(-)-表儿茶素和花青素调节GLP-1代谢:来自C57BL/6J小鼠和GLUTag细胞的证据

(-)-Epicatechin and Anthocyanins Modulate GLP-1 Metabolism: Evidence from C57BL/6J Mice and GLUTag Cells

作者信息Eleonora Cremonini, Elena Daveri, Angela Mastaloudis, Patricia I Oteiza
PMID33693759
期刊J Nutr
发布时间2021-06
DOI10.1093/jn/nxab029

实验完整度

高

包含体内小鼠模型(C57BL/6J)和体外GLUTag细胞模型,并进行了功能验证(GLP-1分泌)和机制验证(信号通路抑制实验)。

主要模型

C57BL/6J小鼠 GLUTag细胞

重点核对

小鼠周龄:6周龄 小鼠性别与品系:雄性C57BL/6J 给药剂量:AC 40 mg/kg体重或EC 20 mg/kg体重 给药时间:AC 14周,EC 15周 GLUTag细胞处理时间:2小时(GLP-1分泌实验)或6小时(Dpp-iv mRNA水平检测) GLUTag细胞处理浓度:5 μM(用于信号通路实验)

摘要

背景 胰高血糖素样肽1(GLP-1)由肠道L细胞通过切割胰高血糖素原(Gcg)产生,分泌后迅速被二肽基肽酶IV(DPP-IV)灭活。GLP-1调节胰岛素分泌和整体葡萄糖稳态。膳食生物活性物质增加GLP-1循环水平,从而增加胰岛素分泌和葡萄糖代谢的能力,近年来引起了极大的兴趣。 目的 我们评估了(-)-表儿茶素(EC)和不同花青素(ACs)及AC代谢物对小鼠和GLUTag细胞GLP-1代谢的影响。 方法 我们给6周龄C57BL/6J雄性小鼠喂食对照饮食或补充40mg AC或20mg EC/kg体重的对照饮食,持续14周(AC)或15周(EC)。测量了肠道Gcg和Dpp-iv的mRNA水平。在体外,GLUTag细胞在有或无不同ACs、AC代谢物原儿茶酸(PCA)和EC的情况下培养。评估了GLP-1分泌及其释放所涉及的主要途径。 结果 长期补充EC或AC增加了小鼠GLP-1血浆浓度(分别增加55%和98%;P < 0.05)。在小鼠中,1)EC和AC分别增加了回肠(91%)和结肠(41%)的Gcg mRNA水平(P < 0.05);2)AC降低了回肠Dpp-iv mRNA水平(35%),而EC降低了血浆DPP-IV活性(15%;P < 0.05)。在GLUTag细胞中,1)花青素、飞燕草素、PCA和EC增加了GLP-1分泌(分别增加53%、33%、53%和68%;P < 0.05);2)花青素、飞燕草素、EC和PCA增加了环磷酸腺苷水平(25-50%;P < 0.05)并激活了蛋白激酶A(PKA;分别增加100%、50%、80%和86%;P < 0.05)。 结论 在小鼠中,EC和ACs调节GLP-1调节的不同步骤,导致血浆GLP-1升高。花青素、飞燕草素、PCA和EC通过激活PKA依赖性途径促进GLUTag细胞分泌GLP-1。这些发现支持这些黄酮类化合物通过调节GLP-1代谢来维持肠道和葡萄糖稳态的有益作用。

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
(-)-表儿茶素和花青素如何影响GLP-1代谢,其潜在机制是什么?
核心机制
EC和ACs通过不同的组织特异性机制调节GLP-1代谢:EC增加回肠Gcg表达并降低血浆DPP-IV活性,而ACs增加结肠Gcg表达并降低回肠Dpp-iv表达。在GLUTag细胞中,花青素、飞燕草素、PCA和EC通过激活cAMP/PKA通路(可能涉及细胞内Ca2+)促进GLP-1分泌。
主要证据
小鼠模型显示EC和ACs分别增加回肠和结肠Gcg mRNA水平,并分别降低血浆DPP-IV活性和回肠Dpp-iv mRNA水平。GLUTag细胞实验显示这些化合物增加GLP-1分泌,cAMP水平和PKA磷酸化,而PKA抑制剂(H-89)和Ca2+螯合剂(BAPTA-AM)可阻断该效应。
研究意义
研究支持EC和特定ACs(花青素和飞燕草素)通过调节GLP-1代谢对肠道和全身葡萄糖稳态产生有益作用,为这些黄酮类化合物作为潜在GLP-1激动剂提供了证据。

