二甲双胍通过促进转录因子EB依赖性自噬减轻高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝小鼠模型的肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗

Metformin Alleviates Hepatic Steatosis and Insulin Resistance in a Mouse Model of High-Fat Diet-Induced Nonalcoholic Fatty Liver Disease by Promoting Transcription Factor EB-Dependent Autophagy.

作者信息Dan Zhang, Yicheng Ma, Jianjun Liu, Yi Deng, Bo Zhou, Yu Wen, Mingke Li, Daiyan Wen, Yunyan Ying, Sufeng Luo, Chunjing Shi, Guangyu Pu, Yinglei Miao, Chenggang Zou, Yuanli Chen, Lanqing Ma
PMID34366846
发布时间2021-07-23
DOI10.3389/fphar.2021.689111

实验完整度

包含高脂饮食诱导的NAFLD小鼠模型、二甲双胍处理、shRNA介导的TFEB敲低,并通过组织学染色、蛋白印迹、qRT-PCR、ELISA和透射电镜进行功能与机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠 高脂饮食诱导的NAFLD小鼠模型 AAV8-shRNA-TFEB介导的TFEB敲低小鼠

重点核对

高脂饮食喂养14周,二甲双胍300 mg/kg灌胃,末9周每日一次 AAV8-shRNA-TFEB (1.00×10^11病毒基因组) 尾静脉注射 血清和肝脏甘油三酯水平、空腹血糖和胰岛素水平检测 Western Blot检测LC3B-II、p62、TFEB蛋白水平 每组6只小鼠,结果以mean ± SEM表示

摘要

非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是由于肝细胞内脂质异常积聚所致,通常与肥胖、胰岛素抵抗和高脂血症相关。二甲双胍常用于治疗2型糖尿病,近年来发现其在改善NAFLD方面具有潜在作用。然而,二甲双胍对NAFLD保护作用的机制在很大程度上仍不清楚。转录因子EB(TFEB)是溶酶体生物发生和自噬的主要转录调控因子,当被激活时,可有效对抗脂质代谢紊乱。然而,TFEB在肝脏脂肪变性中的作用尚不明确。在本报告中,我们证明高脂饮食喂养的小鼠肝脏中TFEB活性降低。二甲双胍治疗显著逆转了TFEB的活性,且二甲双胍对肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗的保护作用依赖于TFEB。我们证明二甲双胍诱导的自噬受TFEB调控,我们的发现揭示TFEB作为介质,将二甲双胍与自噬联系起来以逆转NAFLD,并强调TFEB可能成为治疗NAFLD的一个有前景的分子靶点。

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
二甲双胍是否通过TFEB依赖性自噬改善高脂饮食诱导的NAFLD小鼠模型的肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗?
核心机制
二甲双胍激活TFEB,促进TFEB核转位,上调自噬相关基因表达,增强自噬,从而减轻肝脏脂质积累和胰岛素抵抗。
主要证据
高脂饮食小鼠肝脏中TFEB活性降低,二甲双胍处理逆转该现象并诱导自噬;敲低TFEB后,二甲双胍的保护作用被阻断,LC3B-II下降,p62升高,肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗加重。
研究意义
该研究揭示了二甲双胍通过TFEB依赖性自噬改善NAFLD的新机制,并提示TFEB是治疗NAFLD的潜在分子靶点。

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

建立HFD诱导的NAFLD小鼠模型

模拟NAFLD相关的肥胖、肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗状态。

C57BL/6J雄性小鼠随机分为对照组(正常饮食)和高脂饮食组,高脂饮食喂养14周,后9周每日灌胃无菌生理盐水或二甲双胍。

2

TFEB敲低实验

验证二甲双胍的保护作用是否依赖于TFEB。

在高脂饮食喂养3周后,通过尾静脉注射AAV8-shRNA-TFEB或其对照病毒,随后继续高脂饮食并给予二甲双胍治疗。

3

检测肝脏脂肪变性和脂质积累

评估二甲双胍及TFEB敲低对肝脏脂质积累的影响。

使用Oil Red O染色和H&E染色观察肝脏组织中的脂滴和脂肪空泡,并检测血清和肝脏甘油三酯水平。

4

检测胰岛素抵抗

评估二甲双胍及TFEB敲低对全身胰岛素敏感性的影响。

检测空腹血糖和血清胰岛素水平,并计算HOMA-IR和HOMA-ISI指数。

5

检测自噬水平

验证二甲双胍对肝脏自噬的诱导作用。

通过Western blot检测自噬相关蛋白LC3B-II、p62和Atg7的表达水平,并使用透射电镜观察自噬小体和自噬性脂滴。

6

检测TFEB活性及其靶基因表达

验证二甲双胍是否激活TFEB。

通过Western blot检测TFEB的核转位和磷酸化状态,并通过qRT-PCR检测TFEB靶基因的表达。

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
异氟烷RWD Life ScienceR510-22-4
高脂饮食Beijing Botai Hongda BiotechnologyHD004
小鼠胰岛素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1382c
甘油三酯检测试剂盒ElabscienceE-BC-K261
H&E染色试剂盒SolarbioG1120
油红O染色试剂盒SolarbioG1261
NE-PER™核浆蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific78833
抗TFEB抗体Abcamab220695
抗Atg7抗体Abcamab133528
抗p62/SQSTM1抗体AbcamEPR4844
抗LC3B抗体Cell Signaling#83506
抗GAPDH抗体ServicebioGB12002
抗Histone-H3抗体ServicebioGB11102
ECL Plus化学发光试剂盒MilliporeP90720
逆转录第一链cDNA合成试剂盒ServicebioG3330
2×SYBR Green qPCR预混液(高ROX)ServicebioG3322
Trizol试剂Invitrogen10296010

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、周龄、高脂饮食配方、喂养时长、二甲双胍剂量和给药方式
阅读提示:Materials and Methods, Animals and Study Design
TFEB敲低
AAV8-shRNA-TFEB病毒滴度、注射剂量和途径、敲低效率验证
阅读提示:Materials and Methods, RNA Interference
肝脏脂肪变性和脂质检测
Oil Red O染色流程、H&E染色流程、TG检测试剂盒
阅读提示:Materials and Methods, Histology and ELISA
胰岛素抵抗评估
空腹血糖和胰岛素检测方法、HOMA-IR和HOMA-ISI计算公式
阅读提示:Materials and Methods, ELISA and Results
自噬水平检测
Western blot抗体信息、蛋白上样量、透射电镜样品制备和观察条件
阅读提示:Materials and Methods, Western Blotting and Transmission Electron Microscopy