盐酸小檗碱与吴茱萸碱联合通过促进3T3-L1细胞和高脂饮食诱导小鼠的褐变来减轻肥胖

Combination of Berberine and Evodiamine Alleviates Obesity by Promoting Browning in 3T3-L1 Cells and High-Fat Diet-Induced Mice.

作者信息Huiying Zhang, Peiyu Xiong, Tianyan Zheng, Youfan Hu, Pengmei Guo, Tao Shen, Xin Zhou
PMID40362407
发布时间2025-04-28
DOI10.3390/ijms26094170

实验完整度

高

包含体外细胞模型(3T3-L1)、体内动物模型(HFD小鼠)、分子对接分析、组织学、流式细胞术及多项功能验证,并涵盖机制研究(FGF21/PGC-1α通路)。

主要模型

3T3-L1细胞 高脂饮食诱导的C57BL/6J小鼠

重点核对

体外药物处理浓度:盐酸小檗碱10 μM、吴茱萸碱0.0625 μM 高脂饮食模型:60%脂肪(D12492)喂养10周 体内给药剂量:盐酸小檗碱33或66 mg/kg,吴茱萸碱8或16 mg/kg,口服灌胃 阳性对照:阿托伐他汀钙1.5 mg/kg 统计方法:单因素或双因素方差分析,Fisher's LSD检验

摘要

传统中药早已认识到吴茱萸(Tetradium ruticarpum (A.Juss.) T.G.Hartley)与黄连(Coptis chinensis Franch)联合使用在治疗代谢紊乱方面的治疗潜力。然而,它们联合抗肥胖的作用及潜在机制仍未得到充分阐明。本研究探讨了盐酸小檗碱与吴茱萸碱联合治疗(BBE)在高脂饮食(HFD)诱导的C57BL/6J小鼠和3T3-L1细胞中的协同抗肥胖作用及其机制。在体外,使用Cell Counting Kit-8(CCK-8)评估细胞活力,通过油红O染色和甘油三酯含量测定评估脂质积累。使用AutoDockTools 1.5.6软件Vina进行的分子对接模拟预测了BBE与关键蛋白之间的相互作用。使用定量逆转录聚合酶链反应和Western blotting分析参与褐变和产热的基因和蛋白质。在体内,对HFD诱导的小鼠评估了血清脂质谱、葡萄糖、胰岛素、脂肪细胞因子、脂肪组织形态(苏木精和伊红染色)、线粒体活性(流式细胞术)和蛋白质表达(免疫荧光)。分子对接分析显示,BBE与关键靶蛋白(包括UCP1、PGC-1α、PRDM16、CIDEA、FGF21和FGFR1c)具有强结合亲和力。BBE显著减少了3T3-L1细胞中的脂质积累,上调了Prdm16、Cidea、Ucp1和Dio2的mRNA表达,提高了UCP1和PGC-1α蛋白水平,并激活了FGF21/PGC-1α信号通路。在HFD诱导的小鼠中,BBE给药导致体重减轻、脂肪细胞大小减小、脂肪细胞数量增加,并减轻了肝脏脂肪变性。此外,它降低了血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和甘油三酯(TG)水平,同时增加了高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)浓度。BBE还改善了葡萄糖耐量,降低了空腹胰岛素水平,并调节了脂肪细胞因子水平(降低瘦素,增加脂联素),同时促进了褐变基因和蛋白质的表达。总之,盐酸小檗碱和吴茱萸碱的联合通过增强褐变和激活FGF21/PGC-1α信号通路来减轻肥胖。

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
盐酸小檗碱与吴茱萸碱联合是否具有协同抗肥胖作用,其机制是否与促进脂肪褐变有关。
核心机制
BBE通过激活FGF21/PGC-1α信号通路,促进白色脂肪组织褐变及产热,减轻肥胖。
主要证据
体外3T3-L1细胞和体内HFD小鼠实验显示,BBE抑制脂质积累,上调褐变及产热基因和蛋白(如Ucp1、Prdm16、PGC-1α、FGF21等),改善代谢指标;分子对接显示BBE与相关蛋白有结合亲和力。
研究意义
BBE通过促进褐变和增强线粒体功能有望成为控制肥胖及相关代谢紊乱的新策略。

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

活性成分筛选与细胞活力评估

从黄连和吴茱萸的主要天然产物中筛选出具有降脂潜力且无细胞毒性的化合物。

使用CCK-8法检测7种化合物(小檗碱、表小檗碱、黄连碱、巴马汀、吴茱萸碱、吴茱萸次碱、柠檬苦素)在3T3-L1细胞中的细胞活力,并选择合适的处理浓度。

2

体外脂质积累抑制实验

评估筛选出的化合物对3T3-L1细胞成脂分化和脂质积累的影响。

采用鸡尾酒诱导法建立3T3-L1细胞分化模型,分别用各化合物及BBE处理,通过油红O染色和甘油三酯含量测定评估脂质积累。

3

分子对接与靶点结合分析

预测BBE与FGF21/PGC-1α通路关键蛋白的结合亲和力。

使用AutoDockTools 1.5.6和AutoDock Vina进行分子对接,分析BBE与UCP1、PGC-1α、PRDM16、CIDEA、FGF21、FGFR1c的结合能。

4

体外褐变和产热基因表达分析

验证BBE对3T3-L1细胞褐变和产热相关基因及蛋白表达的影响。

通过qRT-PCR和Western blot检测褐变相关基因(Prdm16、Cidea、Ucp1、Pgc-1α、Dio2)和FGF21通路基因(Fgf21、Fgfr1c)及蛋白(UCP1、PGC-1α、FGF21)的表达。

