CN112121163A - 一种促进动物体内脂肪分解的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于减脂技术领域，提出了一种促进动物体内脂肪分解的方法，包括A、将携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体与UCNP纳米粒子混合注射入动物脂肪部位；B、光照激活光敏感离子通道蛋白，诱发脂肪组织的神经末梢兴奋。通过上述技术方案，解决了现有技术中减脂方法需要手术、对胃肠道有害或者很难坚持有所成效的问题。
Description
技术领域
本发明属于减脂技术领域，涉及一种促进动物体内脂肪分解的方法。
背景技术
肥胖是指一定程度的明显超重与脂肪层过厚，是体内脂肪，尤其是甘油三酯积聚过多而导致的一种状态。由于食物摄入过多或机体代谢的改变而导致体内脂肪积聚过多造成体重过度增长并引起机体病理、生理改变或潜伏。
目前主要通过控制药物控制机体食欲降低脂肪堆积，对机体有一定损害，或者通过手术抽取脂肪，最为安全有效的疗法为限制热量摄入加大量运动，尚没有直接可以促进脂肪分解的技术，但是通过限制热量摄入加大量运动，很难坚持到有所成效，非常容易前功尽弃，甚至反弹。
发明内容
本发明提出一种促进动物体内脂肪分解的方法，解决了现有技术中减脂方法需要手术、对胃肠道有害或者很难坚持有所成效的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种促进动物体内脂肪分解的方法，包括如下步骤：
A、将携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体与UCNP纳米粒子混合注射入动物脂肪部位；
B、光照激活光敏感离子通道蛋白，诱发脂肪组织的神经末梢兴奋。
进一步地，所述编码光敏感离子通道蛋白基因为编码ChR2的基因。
进一步地，所述表达载体为嗜神经病毒。
进一步地，所述嗜神经病毒为腺相关病毒AAV9。
进一步地，所述光照激活的方法包括采用近红外光照射脂肪堆积部位。
进一步地，所述近红外光的波长在980nm，波宽大于2ms，强度大于10mW/mm2，频率在40Hz～60Hz。
进一步地，所述UCNP纳米粒子包括纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4。
进一步地，所述携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体与UCNP纳米粒子的注射位点为3个，注射位点平均分布于腹部脂肪堆积部位。
进一步地，所述UCNP纳米粒子的注射量为200mg。
进一步地，所述携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体的注射滴度为1012，每个位点的注射量为1ul。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明将携带的光敏通道ChR2(Channelrodpsin2)的嗜神经病毒(腺相关病毒AAV9)混合注射入动物腹部皮下脂肪堆积部位，感染脂肪内的神经末梢，再光照激活光敏感离子通道蛋白，诱发脂肪组织的神经末梢兴奋，进而促进脂肪分子分解，达到了减肥的目的，对5只10周龄平均体重37.8g±2.21肥胖小鼠采用本发明方法持续10周，小鼠的体重没有继续上升，而是降至28.4g±1.6，与正常小鼠的体重相仿，并且与肥胖假给药组有显著统计学差异。可见本发明所述方法显著有效，可以按照需要的方式刺激神经末梢，无需手术，对胃肠道无害，不需要限制热量摄入及大量运动，解决了现有技术中减脂方法需要手术、对胃肠道有害或者很难坚持有所成效的问题。
2、本发明中通过特定的波长、波宽、频率和强度的近红外光照射脂肪组织，激活了与神经末梢特异结合的ChR2，进而诱发了神经末梢进入兴奋状态；
其中采用的与神经末梢特异结合的ChR2可以被470nm左右可见光激活，但是470nm可见光无法穿透皮肤和皮下组织，而980nm近红外光对组织的穿透力最强，可以穿透皮肤照射脂肪组织的神经末梢，通过将上转换纳米粒子注入脂肪部位，再采用近红外光照射脂肪部位，在脂肪部位的上转换纳米粒子UCNP系统将980nm近红外光转化为470nm可见光，470nm可见光再激活与神经末梢特异结合的ChR2，进而诱发了神经末梢兴奋。
3、本发明中采用了腺相关病毒AAV9，其嗜神经特性使它局限于脂肪组织的神经末梢，同时腺相关病毒AAV9基本不整合入基因组对人体安全无害，是目前最有潜力在临床上大规模应用的病毒载体。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1小鼠腹部脂肪组织神经末梢荧光显微镜图；
图2为本发明膜片钳体外验证近红外光不同强度和波宽对于激活ChR2，进而诱发神经产生动作电位的原理图；
图3为本发明膜片钳体外验证近红外光不同波宽对于激活ChR2，进而诱发神经产生动作电位的影响图；
图4为本发明实施例1和正常对照组小鼠体型示意图；
图中左侧为实施例1采用的10周龄小鼠，右侧为正常对照组10周龄小鼠。
图5为小鼠体重随周龄变化图。
