补骨脂酚保护小鼠免受饮食诱导的肝脂肪变性和肥胖

Bavachin protects against diet-induced hepatic steatosis and obesity in mice.

作者信息Xiang Wei, Li Lin, Qian-Qian Yuan, Xiu-Yun Wang, Qing Zhang, Xiao-Min Zhang, Ke-Chao Tang, Man-Yu Guo, Ting-Yu Dong, Wei Han, Da-Ke Huang, Yin-Liang Qi, Mei Zhang, Hua-Bing Zhang
PMID36721007
发布时间2023-07
DOI10.1038/s41401-023-01056-z

实验完整度

包含体外细胞模型(小鼠原代肝细胞、Huh7等)和体内动物模型(HFD诱导肥胖小鼠),并进行了功能验证(脂质合成、胰岛素敏感性)和机制验证(RNA-seq、Western blot、ER应激、自噬、产热)。

主要模型

小鼠原代肝细胞 Huh7细胞 HFD诱导的肥胖小鼠模型

重点核对

补骨脂酚处理浓度:体外20 μM,体内30 mg/kg体重隔天腹腔注射 体外肝细胞脂肪变性模型:PA/OA(0.2 mM/0.1 mM)或高糖(30 mM)/高胰岛素(100 nM)处理24小时 动物实验分组:正常饮食、HFD+DMSO、HFD+补骨脂酚、HFD+瑞舒伐他汀钙 动物实验时间:HFD喂养20周,第13周起给药8周 胰岛素刺激检测:100 nM胰岛素处理5分钟检测AKT和GSK-3β磷酸化

摘要

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是全球主要的健康问题,由于肥胖流行,与NAFLD相关的代谢紊乱的发病率迅速增加。目前尚无获批药物可预防或治疗NAFLD。近期证据表明,补骨脂酚(一种从补骨脂种子和果实中分离得到的类黄酮)可增加前脂肪细胞分化过程中PPARγ的转录活性和胰岛素敏感性,但补骨脂酚对糖脂代谢的影响仍不清楚。在本研究中,我们在体内和体外研究了补骨脂酚对肥胖相关NAFLD的影响。在小鼠原代肝细胞和Huh7细胞中,补骨脂酚(20 μM)处理显著抑制了PA/OA或高糖/高胰岛素诱导的脂肪酸合成相关基因表达的增加以及脂滴的数量和大小。此外,补骨脂酚处理显著提高了AKT和GSK-3β的磷酸化水平,改善了细胞中的胰岛素信号活性。在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中,给予补骨脂酚(30 mg/kg,腹腔注射,隔天一次,持续8周)可有效减轻体重、肝脏重量、血糖以及肝脏和血清甘油三酯含量的增加。此外,给予补骨脂酚显著减轻了肝脏炎症,并改善了高脂饮食诱导的葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗。我们证明了补骨脂酚通过诱导脂肪产热和皮下白色脂肪组织(subWAT)的褐变来保护免受高脂饮食诱导的肥胖。我们发现,补骨脂酚抑制肥胖小鼠肝脏中脂质合成基因的表达,同时促进subWAT和棕色脂肪组织(BAT)中产热、褐变和线粒体呼吸相关基因的表达。总之,补骨脂酚通过抑制从头脂肪生成、诱导脂肪产热和subWAT褐变来减轻肝脂肪变性和肥胖,表明补骨脂酚是治疗NAFLD的潜在药物。

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
补骨脂酚对高脂饮食诱导的肥胖相关NAFLD是否具有改善作用及其潜在机制是什么?
核心机制
补骨脂酚通过抑制肝脏从头脂肪生成、减轻内质网应激、增强自噬和胰岛素敏感性,并诱导脂肪产热和皮下白色脂肪组织褐变来改善NAFLD。
主要证据
体外实验显示补骨脂酚降低肝细胞脂质合成基因表达和脂滴积累,提高AKT/GSK-3β磷酸化;体内实验显示补骨脂酚减轻HFD小鼠体重、肝脏脂质、炎症和胰岛素抵抗,并上调产热和褐变基因。
研究意义
研究表明补骨脂酚是治疗NAFLD的潜在药物。

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

体外肝细胞脂肪变性模型建立与补骨脂酚处理

验证补骨脂酚对肝细胞脂质积累的影响

小鼠原代肝细胞和Huh7细胞等用PA/OA或高糖/高胰岛素处理24小时诱导脂肪变性,同时或随后给予20 μM补骨脂酚处理。

2

检测脂质积累和脂肪酸合成相关基因表达

评估补骨脂酚对肝细胞脂质合成的影响

通过Oil Red O染色观察脂滴,TG含量测定试剂盒检测细胞内TG,Western blot和qPCR检测脂质合成相关基因(FAS、ACC、SCD-1等)的表达。

