[目的]硒(Selenium,Se)作为一种人体的必需微量元素,主要以硒蛋白的形式在人体中发挥着抗氧化、调节免疫、抗衰老、抗癌等许多生物学效应,并且有研究表明,硒在调节糖代谢方面起重要作用。然而,近年研究发现,硒对人体糖代谢的作用可能存在两面性,膳食结构可能是导致这一差异的重要因素。当前国内外研究主要集中在硒对膳食因素诱发的疾病如高脂血症、糖尿病等的作用方面,少有讨论膳食结构与硒作用的影响,因此,本研究拟以Wistar大鼠为研究对象,在不同膳食结构下给予不同浓度的硒进行喂养,检测其糖代谢及抗氧化系统相关指标,并通过检测PI3K/Akt信号通路相关因子的表达情况,观察不同硒浓度和膳食结构对糖代谢及其相关指标的影响,探究膳食结构与硒对糖代谢的具体影响及作用机制。[方法]1.动物处理选用6周龄Wistar大鼠450只,雌雄各半,按照体重随机分为15组,分别给予0、0.3、0.9mg/kg的3种硒浓度和普通、高纤维、高蛋白、高糖、高脂5种膳食结构共计15种饲料进行喂养,每1～2周测定一次体重,连续喂养16周,并分别在给予不同膳食第4周末、第8周末、第16周末,每组随机选取5只雌鼠、5只雄鼠,禁食12小时,称重,腹主动脉取血,分离血清;取血后冰上取大鼠肝脏,称重后迅速置于液氮冷冻,于-80℃冰箱保存,待测。2.大鼠一般生长状况的观察喂养期间,每天观察实验动物外观体征、活动情况、进食及排泄情况、体重及中毒表现等一般情况,每1～2周测定一次体重,记录数值。分别在给予不同膳食第4周末、第8周末、第16周末,计算体重变化量。3.大鼠血清硒含量的测定取0.4mL血清,微波消解后,采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定并计算血清硒含量。4.大鼠血糖相关指标的测定分离血清后,血清葡萄糖采用氧化酶法使用全自动生化仪进行测定,血清胰岛素与糖化血红蛋白采用酶联免疫吸附法(ELISA)使用试剂盒进行测定。5.大鼠血清抗氧化指标的测定分离血清后,用生理盐水稀释到合适的浓度,按照试剂盒所示操作步骤采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定血清中丙二醛(MDA)含量,采用比色法测定血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力,采用抽提法测定血清超氧化物歧化酶(T-SOD、Cu/Zn-SOD、Mn-SOD)活力。6.肝脏中PI3K/Akt信号通路相关因子表达情况的检测各组中随机选取两只大鼠的肝脏,进行RNA的提取及反转录反应,采用RT-PCR 法检测 IRS-1、mTOR、PIK3R1、Akt1、GSK3β mRNA 的表达水平。7.统计学处理采用R软件(版本3.5.3)进行数据的统计分析。[结果]1.膳食结构与硒对大鼠生长状况的影响实验期间,随喂养时间的增加,对照组精神活动等无异常,高纤维组少数出现脱毛、活动减少、皮毛杂乱无光泽等情况,高糖组出现饮食、饮水增多现象,高脂组体重增长明显快于其他组,且出现皮下脂肪增厚、肝脏体积增大、肉眼可见肝脏黄染状态。其他无明显异常,无一动物死亡。各组大鼠体重随着喂养时间的增加均呈持续性增长,但平均增长速度逐渐减小,且雌鼠增长速度明显小于雄鼠,差异有统计学意义(P<0.001)。在雌鼠及雄鼠中,硒浓度与膳食结构对体重的影响均不存在交互作用。2.膳食结构与硒对大鼠血清硒含量的影响随着喂养时间的增加,各组血清硒含量呈下降趋势,同期雌鼠血清硒含量低于雄鼠,且除普通组外,其余各组雌鼠与雄鼠血清硒含量的差异有统计学意义(P<0.05)。并且,膳食结构与硒浓度对于第4周末雌鼠和第8周末雄鼠的血清硒含量的影响存在交互作用。3.膳食结构与硒对大鼠血糖相关指标的影响结果表明,雌鼠血糖基本均低于雄鼠,雌鼠高蛋白组、高糖组、高脂组血糖与雄鼠相比差异有统计学意义(P<0.05)。高纤维组血糖基本均低于普通组,高蛋白、高糖组、高脂组血糖基本均高于普通组,第4周末大鼠及第8周末雌鼠各硒浓度膳食组血糖之间差异有统计学意义(P<α);第16周末大鼠各硒浓度膳食组血糖之间差异均无统计学意义(P<0.05)。并且,膳食结构与硒浓度对于第4周末、第8周末大鼠的血糖的影响存在交互作用。各组血清INS活性、HbA1c含量差异基本均无统计学意义(P>0.05)。4.膳食结构与硒对大鼠血清抗氧化指标的影响结果表明,雌鼠与雄鼠血清MDA含量、SOD、GSH-Px活力差异均具有统计学意义(P<α)。随着喂养时间的增加,各膳食组尤其是高脂组血清MDA含量逐渐增加,第4周末各硒浓度大鼠、第8周末低硒浓度大鼠、第16周末低、中硒浓度雌鼠及中、高硒浓度雄鼠不同膳食组之间的血清MDA含量差异均有统计学意义(P<0.05)。但是,膳食结构与硒浓度对大鼠血清MDA含量的影响不存在交互作用。随着喂养时间的增加,血清T-SOD、Cu/Zn-SOD活力呈现先下降后上升的趋势,血清Mn-SOD活力逐渐增加后持平。各膳食组血清SOD活基本均低于普通组,部分差异均有统计学意义(P<0.05)。升高硒浓度,血清SOD活力普遍下降。并且,膳食结构与硒浓度对大鼠血清Cu/Zn-SOD、Mn-SOD活力的影响存在交互作用。随喂养时间的增加,大鼠血清GSH-Px活力呈现先下降后上升的趋势。在雌鼠中,各膳食组血清GSH-Px活力基本均低于普通组,除第8周末低、中硒浓度外,其余各硒浓度膳食组之间血清GSH-Px活力差异有统计学意义(P<0.05);雄鼠中除第8周末低硒浓度雄鼠外,其余各硒浓度膳食组之间血清GSH-Px活力差异有统计学意义(P<0.05)。升高硒浓度,血清GSH-Px活力普遍下降。并且,膳食结构与硒浓度对大鼠血清GSH-Px活力的影响存在交互作用。5.大鼠肝脏PI3K/Akt信号通路相关因子的表达情况对于雌鼠,各膳食组尤其是高糖低硒组、高糖高硒组、高脂低硒组的IRS-1、mTOR、PIK3R1、Akt1、GSK3 β mRNA与同硒浓度普通组相比差异均有统计学意义(P<0.05);对于雄鼠,各膳食组尤其是高蛋白中硒组、高蛋白低硒组、高脂高硒组的IRS-1、mTOR、PIK3R1、Akt1、GSK3 β mRNA与同硒浓度普通组相比差异均有统计学意义(P<0.05)。[结论]膳食结构与硒浓度共同作用会影响大鼠的生长发育以及血糖浓度,增加血清MDA含量、降低SOD和GSH-Px的活力,损伤大鼠血清抗氧化系统,从而对大鼠的糖代谢产生作用,这种作用可能与PI3K/Akt信号通路有关。