刺梨发酵液中的黄酮类化合物通过DNMT3a/SIRT1介导的表观遗传调控改善肥胖

Flavonoids in Rosa roxburghii Tratt Fermentation Broth Ameliorate Obesity via DNMT3a/SIRT1-Mediated Epigenetic Modulation.

作者信息Mi Liu, Haizhi Li, Jingzhi Zhang, Yinxue Zhong, Changyüdong Huang, Liying Zhu, Zhu Hu, Yongjie Xu, Shuyun Zhao, Wei Pan
PMID40909259
发布时间2025-09-03
DOI10.1002/fsn3.70892

实验完整度

包含动物模型(高脂饮食诱导肥胖SD大鼠)、体外细胞模型(3T3-L1过表达DNMT3a)和分子实验(ChIP-qPCR、分子对接、SPR),并进行功能验证和机制验证。

主要模型

高脂饮食诱导的肥胖SD大鼠模型 3T3-L1小鼠胚胎成纤维细胞(Dnmt3a过表达模型)

重点核对

RRTFB剂量:高剂量1.5 mL/kg,低剂量0.75 mL/kg,口服灌胃,每日一次 HFD配方:59.8%普通饲料,20%蔗糖,18%猪油,0.2%胆盐,2%胆固醇 Dnmt3a过表达3T3-L1细胞构建:pCDH-CMV-MCS-EF1-mcherry-T2A-Puro载体,嘌呤霉素筛选72小时 ChIP-qPCR分析:SIRT1启动子引物序列及% Input计算方法 SPR结合实验:重组人DNMT3A蛋白(pH 4.0)固定化,fisetin浓度梯度注射

摘要

肥胖相关并发症通常由慢性炎症和氧化应激驱动,而异常DNA甲基化加剧了这些过程。具有抗炎和抗氧化特性的天然产物可能提供治疗潜力。本研究通过靶向甲基化研究了刺梨发酵液(RRTFB)对肥胖作用的潜在分子机制,同时分析了其主要活性成分并评估其潜在治疗价值。雄性SD大鼠喂食高脂饮食(HFD)诱导肥胖,并以RRTFB作为干预措施。研究采用了多种方法,包括简化代表性亚硫酸盐测序分析(RRBS)、分子对接、表面等离子体共振(SPR)等分析方法。结果表明,与HFD喂养的大鼠相比,RRTFB干预组(HFH和HFL)附睾脂肪中MDA、IL-6、TNF-α和DNMT3a水平显著降低,SOD、GSH-Px和CAT活性升高。RRBS显示HFD喂养大鼠与HFH组之间存在大量与脂肪代谢、氧化应激和炎症相关的差异甲基化区域(DMR)。蛋白质相互作用分析和后续验证实验确定SIRT1是介导RRTFB功效的关键调节因子:RRTFB降低了SIRT1启动子甲基化并增强了其表达。在过表达Dnmt3a的3T3-L1细胞中,SIRT1水平显著降低。ChIP-qPCR进一步证实Dnmt3a与SIRT1启动子的结合增强。分子对接和SPR证实,RRTFB的活性成分黄酮类化合物可以直接结合DNMT3a并调节其活性。本研究证实了RRTFB作为对抗肥胖的植物化学治疗策略的潜力,强调其通过DNMT3a/SIRT1介导的表观遗传调控减轻肥胖的能力,黄酮类化合物被确定为主要生物活性成分。

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
RRTFB是否通过DNA甲基化调节发挥抗肥胖作用,其关键分子机制和主要活性成分是什么?
核心机制
RRTFB通过其黄酮类成分抑制DNMT3a活性,降低SIRT1启动子甲基化,上调SIRT1表达,进而抑制PPARγ介导的脂肪生成,并减轻NF-κB和HIF1a介导的炎症和氧化应激。
主要证据
RRBS发现RRTFB改变附睾脂肪DNA甲基化,SIRT1启动子低甲基化且表达升高;3T3-L1过表达Dnmt3a降低SIRT1,ChIP-qPCR显示Dnmt3a结合SIRT1启动子;分子对接和SPR显示黄酮类化合物与DNMT3a结合(Kd=14.6 μM)。
研究意义
该研究为RRTFB作为肥胖的营养干预策略提供机制见解和理论支持,但尚需在人体系统中验证机制、优化治疗剂量并表征黄酮协同作用。

