芍药苷和异荭草苷作为来自白芍和穗花牡荆的植物糖皮质激素受体调节剂的表征

Characterization of Isoorientin and Paeoniflorin as Botanical Glucocorticoid Receptor Modulators from White Peony and Chasteberry

作者信息Rasha M Bashatwah, Luke T Jesikiewicz, Alyssa L Hardy, José A Villegas, Kailiang Li, Brian T Murphy, Joanna E Burdette
PMID42196951
期刊Nutrients
发布时间2026-05-07
DOI10.3390/nu18101491

实验完整度

包含细胞系(OVCAR5、Ishikawa PR-B、T47D、T47D A1-2、3T3-L1)上的报告基因、qPCR、Western blot、放射性配体结合及计算模拟等多层级验证。

主要模型

OVCAR5细胞(人卵巢癌细胞系) Ishikawa PR-B细胞(人子宫内膜癌细胞系,稳定表达PR-B) T47D A1-2细胞(人乳腺癌细胞系,工程化表达GR) 3T3-L1小鼠前脂肪细胞

重点核对

细胞类型:OVCAR5、Ishikawa PR-B、T47D、T47D A1-2、3T3-L1 处理:地塞米松(Dex)、孕酮(P4)、芍药苷(PFL)、异荭草苷(ISO) 剂量:地塞米松30 nM(报告基因)、30 nM(qPCR)、1 µM(分化);孕酮50 nM(Ishikawa)、10 nM(T47D);芍药苷20 µM(报告基因)、20 µM(qPCR)、10-100 µM(脂肪生成);异荭草苷20 µM(报告基因)、20 µM(qPCR)、10-100 µM(脂肪生成) 处理时间:报告基因24小时;qPCR预处理30分钟加Dex处理6小时;分化处理10天 细胞培养条件:无酚红、葡聚糖包被活性炭处理胎牛血清(DCC-FBS)

摘要

背景/目标:植物补充剂越来越多地被研究用于解决女性健康问题。调节孕激素受体信号传导的化合物可能有助于管理妇科疾病,如子宫内膜异位症、子宫增生和早产。由于孕激素受体配体常与糖皮质激素受体交叉反应,本研究考察了两种植物化合物,来自芍药(白芍根)的芍药苷和来自穗花牡荆(穗花牡荆)的异荭草苷,它们被鉴定为糖皮质激素受体或孕激素受体信号的调节剂。方法:在OVCAR5、Ishikawa PR-B和T47D A1-2细胞中进行荧光素酶报告基因实验,以评估糖皮质激素受体和孕激素受体信号传导。通过qPCR测量糖皮质激素受体靶基因表达。使用受体结合实验和计算对接评估与GR的相互作用。使用油红O染色和Western blot评估FABP4蛋白表达,在3T3-L1细胞中评估脂肪生成。结果:芍药苷和异荭草苷抑制地塞米松诱导的OVCAR5和Ishikawa PR-B细胞中的GR信号传导。在T47D A1-2细胞中,一种工程化表达GR的T47D变体,两种化合物阻断孕酮刺激的荧光素酶诱导;这种效应在表达PR但缺乏GR的亲本细胞系中未观察到。在OVCAR5细胞中,芍药苷或异荭草苷与地塞米松联用下调GILZ和DUSP1/MKP1 mRNA。异荭草苷直接结合GR,计算分析支持潜在的结合构象。两种化合物也减少了3T3-L1脂肪细胞分化过程中的脂质积累,并降低了FABP4表达,这与GR拮抗剂活性和脂肪生成减少一致。结论:这些发现确定芍药苷和异荭草苷为植物调节剂,在受控的体外条件下,在多种基于细胞的模型中抑制GR信号传导并限制GR依赖的脂肪生成反应。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在明确来自白芍的芍药苷(paeoniflorin)和来自穗花牡荆的异荭草苷(isoorientin)是否能在多种细胞模型中通过糖皮质激素受体(GR)信号传导抑制孕激素受体(PR)相关的妇科疾病相关的转录活性,并探讨其作用机制及对脂肪生成的影响。
核心机制
异荭草苷直接结合糖皮质激素受体(IC50为6.3×10^-5 M),成为弱竞争性配体结合拮抗剂;芍药苷不直接结合GR,可能通过变构或间接机制抑制GR转录活性,两者均能下调GR靶基因GILZ和DUSP1/MKP1。
主要证据
在OVCAR5、Ishikawa PR-B细胞中,芍药苷和异荭草苷抑制地塞米松诱导的HRE-Luc活性;在T47D A1-2细胞中抑制P4诱导的活性,但在T47D亲本细胞中无作用;放射配体结合实验证明异荭草苷直接结合GR;3T3-L1分化实验中两者减少脂质积累,异荭草苷降低FABP4蛋白水平。
研究意义
作者提出这两种化合物可能作为GR调节剂,为白芍和穗花牡荆的传统妇科应用提供现代分子机制,并提示它们可能用于改善与GR相关的代谢紊乱(如脂肪生成)和妇科疾病,但强调需进行体内研究以阐明其治疗潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

