转录因子EB的激活与亚临床酮病奶牛脂肪组织脂解相关

Activation of Transcription Factor EB Is Associated With Adipose Tissue Lipolysis in Dairy Cows With Subclinical Ketosis.

作者信息Hao Yu, Xinxing Gao, Juan J Loor, Qianming Jiang, Zhiyuan Fang, Xue Hao, Zhen Shi, Minghe Fan, Meng Chen, Xinwei Li, Guowen Liu, Zhe Wang, Xiaobing Li, Xiliang Du
PMID35211541
发布时间2022-02-08
DOI10.3389/fvets.2022.816064

实验完整度

包含体内奶牛脂肪组织分析(15头对照组与15头SCK)和体外犊牛脂肪细胞实验(ISO、Torin1处理及siRNA敲低),并进行了功能验证(脂解指标)和机制验证(TFEB及其下游基因表达),但缺乏动物模型或临床干预等更高层级验证。

主要模型

亚临床酮病奶牛皮下脂肪组织 健康荷斯坦犊牛原代脂肪细胞

重点核对

奶牛分组:健康对照组(血BHB<1.2 mM,n=15)和SCK组(血BHB 1.2-3 mM,n=15) 体外处理:10 μM异丙肾上腺素处理0、1、2、3小时 TFEB激活:250 nM Torin1处理3小时 TFEB敲低:100 pmol siTFEB转染48小时后再用10 μM ISO处理3小时 重复数:体外实验重复5头犊牛,每个犊牛至少3个技术重复

摘要

由严重能量负平衡引起的脂肪组织过度脂质动员是奶牛亚临床酮病(SCK)的病理基础。在非反刍动物中,转录因子EB(TFEB)据报道在脂质分解代谢的调节中发挥作用,但其在牛脂解控制中的作用尚不清楚。本研究旨在确定增强的TFEB转录活性是否有助于SCK奶牛的脂肪组织脂解,并探讨利用TFEB作为靶点控制脂解来建立治疗策略的可能性。选择泌乳次数相似(中位数=3,范围=2–4)和泌乳天数相似(中位数=6天,范围=3–9)的30头奶牛,分为健康对照组(n=15)和SCK组(n=15),并进行皮下脂肪组织活检和血液采样。健康荷斯坦犊牛的脂肪细胞被用作体外研究的模型,包括用10 μM异丙肾上腺素(ISO)处理0、1、2和3小时,用250 nM的TFEB激活剂Torin1处理3小时,或用TFEB小干扰RNA转染48小时,然后用10 μM ISO处理3小时。与健康奶牛相比,SCK奶牛的脂肪组织表现出脂解增加,同时TFEB转录活性增强。体外,ISO和Torin1处理增加了犊牛脂肪细胞的脂解并增强了TFEB转录活性。然而,敲低TFEB减弱了ISO诱导的脂肪细胞脂解。总之,这些发现表明TFEB转录活性的增强可能有助于SCK奶牛的脂肪组织脂解。调节TFEB活性可能是控制酮病奶牛过度脂解的有效治疗策略。

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
增强的TFEB转录活性是否有助于亚临床酮病奶牛的脂肪组织脂解,以及TFEB是否可作为控制脂解的靶点?
核心机制
TFEB转录活性增强(核转位增加、Ser142磷酸化降低)可能通过上调脂解相关基因(如ATGL)和下游靶基因(如PPARGC1A)的表达,促进脂肪组织脂解。
主要证据
体内:SCK奶牛脂肪组织脂解增加(p-HSL/HSL比值和ATGL表达升高),且TFEB核蛋白和总蛋白丰度增加,胞质蛋白和p-TFEB/TFEB比值降低。体外:ISO和Torin1处理增强TFEB活性并诱导脂解;敲低TFEB减弱ISO诱导的脂解。
研究意义
TFEB可作为控制奶牛过度脂解以预防酮病的潜在治疗靶点。

