黄芪多糖通过减轻白色和棕色脂肪组织中的过度脂肪消耗来预防心力衰竭诱导的恶病质

Astragalus polysaccharide prevents heart failure-induced cachexia by alleviating excessive adipose expenditure in white and brown adipose tissue.

作者信息Dufang Ma, Tao Wu, Yiwei Qu, Jinlong Yang, Lu Cai, Xiao Li, Yong Wang
PMID36670439
发布时间2023-01-21
DOI10.1186/s12944-022-01770-3

实验完整度

包括动物模型(Dahl盐敏感大鼠)、超声心动图、组织学染色、分子检测(Western blot、RT-qPCR)及功能验证。

主要模型

Dahl盐敏感大鼠心脏恶病质模型

重点核对

APS剂量:低剂量200 mg/kg、高剂量800 mg/kg,每日一次灌胃,持续6周 高盐饮食(8% NaCl)诱导12周建立心衰模型 心脏功能指标:LVEF和LVFS,通过超声心动图测量 WAT中脂解标志物:HSL、perilipin;褐变标志物:UCP-1、Cd137、Zic-1 BAT中产热标志物:UCP-1、PPAR-γ、PGC-1α;β-氧化标志物:Cd36、Fatp-1、Cpt1

摘要

背景:黄芪多糖(APS)是从黄芪中分离出的关键活性成分,已被报道通过调节脂质代谢和脂肪生成、减轻炎症和改善胰岛素抵抗,是治疗肥胖和糖尿病的潜在药物。然而,APS是否在恶病质背景下调节脂质代谢仍不清楚。因此,本研究分析了APS对心力衰竭(HF)诱导的心脏恶病质大鼠模型中脂质代谢和脂肪消耗的影响。方法:本研究使用了盐敏感性高血压诱导的心脏恶病质大鼠模型。通过超声心动图检测心脏功能。通过H&E染色和油红O染色观察脂肪组织和肝脏的组织学特征和脂滴。使用免疫组织化学染色、Western blotting和RT-qPCR检测白色脂肪组织(WAT)中的脂解和脂肪褐变标志物以及棕色脂肪组织(BAT)中的产热标志物。此外,检测了脂肪组织中的交感神经活性和炎症。结果:患有HF的大鼠表现出心脏功能下降、脂肪积累减少以及脂肪细胞萎缩。相反,给予APS不仅改善了心脏功能并增加了脂肪重量,而且防止了HF诱导的恶病质中的脂肪萎缩和游离脂肪酸(FFA)外流。此外,APS抑制了HF诱导的白色脂肪细胞脂解和褐变,因为给予APS后,脂滴酶(包括HSL和perilipin)以及米色脂肪细胞标志物(包括UCP-1、Cd137和Zic-1)的表达水平受到抑制。在BAT中,APS处理抑制了PKA-p38 MAPK信号通路,这些效应伴随着产热减少,反映为UCP-1、PPAR-γ和PGC-1α表达降低,以及线粒体中FFA β-氧化减少,反映为Cd36、Fatp-1和Cpt1表达降低。此外,HF大鼠中交感神经活性和白细胞介素-6水平异常升高,而黄芪多糖可以抑制其活性。结论:APS防止了WAT中的脂解和脂肪褐变,并降低了BAT的产热。这些效应可能与抑制交感神经活性和炎症有关。本研究为治疗HF诱导的心脏恶病质提供了潜在的方法。

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
黄芪多糖(APS)是否通过调节脂质代谢和脂肪消耗来预防心力衰竭诱导的心脏恶病质?
核心机制
APS通过抑制WAT中的脂解和脂肪褐变以及BAT中的产热,且这些效应与抑制交感神经活性和炎症(IL-6)有关。
主要证据
在盐敏感性高血压诱导的心脏恶病质大鼠模型中,APS改善心脏功能、增加脂肪重量,抑制WAT中HSL、perilipin、UCP-1、Cd137、Zic-1表达,并抑制BAT中PKA-p38 MAPK信号通路及产热基因表达。
研究意义
本研究为治疗HF诱导的心脏恶病质提供潜在药物,可能有助于改善终末期HF患者的生活质量并延长寿命。