5

体内抗肥胖效应评估

评估BBE在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中的抗肥胖作用及代谢改善情况。

C57BL/6J小鼠随机分为7组,饲喂高脂饮食并灌胃给予不同剂量的BBE、单药或阿托伐他汀,持续10周,监测体重、体长、食物摄入、脂肪组织重量、血清脂质、血糖、胰岛素、OGTT、脂联素和瘦素等。

6

组织学分析

观察BBE对脂肪组织和肝脏组织形态学的影响。

对iWAT、eWAT、BAT和肝脏进行H&E染色,测量脂肪细胞大小,评估脂质积累。

7

线粒体膜电位检测

评估BBE对腹股沟白色脂肪组织线粒体活性的影响。

使用JC-1荧光探针结合流式细胞术检测线粒体膜电位。

8

体内褐变和产热蛋白表达验证

进一步验证BBE促进肥胖小鼠腹股沟白色脂肪组织褐变和产热的作用。

通过qRT-PCR检测褐变及产热基因(Ucp1、Pgc-1α、Dio2、Fgf21、Fgfr1c)表达,并通过免疫荧光检测UCP1和PRDM16蛋白的表达和共定位。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Biological Industries04-001-1ACS
青霉素-链霉素溶液SolarbioP1400
3-异丁基-1-甲基黄嘌呤Sigma-Aldrich28822-58-4
胰岛素BeyotimeP3376
地塞米松SolarbioD8040
CCK-8细胞增殖-毒性检测试剂盒SolarbioCA1210
油红O染色试剂盒SolarbioG1262
RIPA裂解液ServicebioG2002
BCA蛋白定量试剂盒BosterAR1189
UCP1抗体Proteintech23673-1-AP
PGC-1α抗体ABclonalA20995
FGF21抗体ABclonalA21463
GAPDH抗体ABclonalA19056
HRP标记的山羊抗兔IgG(H+L)二抗ABclonalAS014
PRDM16抗体BIOSSbs-19986R
DAPI染色液ServicebioG1012
Leica病理切片扫描仪Leica--
JC-1线粒体膜电位检测试剂盒ElabscienceE-CK-A301
甘油三酯检测试剂盒Mindray0041-30-52925
总胆固醇检测试剂盒Mindray0041-30-52924
低密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒Mindray105-000464-00
高密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒Mindray105-000463-00
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒Mindray105-000442-00
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒Mindray105-000443-00
葡萄糖检测试剂盒Mindray0041-30-42193
全自动生化分析仪Mindray--
Accu-Chek Performa血糖仪SinocareGA-3
脂联素ELISA试剂盒ZCIBIOZC-39014W
瘦素ELISA试剂盒ZCIBIOZC-38677W
胰岛素ELISA试剂盒ZCIBIOZC-38920W
RNAiso PlusTakara9108
PrimeScript FAST RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR092A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraCN830A
多色预染蛋白分子量标准EpizymeWJ103
Omni-ECL Femto Light化学发光检测试剂盒EpizymeSQ201
Omni-Easy蛋白上样缓冲液EpizymeLT101S
异氟烷Reward Life TechnologyR510-22-10
盐酸小檗碱MUSTA0151
吴茱萸碱Shanghai YuanyeS31472
阿托伐他汀钙片Beijing Jialin Pharmaceutical--
盐酸巴马汀MUSTA0031
表小檗碱MUSTA0627
吴茱萸次碱Push Bio-technologyPS0077
黄连碱盐酸盐Push Bio-technologyPS1962
柠檬苦素Shanghai YuanyeS31594
AutoDockTools 1.5.6----
AutoDock Vina----
PyMOL v1.7.2.1----

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
细胞活力检测
细胞接种密度、药物浓度范围、处理时间、CCK-8孵育时间及检测波长
阅读提示:参见4.2节“Cell Culture and Cell Viability”
细胞分化与油红O染色
细胞分化诱导方案(IBMX、胰岛素、地塞米松浓度)、处理药物浓度、染色及定量方法
阅读提示:参见4.3节“Adipocyte Differentiation and Oil Red O Staining”
动物实验
动物品系、周龄、体重、饲养环境、高脂饮食配方、分组、给药剂量、给药途径、实验周期
阅读提示:参见4.4节“Animals and Experimental Design”
血清生化指标检测
检测试剂盒品牌、型号、检测方法(全自动生化分析仪)、样本处理
阅读提示:参见4.5节“Analysis of Lipid Profile and Glycemic Indicators”
ELISA检测
ELISA试剂盒品牌、货号、检测步骤、标准曲线
阅读提示:参见4.6节“Detection of BBE by ELISA”
JC-1流式分析
JC-1试剂盒品牌、单细胞悬液制备方法、染色时间和温度、流式检测通道
阅读提示:参见4.7节“JC-1 Flow Cytometry Analysis”
组织学和免疫荧光
固定、脱水、包埋、切片厚度、H&E染色步骤、抗体稀释度、孵育时间、图像分析软件
阅读提示:参见4.8节“Histological and Immunofluorescence Analysis”
qRT-PCR
RNA提取试剂、反转录试剂、PCR试剂、反应程序、引物序列、内参基因
阅读提示:参见4.9节“Quantitative Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR) Examination”
Western blot
裂解液、蛋白上样量、SDS-PAGE条件、转膜条件、封闭条件、抗体稀释度和孵育时间、化学发光检测
阅读提示:参见4.10节“Western Blot Analysis”
分子对接
蛋白质结构PDB ID、配体化合物CID、能量最小化、grid box设置、软件版本
阅读提示:参见4.11节“In-Silico Analysis”
统计分析
统计软件、方差分析类型、多重比较检验、显著性阈值
阅读提示:参见4.12节“Statistical Analysis Methods”