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

动物模型建立与分组处理

建立高脂饮食诱导的肥胖SD大鼠模型,评估RRTFB干预对体重和代谢指标的影响

10周龄雄性SD大鼠随机分为NC(标准饮食)、HFD(高脂饮食)、HFL(高脂饮食+0.75 mL/kg RRTFB)、HFH(高脂饮食+1.5 mL/kg RRTFB)四组,每日灌胃干预24周。

2

表型与生化指标检测

评估RRTFB对肥胖相关的体重、血脂、血糖、肝功能和组织病理的影响

测量体重、肝脏和脂肪组织重量、空腹血糖、血清TC、TG、HDL-C、LDL-C、ALT、AST,并进行肝脏、附睾脂肪和睾丸的HE染色。

3

炎症因子和氧化应激指标检测

检测RRTFB对附睾脂肪组织炎症和氧化应激状态的影响

通过ELISA和Western blot检测附睾脂肪中IL-6、TNF-α水平,通过分光光度法检测MDA、SOD、CAT、GSH-Px活性。

4

DNA甲基化测序及生信分析

比较HFD和HFH组附睾脂肪的差异甲基化区域,并鉴定关键基因和通路

提取附睾脂肪DNA,进行RRBS测序(LC Sciences),使用MethylKit识别DMR,进行GO和KEGG富集分析,并通过Venn和蛋白质相互作用网络筛选关键基因。

5

关键基因表达验证

验证SIRT1、TP53、BCL2等基因的mRNA和蛋白表达,并确认SIRT1启动子甲基化状态

采用RT-qPCR和WB检测SIRT1、TP53、BCL2表达,使用MSP和BSP验证SIRT1启动子甲基化水平。

6

SIRT1下游分子检测

检测RRTFB对SIRT1下游靶分子PPARγ、NF-κB和HIF1a的影响

通过免疫荧光双染、WB和RT-qPCR检测SIRT1、PPARγ、NF-κB和HIF1a的表达水平。

7

细胞实验验证DNMT3a对SIRT1的调控

验证DNMT3a过表达是否抑制SIRT1表达,并检测DNMT3a与SIRT1启动子的结合

在3T3-L1细胞中过表达Dnmt3a,通过WB检测SIRT1水平,利用ChIP-qPCR检测DNMT3a与SIRT1启动子的结合。

8

RRTFB成分分析与分子对接/SPR

鉴定RRTFB的主要活性成分,并验证其与DNMT3a的结合能力

利用液相色谱-质谱联用进行植物代谢组学分析,将含量最高的三种黄酮((−)-epicatechin、fisetin、morin)与DNMT3a进行分子对接,并通过SPR验证fisetin与DNMT3a的结合亲和力。

