细辛根及根茎提取物通过调节肌肉和肝脏组织中的SIRT1/PGC1α/AMPK通路对高脂饮食诱导的小鼠肥胖的改善作用

Ameliorative effects of Asiasarum root and rhizome extract on high fat diet‑induced obesity in mice through regulation of the SIRT1/PGC1α/AMPK pathways in muscle and liver tissues.

作者信息Chenzi Lyu, Seok Yong Kang, Haifeng Shao, Dongeun Kim, Hyo Won Jung
PMID39886968
发布时间2025-03
DOI10.3892/mmr.2025.13440

实验完整度

实验包含体外C2C12肌管模型、体内HFD诱导肥胖小鼠模型,以及网络药理学和分子对接分析,进行了功能验证和机制验证,证据层级独立。

主要模型

C2C12小鼠骨骼肌细胞系 高脂饮食诱导的C57BL/6肥胖小鼠模型 293细胞系(用于肾毒性评估)

重点核对

C2C12肌管分化条件和Asarum提取物处理剂量(0.25、0.5、1 mg/ml)与时间(24 h) HFD诱导肥胖小鼠分组、给药剂量(500 mg/kg Asarum提取物,250 mg/kg二甲双胍)与给药方式(口服灌胃,每日一次,持续4周) 用于Western blot分析的蛋白表达检测,包括SIRT1、PGC1α、NRF1、p-AMPK、GLUT4等 OGTT中葡萄糖剂量(2 g/kg体重)和测量时间点(15、30、60、120 min)

摘要

细辛根及根茎(Asarum)在传统中医和韩医中常用作出汗药。由于其温辛的特性,被认为具有预防疾病的潜力。本研究探讨了细辛提取物对小鼠肥胖症状的影响,以及对肝脏和骨骼肌组织能量代谢的调节作用。此外,为了确定细辛提取物在肥胖中的作用机制中涉及的潜在分子靶点和信号通路,进行了网络药理学和分子对接分析。体外研究表明,细辛提取物显著增加了C2C12肌管中能量代谢调节因子[去乙酰化酶1(SIRT1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1-α(PGC1α)、核呼吸因子1、AMP活化蛋白激酶(AMPK)和葡萄糖转运蛋白4型(GLUT4)]和生肌调节因子(MyoD、肌细胞生成素和肌球蛋白重链)的表达。此外,体内研究表明,细辛提取物可以减少肥胖小鼠体重的增加,以及血清中血糖、胰岛素、总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的水平。细辛提取物还改善了肥胖小鼠肝脏和胰腺组织的病理变化,并显著增加了棕色脂肪质量与体重的比率。此外,细辛提取物逆转了肥胖小鼠腓肠肌组织中能量代谢调节因子和生肌调节因子的表达。细辛提取物还激活了肥胖小鼠肝脏组织中SIRT1、PGC1α和AMPK的表达。这些发现表明,细辛提取物可能发挥抗肥胖作用,如减轻体重、降低脂质代谢物水平,以及抑制胰腺和肝脏损伤。通过网络药理学分析,探讨了细辛提取物调节能量代谢的作用机制,特别是在骨骼肌和肝脏组织中。

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
细辛提取物对高脂饮食诱导的肥胖小鼠是否具有改善作用,以及其作用机制是否涉及SIRT1/PGC1α/AMPK信号通路?
核心机制
细辛提取物通过激活肌肉和肝脏组织中的SIRT1/PGC1α/AMPK信号通路,调节能量代谢,促进肌肉分化,从而改善肥胖症状。
主要证据
体外C2C12肌管中,细辛提取物显著增加SIRT1、PGC1α、NRF1、p-AMPK、GLUT4及生肌因子表达;体内肥胖小鼠中,细辛提取物降低体重和血糖血脂水平,改善肝脏和胰腺病理变化,并逆转腓肠肌和肝脏中相关蛋白的表达。
研究意义
细辛提取物可能用于抗肥胖药物的开发,并可能在未来用于治疗肌肉萎缩;但研究局限在于未直接评估AMPK通路激活/抑制对生物学过程的影响,且结果需在更复杂模型中验证。

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

网络药理学和分子对接预测靶点

预测细辛活性成分治疗肥胖的潜在分子靶点和信号通路。

利用TCMSP数据库获取细辛活性成分,筛选OB≥30%和DL≥0.18,获取肥胖相关靶点,构建PPI网络并进行GO和KEGG富集分析,然后对核心靶点与主要成分进行分子对接。