图6为本发明促进动物体内脂肪分解的方法原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下述实施例中采用的UCNP纳米粒子为纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4，由西安瑞禧生物科技有限公司提供，粒径25nm，下述注射位点为脂肪堆积部位平均分布的三个位点，下述h8yn-ChR2-AAV9(即携带ChR2的腺相关病毒AAV9)，h8yn-GFP-AAV9，h8yn-GFP-ChR2-AAV9均购买于武汉枢密脑科学技术有限公司。
实施例1
一种促进动物体内脂肪分解的方法，包括如下步骤：
A、构建嗜神经的h8yn-ChR2-AAV9(即携带ChR2的腺相关病毒AAV9)购买于武汉枢密脑科学技术有限公司；
B、自小鼠两周龄开始高脂饮食喂养，将h8yn-ChR2-AAV9与上转换纳米粒子(纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4)注射入10周龄小鼠腹部脂肪堆积部位，注射位点为3个，其中h8yn-GFP-ChR2-AAV9的注射滴度为1012，每个位点的注射量为1ul，纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4的注射量为200mg；
C、自小鼠10周龄开始，撤去高脂饮食，每日采用波长在980nm，波宽5ms，强度50mW/mm2，频率在40Hz的近红外光照射小鼠腹部脂肪堆积部位1h，小鼠达到20周龄后，体重下降了11g。
实施例2
一种促进动物体内脂肪分解的方法，包括如下步骤：
A、构建嗜神经的h8yn-ChR2-AAV9(即携带ChR2的腺相关病毒AAV9)；
B、自小鼠两周龄开始高脂饮食喂养，将h8yn-GFP-ChR2-AAV9与纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4注射入小鼠腹部脂肪堆积部位，注射位点为3个，其中h8yn-GFP-ChR2-AAV9的注射滴度为1012，每个位点的注射量为1ul，纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4的注射量为200mg；
C、自小鼠10周龄开始，撤去高脂饮食，每日采用波长在980nm，波宽3ms，强度10mW/mm2，频率在50Hz的近红外光照射脂肪堆积部位1h，当小鼠达到20周龄后，体重下降了13g。
实施例3
一种促进动物体内脂肪分解的方法，包括如下步骤：
A、构建嗜神经的h8yn-ChR2-AAV9(即携带ChR2的腺相关病毒AAV9)；
B、自小鼠两周龄开始高脂饮食喂养，将h8yn-GFP-ChR2-AAV9与纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4注射入小鼠腹部脂肪堆积部位，注射位点为3个，其中h8yn-GFP-ChR2-AAV9的注射滴度为1012，每个位点的注射量为1ul，纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4的注射量为200mg；
C、自小鼠10周龄开始，撤去高脂饮食，每日采用波长在980nm，波宽8ms，强度10mW/mm2，频率在60Hz的近红外光照射脂肪堆积部位1h，当小鼠达到20周龄后，体重下降了15g。
以实施例1为例的检验测试
1、准备h8yn-GFP-ChR2-AAV9(即携带ChR2和绿色荧光蛋白的腺相关病毒AAV9，购买于武汉枢密脑科学技术有限公司)，将h8yn-GFP-ChR2-AAV9注射入与实施例1同样的体重和身体健康状况的10周龄小鼠腹部脂肪堆积部位，其余操作同实施例1，两周后检验h8yn-GFP-ChR2-AAV9的转染效果，使用荧光显微镜观察其对神经末梢的转染效果。
如图1所示，h8yn-GFP-ChR2-AAV9可以特异转染到脂肪组织中的交感神经末梢，脂肪组织本身几乎没有被转染。
2、在体外完全模拟实施例1 980nm的近红外光经UCNP转换之后激活小鼠脂肪部位神经末梢的ChR2的过程，验证980nm的近红外光经UCNP转换之后激活ChR2的效果，使用膜片钳记录神经产生的动作电位。如图2所示，980nm近红外光经上转换纳米粒子UCNP(即纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4)转换为可见光后，激活ChR2，进而诱发神经产生动作电位，然后膜片钳记录下动作电位的变化。
如图3所示，当980nm近红外光强度10mW/mm2，频率40Hz时，波宽大于2ms可以诱发体外培养的神经产生动作电位。
实验还发现，而当980nm近红外光强度小于10mW/mm2，频率40Hz时，波宽无论多大，体外培养的神经都没有产生动作电位；并且当980nm近红外光频率40Hz，波宽大于2ms时，强度大于10mW/mm2就可以诱发体外培养的神经产生动作电位。
小鼠减脂试验
将10只10周龄高脂饮食的肥胖小鼠，随机分为两组，每组5只。