细胞系模型验证

确认细胞系中GR和PR的表达情况,为后续实验选择合适的细胞模型。

通过Western blot检测OVCAR5、T47D、T47D A1-2和Ishikawa PR-B细胞中GR、PR和ER的表达,确认OVCAR5、Ishikawa PR-B和T47D A1-2表达GR,T47D表达PR和ER但不表达GR。

2

HRE-Luc报告基因实验(GR信号)

检测芍药苷和异荭草苷对GR介导转录活性的影响。

在OVCAR5和Ishikawa PR-B细胞中转染HRE-Luc和RSV-β-gal,然后用Dex、芍药苷、异荭草苷单独或联合处理24小时,检测荧光素酶活性。

3

PR信号检测(PR/GR共表达模型)

探究在GR存在时,化合物是否影响孕酮(P4)诱导的PR转录活性。

在Ishikawa PR-B和T47D A1-2细胞中,用P4单独或与芍药苷/异荭草苷联合处理,进行HRE-Luc报告基因实验。

4

验证ER非参与性

排除ER在T47D细胞中参与化合物抑制P4信号的可能性。

在T47D亲本细胞中进行HRE-Luc和ERE-Luc报告基因实验,检测P4或E2单独及与化合物联合的作用。

5

GR靶基因表达验证

验证化合物是否影响内源性GR靶基因的表达。

在OVCAR5细胞中,用芍药苷或异荭草苷预处理后加Dex培养6小时,提取RNA,通过RT-qPCR检测GILZ和DUSP1/MKP1的表达。

6

脂肪生成模型(3T3-L1)

评估化合物对脂肪细胞分化及脂质积累的影响。

3T3-L1细胞在D0用分化培养基(含IBMX、Dex和胰岛素)诱导3天,然后用维持培养基(含胰岛素)2天,再恢复普通培养基至D10。在分化全程添加芍药苷、异荭草苷或RU486。油红O染色定量脂质积累,Western blot检测FABP4蛋白。

7

直接结合验证(放射性配体结合实验)

检测化合物是否直接与GR结合。

在竞争性放射性配体结合实验中,用[3H]Dex作为标记配体,评估芍药苷和异荭草苷的竞争性。

8

计算对接与分子动力学模拟

分析异荭草苷与GR的结合模式。

使用Autodock进行分子对接,然后进行经典MD模拟(100 ns重复三次),计算MMGBSA结合能。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
地塞米松Cayman Chemical11015
米非司酮Cayman Chemical10006317
异荭草苷Cayman Chemical26862
异丁基甲基黄嘌呤Cayman Chemical13347
孕酮Sigma AldrichP0130
芍药苷Sigma AldrichP0038
二甲基亚砜Sigma AldrichD8418
RPMI 1640培养基Corning10-040-CV
青霉素/链霉素ThermoFisher15070063
DMEM/F12培养基Invitrogen11039-021
G418Sigma AldrichA1720
潮霉素BSigma AldrichH3274
L-谷氨酰胺Thermo Scientific25030081
TransIT LT1转染试剂Mirus Bio--
TRIzol试剂Life Technologies--
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708891
PowerUp SYBR Green预混液Bio-Rad1725271
SuperSignal West Femto超敏底物ThermoFisherPI34096
Azure 300化学发光Western印迹成像系统Azure Biosystems Inc.--
胰岛素----
油红O----
尼康Eclipse TE200显微镜Nikon--
AmScope显微镜数码相机AmScope--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞名称及来源、培养基类型、血清处理(无酚红、葡聚糖包被活性炭处理胎牛血清DCC-FBS)、抗生素浓度
阅读提示:Materials and Methods 2.2章节
细胞培养
细胞处理前24小时更换无酚红和DCC-FBS的培养基
阅读提示:Materials and Methods 2.2章节
荧光素酶报告基因实验
质粒转染比例(HRE-Luc:RSV-β-gal=2:1)、转染试剂(TransIT LT1)、转染时间(过夜)、处理时间(24小时)、检测方法
阅读提示:Materials and Methods 2.3章节
荧光素酶报告基因实验
地塞米松(Dex)、孕酮(P4)、芍药苷(PFL)、异荭草苷(ISO)的具体浓度
阅读提示:Materials and Methods 2.3章节和Results 3.1、3.2、3.3
qPCR
细胞数、培养时间、处理条件(PFL/ISO预处理30分钟,Dex 6小时)、RNA提取方法、引物序列
阅读提示:Materials and Methods 2.4章节和Supplementary Table S1
Western blot
细胞处理(24小时)、裂解缓冲液、蛋白量(30 µg)、一抗浓度和来源
阅读提示:Materials and Methods 2.5章节和Supplementary Table S2
3T3-L1分化
分化培养基配方(IBMX、Dex、胰岛素)、处理时间、油红O染色步骤、图像采集
阅读提示:Materials and Methods 2.6和2.7章节、Results 3.5
放射性配体结合实验
受试物浓度(最高1.0×10^-4 M)、[3H]Dex初始浓度(1.5 nM)、非特异性结合定义(10 µM triamcinolone)
阅读提示:Materials and Methods 2.8章节
计算机模拟
晶体结构(PDB 3H52)、分子对接参数(遗传算法运行30次,种群大小150,能量评估2500万次)
阅读提示:Materials and Methods 2.9章节