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
山王果健康产业有限公司Shanwanguo Health Industry Co. Ltd.Lot No. 20211201
标准饲料Shuangshi Experimental Animal Feed Technology Co. Ltd.--
异氟烷RWDLot No. 20220101
贝克曼库尔特AU5800全自动生化分析仪Beckman Coulter--
总胆固醇Reebio Biotechnology Ltd.5020-717
甘油三酯Reebio Biotechnology Ltd.5010-717
低密度脂蛋白胆固醇Reebio Biotechnology Ltd.5040-717
高密度脂蛋白胆固醇Reebio Biotechnology Ltd.5030-717
天冬氨酸氨基转移酶Reebio Biotechnology Ltd.1050-717
丙氨酸氨基转移酶Reebio Biotechnology Ltd.1051-717
葡萄糖Reebio Biotechnology Ltd.4010-717
抗DNMT3a抗体BiossBS0497R
SIRT1抗体Proteintech13161-1-AP
PPARγ抗体Proteintech16643-1-AP
5-甲基胞嘧啶ELISA试剂盒Mlbioml077383
DNA甲基转移酶ELISA试剂盒Mlbioml061280
白细胞介素-6 ELISA试剂盒NeobioscienceERC003.9
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒NeobioscienceERC102a.9
丙二醛检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1-2
过氧化氢酶检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA007-1-1
超氧化物歧化酶检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA001-3-2
谷胱甘肽过氧化物酶检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA005-1-2
PVDF膜MerckISEQ00010
TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
TP53抗体Proteintech60283-2-Ig
HIF1a抗体Proteintech66730-1-Ig
NF-κB抗体Proteintech10745-1-AP
IL6抗体AbmartTD6087
BCL2抗体AbmartT40056
ECL底物NCMP10060
BioRad凝胶成像仪BioRad--
β-肌动蛋白抗体ServicebioZB15001-HRP
LC SciencesLC Sciences--
Trizol试剂BiotechnologyB610409
PrimeScript RT试剂盒TakaraRR047A
SYBR Premium Ex Taq IITakaraDRR820A
Bio-Rad CFX96深孔BioRad--
3T3-L1细胞Pricella--
pCDH-CMV-MCS-EF1-mcherry-T2A-Puro载体IGEA2523-1
嘌呤霉素----
C-18柱Waters--
安捷伦1290 Infinity液相色谱Agilent--
AB Triple TOF 6600质谱仪AB Sciex--
PyMOL软件DeLano Scientific LLC--
AutoDock 4.2软件The Scripps Research Institute--
Biacore AB仪器GE Healthcare--
CM5传感芯片Cytiva29149603
重组人DNMT3A蛋白Sino BiologicalD353-380G
非瑟酮MCEHY-N0182
GraphPad Prism 9San Diego, CA, USA--

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
动物模型与分组
动物品系、性别、年龄、初始体重、饲养环境、分组方法、RRTFB剂量(0.75 mL/kg和1.5 mL/kg)、灌胃途径、干预时长(24周)、高脂饲料配方
阅读提示:Materials and Methods 2.1
生化检测
采血方法、血浆分离条件(3000g 15min 4°C)、检测试剂盒品牌和货号、生化分析仪型号
阅读提示:Materials and Methods 2.2
组织病理
组织固定、包埋、切片厚度、HE染色方法、抗体品牌和货号、免疫组化/免疫荧光条件
阅读提示:Materials and Methods 2.3
ELISA
试剂盒品牌和货号、样本处理(组织裂解)、检测步骤、标准曲线
阅读提示:Materials and Methods 2.4
氧化应激检测
试剂盒品牌和货号、样本匀浆、检测波长、计算方法
阅读提示:Materials and Methods 2.5
Western blot
蛋白提取方法、SDS-PAGE浓度、转膜条件、抗体稀释比例、内参(β-Actin)、ECL显影
阅读提示:Materials and Methods 2.6
DNA甲基化测序
DNA提取方法、RRBS文库构建流程、测序平台(LC Sciences)、DMR鉴定参数(1000bp窗口、500bp重叠、p<0.05)
阅读提示:Materials and Methods 2.7
RT-qPCR
RNA提取、逆转录试剂盒(PrimeScript RT)、SYBR试剂、引物序列(表1)、内参(β-Actin)、计算方法
阅读提示:Materials and Methods 2.9
细胞实验
3T3-L1细胞培养条件、转染试剂、病毒包装系统、嘌呤霉素筛选浓度和时间(72h)
阅读提示:Materials and Methods 2.10
ChIP-qPCR
细胞交联、染色质断裂、免疫沉淀条件、抗体(Dnmt3a)、引物序列、%Input计算方法
阅读提示:Materials and Methods 2.11
植物代谢组学
液相色谱条件(C-18柱、流速0.4mL/min、柱温40°C)、质谱参数(离子源气体、温度、电压)、数据分析方法
阅读提示:Materials and Methods 2.12
分子对接
蛋白结构(4QBR)、配体结构来源、软件(PyMOL、AutoDock 4.2)、对接参数
阅读提示:Materials and Methods 2.13
SPR
芯片型号(CM5)、蛋白固定化条件(pH 4.0)、分析物(fisetin)浓度、结合动力学分析
阅读提示:Materials and Methods 2.14