一组为假处理组(A组)，撤去高脂饮食，并注射h8yn-GFP-AAV9(即携带绿色荧光蛋白的腺相关病毒AAV9)和纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4，3个注射位点平均分布于腹部脂肪堆积部位，h8yn-GFP-AAV9滴度为1012，每个位点的注射量为1ul，纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4的注射量为200mg；每日采用波长在980nm，波宽8ms，强度20mW/mm2，频率在40Hz的近红外光照射脂肪堆积部位1h；
一组为实验组(B组)，撤去高脂饮食，并注射h8yn-GFP-ChR2-AAV9(即携带ChR2和绿色荧光蛋白的腺相关病毒AAV9)和纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4，3个注射位点平均分布于腹部脂肪堆积部位，h8yn-GFP-ChR2-AAV9的滴度为1012，每个位点的注射量为1ul，纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4的注射量为200mg；每日采用波长在980nm，波宽8ms，强度20mW/mm2，频率在40Hz的近红外光照射脂肪堆积部位1h；
并设置正常对照组，正常对照组采用身体健康状况的小鼠，全程未采用高脂饮食，正常对照组的试验作为C组。
如图5所示，由小鼠体重随周龄变化图可知，10周龄时，肥胖小鼠平均体重37.8g±2.21g，B组肥胖小鼠采用本发明方法持续10周，小鼠的平均体重没有继续上升，而是降至28.4g±1.6g，与正常小鼠的体重相仿，与假处理组(h8yn-GFP-AAV9)具有明显差异，可见本发明所述方法显著有效。
使用双因素方差分析周龄和40Hz，980nm近红外光光照两因素对体重的影响，发现光照对体重的影响p<0.05，具有明显影响。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体与UCNP纳米粒子混合注射入动物脂肪部位；
B、光照激活光敏感离子通道蛋白，诱发脂肪组织的神经末梢兴奋。
2.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述编码光敏感离子通道蛋白基因为编码ChR2的基因。
3.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述表达载体为嗜神经病毒。
4.根据权利要求3所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述嗜神经病毒为腺相关病毒AAV9。
5.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述光照激活的方法包括采用近红外光照射脂肪堆积部位。
6.根据权利要求5所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述近红外光的波长在980nm，波宽大于2ms，强度大于10mW/mm2，频率在40Hz～60Hz。
7.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述UCNP纳米粒子包括纳米颗粒NaYbF4:Tm@NaYF4。
8.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体与UCNP纳米粒子的注射位点为3个，注射位点平均分布于腹部脂肪堆积部位。
9.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述UCNP纳米粒子的注射量为200mg。
10.根据权利要求1所述的一种促进动物体内脂肪分解的方法，其特征在于，所述携带编码光敏感离子通道蛋白基因的表达载体的注射滴度为1012，每个位点的注射量为1ul。
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- 2020-09-21 CN CN202010994693.6A patent/CN112121163A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104232091A (zh) * | 2013-06-14 | 2014-12-24 | 中国科学院高能物理研究所 | 上转换纳米材料NaYbF4:Tm及其制备方法 |
| CN105764854A (zh) * | 2013-09-03 | 2016-07-13 | 纽约州立大学研究基金会 | 核壳纳米颗粒、其制备方法以及其用途 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KAZUKI TAJIMA等: "Wireless optogenetics protects against obesity via stimulation of non-canonical fat thermogenesis", 《NATURE COMMUNICATIONS》 * |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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