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

体内奶牛脂肪组织脂解和TFEB活性分析

比较健康奶牛和SCK奶牛脂肪组织脂解程度和TFEB转录活性。

采集15头健康奶牛和15头SCK奶牛的皮下脂肪组织,通过HE染色观察脂肪细胞形态,Western blot检测p-HSL/HSL、ATGL、TFEB核/胞质丰度及p-TFEB/TFEB,qRT-PCR检测ACC1、DGAT1、ATGL、TFEB、PPARGC1A mRNA表达。

2

体外脂肪细胞分化与处理

建立健康犊牛原代脂肪细胞模型,验证ISO和Torin1对TFEB活性和脂解的影响,以及TFEB敲低对ISO诱导脂解的作用。

从5头健康荷斯坦犊牛分离原代前脂肪细胞,诱导分化为成熟脂肪细胞。用10 μM ISO处理0、1、2、3小时,或250 nM Torin1处理3小时,或转染siTFEB 48小时后再用ISO处理3小时。检测TFEB核/胞质丰度、p-TFEB/TFEB、p-HSL/HSL、ATGL表达、GC含量、TG含量和Oil Red O染色。

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
盐酸利多卡因Sigma-Aldrich--
DMEM/F12培养基HyCloneSH30023.01
I型胶原酶Sigma-AldrichC0130
胎牛血清HyCloneSH30084.03
青霉素-链霉素HyCloneSv30010
ACK裂解缓冲液Beyotime Institute of BiotechnologyC3702
3-异丁基-1-甲基黄嘌呤Sigma-AldrichI-7018
地塞米松Sigma-AldrichD-4902
胰岛素Sigma-AldrichI-5500
Torin1Beyotime Institute of BiotechnologySC0245
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
TFEB小干扰RNASangon Biotech--
阴性对照siRNASangon Biotech--
RNAiso Plus试剂TaKaRa9109
反转录试剂盒TaKaRaRR047A
SYBR Green荧光定量试剂盒TaKaRaRR420A
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
蛋白提取试剂盒Sangon BiotechC510003
核浆蛋白提取试剂盒Applygen TechnologiesP1200
BCA蛋白定量试剂盒Applygen TechnologiesP1511
抗磷酸化TFEB (Ser142)抗体Bioss Biotechnologybs-22337R
抗TFEB抗体Proteintech13372-1-AP
抗磷酸化HSL (Ser563)抗体Affinity BiosciencesAF2350
抗HSL抗体Affinity BiosciencesAF6403
抗ATGL抗体AbcamAb99532
抗组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4499
抗β-actin抗体AbcamAb8226
抗β-tubulin抗体Proteintech10094-1-AP
增强化学发光试剂MilliporeWBKLS0500
甘油酶法测定试剂盒Applygen TechnologiesE1002
甘油三酯测定试剂盒Applygen TechnologiesE1013
Nanophotometer N50 Touch分光光度计Implen--

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
动物分组与样本采集
奶牛分组标准(血BHB浓度分组)、泌乳次数和泌乳天数范围、脂肪组织取样部位和处理方式
阅读提示:Materials and Methods - Animals, Sample Collection
体外细胞培养与分化
细胞来源(犊牛周龄、性别、体重)、胶原酶浓度和消化时间、分化培养基组成(IBMX、地塞米松、胰岛素浓度)
阅读提示:Materials and Methods - Isolation of Primary Preadipocytes, Cell Culture
药物处理与基因敲低
ISO浓度和处理时间、Torin1浓度和处理时间、siRNA转染浓度和时间、对照siRNA序列
阅读提示:Materials and Methods - Cell Treatment
脂解测定
甘油含量测定方法及试剂盒、甘油三酯含量测定方法及细胞数量
阅读提示:Materials and Methods - Glycerol Content Determination, Triglyceride Content Determination
Western blotting
抗体信息(品牌、货号、稀释比例)、蛋白上样量、一抗和二抗孵育条件
阅读提示:Materials and Methods - Protein Extraction and Western Blotting Analysis