2

体外细胞实验验证

评估细辛提取物对C2C12肌管分化及能量代谢相关蛋白表达的影响。

C2C12成肌细胞分化成肌管后,用不同浓度细辛提取物或二甲双胍处理24小时,Western blot分析蛋白表达,免疫细胞化学检测MyHC阳性肌管长度。

3

体内肥胖小鼠模型建立与给药

建立高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型,并观察细辛提取物的抗肥胖效果。

C57BL/6雄性小鼠随机分为正常组和高脂饮食组,高脂饮食8周后分为对照组、Asarum组和二甲双胍组,口服给药4周,监测体重、空腹血糖、食物摄入,并进行OGTT。

4

血清学和组织学分析

评估细辛提取物对肥胖小鼠血清生化指标和组织病理变化的影响。

检测血清中血糖、胰岛素、血脂水平(TG、TC、LDL-C、HDL-C)及毒性指标(AST、ALT、BUN、CRE),并对肝脏、胰腺、脂肪和肌肉组织进行H&E染色观察。

5

组织蛋白表达验证

验证细辛提取物对肥胖小鼠腓肠肌和肝脏组织中SIRT1/PGC1α/AMPK通路相关蛋白表达的影响。

收集腓肠肌和肝脏组织,Western blot检测SIRT1、PGC1α、NRF1、p-AMPK、GLUT4、MyHC、MyoD、myogenin等蛋白表达。

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
杜氏改良Eagle培养基Corning, Inc.--
青霉素/链霉素Corning, Inc.--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific, Inc.16000044
马血清Thermo Fisher Scientific, Inc.16050122
组织蛋白裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific, Inc.78510
放射免疫沉淀分析裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific, Inc.89901
蛋白测定缓冲液Bio-Rad Laboratories, Inc.5000006
抗NRF1抗体Cell Signaling Technology, Inc.69432
抗磷酸化AMPK抗体Cell Signaling Technology, Inc.2537
抗AMPK抗体Cell Signaling Technology, Inc.2532
抗GLUT4抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-7938
抗MyoD抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-377460
抗肌细胞生成素抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-52903
抗肌球蛋白重链抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-376157
抗SIRT1抗体BIOSSbs-0921R
抗PGC1α抗体Novus Biologicals, LLC (Bio-Techne)NBP1-04676
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG抗体MilliporeSigmaBR1706515
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgG抗体MilliporeSigmaBR1706516
抗β-肌动蛋白抗体MilliporeSigmaA1978
抗GAPDH抗体AbfrontierLF-PA0018
EveryBlot封闭缓冲液Bio-Rad Laboratories, Inc.12010020
细辛脂素Chengdu Must Bio-Technology Co., Ltd.MUST-22050912
芝麻素Chengdu Must Bio-Technology Co., Ltd.MUST-21110513
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC010-2-1
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC009-2-1
血尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC013-2-1
肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC011-2-1
C2C12成肌细胞American Type Culture CollectionCRL-1772
293细胞Korean Cell Line Bank84129
胰岛素酶联免疫吸附测定试剂盒Crystal Chem, Inc.90080
安捷伦1260 Infinity II高效液相色谱系统Agilent Technologies--
莱卡荧光显微镜Leica Microsystems GmbH--
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad Laboratories, Inc.--
ImageJ软件National Institutes of Health--
Prism 6软件GraphPad Software, Inc; Dotmatics--
PyMOL软件----
AutoDock软件----
AutoDock Vina软件----

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
细胞实验
C2C12细胞分化条件(2%马血清,4天),Asarum提取物处理浓度(0.25、0.5、1 mg/ml)和处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods, Cell culture and treatment; Figure legends 3 and 4
动物模型建立与给药
C57BL/6小鼠周龄、性别(6周龄雄性)、饮食诱导时间(HFD 8周后分组)、给药剂量(Asarum 500 mg/kg、MET 250 mg/kg)和频率(每日一次,口服灌胃,4周)
阅读提示:Materials and methods, Preparation of an animal model of obesity; Table I
血清生化检测
血糖、胰岛素、TG、TC、LDL-C、HDL-C检测方法,AST、ALT、BUN、CRE试剂盒使用
阅读提示:Materials and methods, Serological analysis
Western blot
组织/细胞蛋白提取方法(RIPA裂解缓冲液)、上样量(30 µg/泳道)、抗体稀释比例(如SIRT1 1:1000, PGC1α 1:1000)
阅读提示:Materials and methods, Western blot analysis
HPLC分析
HPLC系统、标准品(细辛脂素和芝麻素)、色谱条件(详见附录I)
阅读提示:Materials and methods, HPLC analysis; Figure 11