管志龍

摘要：過量食用高脂肪飲食（HFD）可能會導(dǎo)致肥胖并增加相關(guān)健康疾病的易感性。黑腹果蠅已成為研究HFD對代謝、心功能、攀爬能力、衰老影響的重要模型。

關(guān)鍵詞：高脂膳食;果蠅;行為;心功能;壽命

1 HFD對脂質(zhì)代謝的影響

我們首先闡述的是HFD對果蠅新陳代謝的影響。當(dāng)果蠅被喂食含有30%椰子油飽和脂肪的飲食5天[2]時，果蠅全身TG含量呈劑量依賴性增加。這表明果蠅以劑量依賴的方式積累脂質(zhì)。接下來，我們測試了椰子油中的主要單個脂肪酸（FA）是否也會導(dǎo)致TG增加。我們發(fā)現(xiàn)月桂酸或肉豆蔻酸（椰子油的主要成分）會導(dǎo)致全身TG顯著增加[1]。其次，我們要確定HFD誘導(dǎo)的肥胖引起的胰島素和葡萄糖穩(wěn)態(tài)變化是否在功能上保持不變，我們測試了喂食HFD的果蠅的葡萄糖和胰島素穩(wěn)態(tài)變化。在使用30%HFD兩天后，果蠅的總葡萄糖含量下降[3，4]，同時果蠅胰島素樣肽2（dilp2）轉(zhuǎn)錄水平增加。服用HFD飲食5天后，葡萄糖水平上升，而dilp2水平繼續(xù)下降。此外，與采用正常食物（NF）飲食的果蠅相比，采用HFD的果蠅pAkt逐漸減少。總之，這些數(shù)據(jù)表明果蠅模型在HFD上表現(xiàn)出代謝綜合征和肥胖的核心方面。

2 HFD對心功能的影響

評價心功能的指標(biāo)很多。使用M模式來量化心率（HR）、心臟周期（HP）、收縮間隔（SI）和舒張間隔（DI）、收縮直徑（SD）、舒張直徑（DD）、縮短分?jǐn)?shù)（FS）、顫動（FL）和心律失常（AI）。M-mode結(jié)果表明，與NFD相比，HFD果蠅顯著增加了HR、AI和FL;HP、DI、SI、DD和SD顯著下降。FS沒有顯著差異[5]。這些數(shù)據(jù)表明，在HFD條件下，果蠅的心跳加快，伴有心律失常和顫動，但縮短分?jǐn)?shù)沒有顯著變化，這讓我們很容易聯(lián)想到心律失常性心肌病[6]。這表明果蠅的心臟功能在HFD下受損。非常感興趣的是，果蠅運(yùn)動訓(xùn)練改善了心臟功能[7]，特別是對于HFD引起的心臟損傷[5]。果蠅在過量食用高脂肪食物時，可以通過運(yùn)動訓(xùn)練降低心臟功能受損的風(fēng)險，增加心臟收縮率，增強(qiáng)心臟泵血功能。

3 HFD對攀爬能力的影響

最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，脂肪堆積后，活動水平往往會降低[8]。HFD條件下果蠅的活動水平。通常果蠅更喜歡逆重力移動（負(fù)地向性）。當(dāng)在geotaxic活性的改變測試中我們發(fā)現(xiàn)，HFD喂養(yǎng)果蠅表現(xiàn)出geotaxic行為的顯著減少，在geotaxic行為實(shí)驗測試時間結(jié)束后，在小瓶底部的果蠅，最終會爬到頂部，盡管速度更慢，也不那么有力。這些數(shù)據(jù)表明，食用HFD會對果蠅的活動水平產(chǎn)生不利的、類似昏昏欲睡的影響。

果蠅的攀爬能力和TG水平。結(jié)果表明，在不同的飲食條件下，果蠅的攀爬指數(shù)差異很大。喂食HFD導(dǎo)致果蠅攀爬指數(shù)顯著下降并增加全身TG水平。果蠅進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練后，NFD期間攀爬能力略有提高，并降低全身TG水平。但是，在喂食HFD時，運(yùn)動訓(xùn)練可以抵抗HFD引起的低攀爬能力，也可以抵抗全身TG水平的增加。這些結(jié)果表明運(yùn)動訓(xùn)練可以調(diào)節(jié)全身的脂質(zhì)水平并降低全身TG，從而保護(hù)心臟免受HFD引起的功能損害。它還可以將攀爬能力提高到略高于正常水平的水平[5]。

4 HFD對壽命的影響

1天齡處女雌性果蠅暴露于HFD食物的壽命測試中，與ND對照組相比，富含10%脂質(zhì)的食物的總壽命和中值壽命均縮短，而30%脂質(zhì)飲食進(jìn)一步縮短了壽命。對照組的中位生存時間為33天，10%HFD為31天，30%HFD為28天，不同飲食的生存曲線差異顯著（P<0.001）。

5總結(jié)

總之，從我們已有的文獻(xiàn)表明，HFD對于生命體的危害是多方面的。接觸 HFD 不僅會縮短壽命，還會加速與年齡相關(guān)的行為惡化，例如負(fù)面趨地性，還會導(dǎo)致生育能力下降。在果蠅遺傳模型中發(fā)現(xiàn)這些 HFD 誘導(dǎo)的肥胖表型將允許對肥胖表型進(jìn)行詳細(xì)剖析，特別是關(guān)于心臟脂毒性效應(yīng)（并可能模仿糖尿病心肌病的方面）。總之，果蠅HFD 誘導(dǎo)的肥胖模型的出現(xiàn)為研究慢性脂質(zhì)過量的放松管制過程和疾病開辟了許多新視野。

參考文獻(xiàn)：

[1]Birse RT， Choi J， Reardon K， et al. High-fat-diet-induced obesity and heart dysfunction are regulated by the TOR pathway in Drosophila.?Cell Metab. 2010;12（5）：533-544.

[2]Diop SB， Birse RT， Bodmer R. High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster.?J Vis Exp. 2017;（127）：56029. Published 2017 Sep 13.

[3]Ouwens DM， Boer C， Fodor M， et al. Cardiac dysfunction induced by high-fat diet is associated with altered myocardial insulin signalling in rats.?Diabetologia. 2005;48（6）：1229-1237.

[4]Van Gaal LF， Mertens IL， De Block CE. Mechanisms linking obesity with cardiovascular disease.?Nature. 2006;444（7121）：875-880.

[5]Ding M， Zheng L， Li QF， Wang WL， Peng WD， Zhou M. Exercise-Training Regulates Apolipoprotein B in?Drosophila?to Improve HFD-Mediated Cardiac Function Damage and Low Exercise Capacity.?Front Physiol. 2021;12：650959. Published 2021 Jul 7.

[6]Rivera O， McHan L， Konadu B， Patel S， Sint Jago S， Talbert ME. A high-fat diet impacts memory and gene expression of the head in mated female Drosophila melanogaster.?J Comp Physiol B. 2019;189（2）：179-198.

[7]Jung J， Kim DI， Han GY， Kwon HW. The Effects of High Fat Diet-Induced Stress on Olfactory Sensitivity， Behaviors， and Transcriptional Profiling in?Drosophila melanogaster.?Int J Mol Sci. 2018;19（10）：2855. Published 2018 Sep 20.

[8]Liao S， Amcoff M， N?ssel DR. Impact of high-fat diet on lifespan， metabolism， fecundity and behavioral senescence in Drosophila.?Insect Biochem Mol Biol. 2021;133：103495.