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

建立心脏恶病质大鼠模型

建立盐敏感性高血压诱导的心脏恶病质模型,模拟心衰恶病质病理状态。

6周龄雄性Dahl盐敏感大鼠,高盐饮食(8% NaCl)12周诱导高血压和心衰,对照组喂低盐饮食(0.3% NaCl)。

2

APS干预

评估不同剂量APS对心脏恶病质的影响。

模型建立后,随机分为模型组、低剂量组和高剂量组,分别灌胃纯水、APS 200 mg/kg/天或800 mg/kg/天,持续6周。

3

心脏功能与血压检测

确定APS对心衰心脏功能的影响。

在干预前后(第12周和第18周)通过尾袖法测量血压,使用超声心动图检测左心室射血分数(EF)和缩短分数(FS)。

4

脂肪组织与肝脏形态学分析

评估APS对脂肪组织萎缩和肝脏异位脂质沉积的影响。

通过H&E染色和油红O染色观察附睾脂肪、肩胛间棕色脂肪和肝脏的脂肪细胞大小和脂滴积累。

5

WAT脂解和褐变检测

评估APS对WAT中脂解和褐变标志物表达的影响。

通过RT-qPCR检测HSL、perilipin、Cpt1、Cd137、Zic-1 mRNA表达,Western blot检测HSL、perilipin、UCP-1蛋白表达,以及离体脂肪组织甘油释放实验。

6

BAT产热和脂肪酸氧化检测

评估APS对BAT产热及脂肪酸氧化通路的影响。

通过Western blot检测PKA、p-PKA、p38 MAPK、p-p38 MAPK、PPAR-γ、PGC-1α、UCP-1蛋白表达,RT-qPCR检测Cd36、Fatp-1、Cpt1、Pgc-1α、Ppary、Ucp-1 mRNA表达。

7

交感神经活性和炎症检测

评估APS对交感神经活性和炎症因子的影响。

通过ELISA检测WAT和BAT中NE和IL-6水平,免疫组化检测β3 AR和Th表达。

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
Dahl盐敏感大鼠Vital River--
黄芪多糖SolarbioA7970
KRBH缓冲液SolarbioG0430
甘油检测试剂盒AbcamAb133130
H&E染色试剂盒Servicebio--
油红O染色试剂盒Servicebio--
尼康Eclipse E100显微镜Nikon--
尼康DS-U3成像系统Nikon--
抗酪氨酸羟化酶抗体ServicebioGB11181
抗UCP-1抗体ServicebioGB112174
抗HSL抗体Servicebio17333-1-AP
抗perilipin抗体ServicebioGB112022
山羊抗兔二抗ServicebioG1213-100UL
甘油三酯ELISA试剂盒Colorfulgene Biological TechnologyJYM0046Ra
游离脂肪酸ELISA试剂盒Colorfulgene Biological TechnologyJYM0208Ra
白细胞介素-6 ELISA试剂盒Colorfulgene Biological TechnologyJYM0646Ra
SparkZol试剂SparkJadeAC0101
SPARKscript II逆转录试剂盒SparkJadeAG0304
Light Cycler 480 SYBR Premix Ex Taq IIRoche--
Minute™动物脂肪组织蛋白提取试剂盒Invent--
BCA蛋白定量试剂盒Cwbio--
PVDF膜Millipore--
抗GAPDH抗体Abcamab181602
抗PKA抗体Abcamab32390
抗磷酸化PKA抗体BiossBs-3725r
抗p38 MAPK抗体Abcamab31828
抗磷酸化p38 MAPK抗体BiossBs-0636r
抗PGC-1α抗体BiossBs-7535r
抗PPAR-γ抗体BiossBsm-33436m
抗UCP-1抗体BiossBs-1925r
增强型ECL化学发光检测试剂盒Proteintech--
FluorChem Q 3.4成像系统ProteinSimple--
SPSS 26.0IBM--

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
模型建立
Dahl盐敏感大鼠,高盐饮食(8% NaCl)12周诱导心衰,对照组低盐饮食(0.3% NaCl)。
阅读提示:Materials and methods 中 Experimental groups
药物干预
APS剂量:200 mg/kg和800 mg/kg,每日一次灌胃,持续6周。
阅读提示:Materials and methods 中 Experimental groups
心脏功能检测
超声心动图测量EF、FS,在麻醉下进行,心率380-420 bpm。
阅读提示:Materials and methods 中 Echocardiography
WAT脂解和褐变检测
附睾脂肪检测HSL、perilipin、UCP-1、Cd137、Zic-1表达;甘油释放实验使用KRBH缓冲液和异丙肾上腺素。
阅读提示:Materials and methods 中 In vitro glycerol measurements 和 RT-qPCR、Western blot
BAT产热检测
肩胛间棕色脂肪检测PKA-p38 MAPK通路蛋白及产热基因表达。
阅读提示:Materials and methods 中 Western blot analysis
交感神经活性与炎症检测
WAT和BAT中NE和IL-6水平,β3 AR和Th表达。
阅读提示:Materials and methods 中 ELISA 和 Immunohistochemical staining