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

小鼠体内模型建立与处理

评估长期补充EC或ACs对小鼠GLP-1代谢的影响

给6周龄雄性C57BL/6J小鼠喂食对照饮食或补充EC(20 mg/kg体重)或ACs(40 mg/kg体重)的饮食,持续14或15周。

2

小鼠GLP-1代谢指标检测

测量血浆GLP-1水平以及肠道Gcg和Dpp-iv mRNA表达

收集血浆和肠道组织,测定GLP-1浓度,并通过qPCR检测回肠和结肠中Gcg和Dpp-iv的mRNA水平,同时测定血浆DPP-IV活性。

3

GLUTag细胞GLP-1分泌评估

评估不同ACs、AC代谢物和EC对GLUTag细胞GLP-1分泌的影响

将GLUTag细胞与不同浓度的花青素、飞燕草素、锦葵色素、矮牵牛素、芍药素、PCA、没食子酸和EC(0.1-10 μM)孵育2小时,并测量培养基中的GLP-1水平。

4

GLUTag细胞信号通路机制研究

探究花青素、飞燕草素、PCA和EC促进GLP-1分泌的潜在信号通路

使用Western blot检测CaMKII、PKA、ERK1/2的磷酸化水平和PKCζ蛋白表达,并使用ELISA检测cAMP水平。使用特异性抑制剂(KN-93、H-89、U0126、BAPTA-AM)验证这些通路在GLP-1分泌中的作用。

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
低糖DMEM培养基Invitrogen/Life Technologies--
胎牛血清Invitrogen/Life Technologies--
青霉素----
链霉素----
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology12620
磷酸化CaMKII (Thr286)抗体Cell Signaling Technology12746
CaMKII抗体Cell Signaling Technology4436
磷酸化PKA C (Thr197)抗体Cell Signaling Technology5661
PKA抗体Cell Signaling Technology3927
磷酸化ERK1/2 (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technology4370
p44/42 ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
U0126Cell Signaling Technology--
α-微管蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-23948
PKCζ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-393218
增强化学发光Western blot系统Thermo Fisher Scientific Inc.--
GLP-1 ELISA试剂盒Crystal Chem Inc.--
富含花青素的混合物NSE Products, Inc.--
cAMP ELISA试剂盒Abcam--
飞燕草素-3-O-葡萄糖苷Extrasynthese--
花青素-3-O-葡萄糖苷Extrasynthese--
矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷Extrasynthese--
芍药素-3-O-葡萄糖苷Extrasynthese--
锦葵色素-3-O-葡萄糖苷Extrasynthese--
维格列汀Sigma-Aldrich Co.--
(-)-表儿茶素Sigma-Aldrich Co.--
没食子酸Sigma-Aldrich Co.--
原儿茶酸Sigma-Aldrich Co.--
KN-93Sigma-Aldrich Co.--
H-89Sigma-Aldrich Co.--
TRIzol试剂Invitrogen--
高容量cDNA逆转录酶Applied Biosystems--
iCyclerBio-Rad--
甘氨酰-脯氨酰-4-甲氧基-β-萘酰胺----
维格列汀----

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
动物实验模型与处理
小鼠品系(C57BL/6J)、性别(雄性)、周龄(6周)、饲养周期(14或15周)、给药剂量(AC 40 mg/kg体重、EC 20 mg/kg体重)
阅读提示:Methods, Animals and animal care
小鼠GLP-1代谢指标检测
血浆GLP-1浓度、肠道Gcg和Dpp-iv mRNA水平、血浆DPP-IV活性
阅读提示:Results, Supplementation with AC and EC affect GLP-1 metabolism in mice
GLUTag细胞GLP-1分泌实验
GLUTag细胞培养条件、血清饥饿时间(1小时)、化合物处理浓度(0.1-10 μM)和处理时间(2小时)
阅读提示:Methods, GLUTag cell culture 和 GLP-1 secretion
信号通路抑制剂实验
抑制剂种类(KN-93、H-89、U0126、BAPTA-AM)及浓度、化合物处理浓度(5 μM)和处理时间(2小时)
阅读提示:Methods, Effects of signaling inhibitors on GLP-1 secretion and intracellular cAMP