮平诱导的胰岛素抵抗小鼠模型中的作用”（PKJ2018-Y27）第一作者 李 晗（1984），男，硕士，助理研究员，研究方向：精神疾病模型研究。E-mail：。ORCID:0000-0003-3903-5254通信作者 张成芳（1987），女，博士研究生，主治医师，研究方向：抗精神病药物代谢不良反应的机制和临床防治。E-mail：。ORCID：0000-0002-5977-03123实验动物与比较医学 Laboratory Animal and Comparative MedicineFeb.2023,43(1)Mechanism of Intermittent Fasting in Improving Olanzapine-induced Metabolic Disorders in MiceLI Han1,ZHANG Xiaorui2,ZHANG Chengfang3(1.Shanghai Mental Health Center,Shanghai Jiao Tong University of Medicine,Shanghai Key Laboratory of Psychotic Disorders,Shanghai 201108,China;2.Animal Core Facility of Shanghai Institute of Biochemistry and Cell Biology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200031,China;3.Clinical Research Center for Mental Disorders,Shanghai Pudong New Area Mental Health Center,School of Medicine,Tongji University,Shanghai 200124,China)Correspondence to:ZHANG Chengfang(ORCID:0000-0002-5977-0312),E-mail:ABSTRACT Objective To explore the beneficial role and potential mechanism of intermittent fasting in olanzapine-induced metabolic disorders.Methods C57BL/6J mice were randomly divided into four groups:Saline+ad libitum(Saline+Ad libitum),Saline+intermittent fasting(Saline+IF),olanzapine administration+ad libitum(Olanzapine+Ad libitum),and olanzapine administration+intermittent fasting(Olanzapine+IF)，with eight mice in each group.The IF group adopted the 5 2 scheme,that is,fasting on Monday and Thursday every week,and eating freely in the rest of the time.Ad libitum feeding as the control of intermittent fasting,Saline gavage as the control of olanzapine administration.The experiment lasted for 12 weeks.The differences of body mass,liver mass and epididymal adipose tissue mass were compared between the olanzapine-treated group and the control group after IF intervention.The body fat mass,lean body mass,and visceral fat infiltration of mice were analyzed by nuclear magnetic resonance and HE staining,respectively.Furthermore,the levels of fasting blood glucose,insulin,and insulin resistance index(HOMA-IR)in the process of glucose metabolism were also measured by glucose oxidase method and radioimmunoassay,respectively.The effects of IF on H2O2 release and the level of cytochrome C mRNA,a marker related to mitochondrial damage,were detected by ELISA and real-time fluorescence quantitative PCR.Results After 12 weeks of treatment,olanzapine induced a significant increase in body mass,body fat,lean body mass and visceral fat infiltration(P0.05),as well as fasting blood glucose,insulin,and HOMA-IR(P0.05);however,IF significantly reduced the above indicators(P0.05).Further studies showed that the release of H2O2 and the expression of Cytochrome C mRNA in adipose tissue of mice after intermittent fasting treatment were significantly decreased(P0.05).Conclusion Intermittent fasting therapy can alleviate olanzapine-induced metabolic disorders in mice.The underlying mechanism may involve the inhibition of oxidative stress level and the maintenance of mitochondrial functions.Key words Intermittent fasting therapy;Obesity;Oxidative stress;Mitochondria;C57BL/6J mice精神分裂症是一种严重的慢性障碍疾病。流行病学调查表明，高达 1%的人群饱受精神分裂症的折磨1。目前，精神分裂症的病因机制尚未明确，临床治疗手段有限，主要是使用第二代抗精神药物奥氮平。奥氮平因其良好的治疗效果，可以显著改善阴性症状和认知障碍，成为临床治疗精神分裂症的一线用药2。长期使用奥氮平虽然可以改善精神分裂症状，但是也显著加剧机体的脂质代谢和炎性反应，