3

体外胰岛素敏感性检测

验证补骨脂酚对肝细胞胰岛素信号通路的影响

用补骨脂酚处理细胞后,加入100 nM胰岛素刺激5分钟,通过Western blot检测AKT和GSK-3β的磷酸化水平。

4

HFD诱导肥胖小鼠模型建立与药物干预

评估补骨脂酚对体内NAFLD和肥胖的影响

C57BL/6J小鼠高脂饮食喂养20周,第13周起给予补骨脂酚(30 mg/kg)或瑞舒伐他汀钙(10 mg/kg)腹腔注射隔天一次,持续8周,对照组给予溶剂。

5

体内代谢表型检测

评估补骨脂酚对肥胖、血糖和血脂的影响

检测体重、肝脏重量、血清和肝脏脂质(TG、TC、FFA)、血糖、GTT和ITT、VLDL分泌、肝组织H&E和Oil Red O染色。

6

肝脏转录组测序及脂质代谢通路分析

揭示补骨脂酚调节肝脏脂质代谢的分子机制

取补骨脂酚组和对照组小鼠肝脏进行RNA-seq,分析差异表达基因、KEGG通路和脂质代谢相关基因热图,并用qPCR和Western blot验证关键基因。

7

内质网应激和自噬检测

评估补骨脂酚对肝脏ER应激和自噬的影响

通过Western blot检测ER应激标志物(p-IRE-1α、p-eIF-2α、XBP1、CHOP)和自噬相关蛋白(p62、LC3)的表达。

8

脂肪组织产热和褐变检测

验证补骨脂酚是否诱导脂肪产热和褐变

检测不同脂肪垫重量、脂肪细胞形态、直肠温度,通过qPCR和Western blot检测subWAT和BAT中产热和褐变相关基因(UCP1、Prdm16、PGC-1α、Cidea)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
胎牛血清LonseraS711-001S
RPMI-1640培养基GibcoC11875500BT
DMEM高糖培养基GibcoC11965500BT
DMEM/F-12培养基Biological Industries01-172-1ACS
补骨脂酚MedchemexpressHY-N0233/CS-6113
棕榈酸Sigma Aldrich408-35-5
油酸Sigma Aldrich143-19-1
胰岛素Sigma Aldrich11070-73-8
高脂饲料(60%千卡)Changzhou SYSE Bio-tec Co. LtdPD6001
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
D-葡萄糖Sangon Biotech50-99-7
MTT(噻唑蓝)Solarbio Life298-93-1
泰洛沙泊Macklin25301-02-4
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology IncE-MSEL-M0002
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
第一链cDNA合成试剂盒Tolobio#22112
SYBR Green PCR预混液Tolobio#22204
Light Cycler 96实时荧光定量PCR仪Roche--
PVDF膜Millipore--
ECL化学发光试剂盒ZENBIO#17046
增强化学发光检测系统Clinx3300 Mini
AKT抗体CST#9272S
p-AKT抗体CST#9271S
GSK-3β抗体CST#9315S
p-GSK-3β抗体CST#5558S
ACC抗体CST#3676
p62抗体CST#23214
eIF-2α抗体CST#5324T
p-eIF-2α抗体CST#3398T
IRE-1α抗体CST#3294T
JNK抗体CST#9252
p-JNK抗体CST#4668
NF-κB抗体CST#8242T
p-NF-κB抗体CST#3033T
α-微管蛋白抗体CST#2125
FAS抗体Santa Cruzsc-74540
SREBP-1c抗体Santa Cruzsc-13551
CD36抗体AbclonalA5792
SCD-1抗体AbclonalA16429
p-IRE-1α抗体AbclonalAP0878
G6Pase抗体AbclonalA21168
MTTP抗体BD Biosciences612022
PLIN2抗体Proteintech15294-1-AP
LC3抗体Proteintech14600-1-AP
CHOP抗体Proteintech15204-1-AP
PEPCK抗体Proteintech16754-1-AP
PGC-1α抗体Proteintech66369-1-lg
CPT-1α抗体Abcamab128568
UCP1抗体Abcamab10983
XBP1抗体BOSTERPB9463
F4/80抗体Proteintech28463-1-AP
DAB染色试剂盒ZSGB-BIOZLI-9017
伊红----
甘油三酯含量测定试剂盒Applygen Technologies, Inc.E1013
酶标仪Thermo Fisher Scientific1510
光学显微镜OlympusDP80
mirVana miRNA分离试剂盒Ambion--
TruSeq链式mRNA文库制备试剂盒Illumina--
Illumina测序平台(HiSeq 2500或HiSeq X Ten)Illumina--

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
体外细胞实验
细胞类型(小鼠原代肝细胞、Huh7、AML12、L02)及培养条件;补骨脂酚浓度(20 μM);脂肪变性诱导剂(PA/OA浓度0.2 mM/0.1 mM,高糖30 mM/高胰岛素100 nM);处理时间(总24小时);MTT浓度(5 mg/mL)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment; Cell viability assay
动物实验
小鼠品系(C57BL/6J雄性,4周龄);分组(正常饮食n=3,HFD+DMSO n=6,HFD+补骨脂酚n=8,HFD+瑞舒伐他汀钙n=5);补骨脂酚剂量(30 mg/kg,隔天,腹腔注射);瑞舒伐他汀钙剂量(10 mg/kg,隔天);处理周期(第13周至20周);饮食(60% kcal高脂饲料)
阅读提示:Materials and methods: Animal model
代谢表型检测
GTT和ITT的禁食时间(16小时和6小时)、葡萄糖(1.0 g/kg)和胰岛素(1.0 U/kg)剂量、采血时间点;VLDL分泌实验的泰洛沙泊剂量(500 mg/kg)及采血时间
阅读提示:Materials and methods: Glucose and insulin tolerance tests; VLDL-TG secretion
基因和蛋白表达分析
qPCR引物序列(Table 1);Western blot抗体及稀释比例(Table 2);内参(α-tubulin);蛋白提取方法(RIPA缓冲液,离心12000g 15分钟)
阅读提示:Materials and methods: Quantitative real-time PCR analysis; Western blot analysis
转录组分析
RNA-seq样本数(每组3只);RNA完整性要求(RIN≥7);测序平台(HiSeq 2500或HiSeq X Ten)及读长(125/150 bp)
阅读提示:Materials and methods: RNA sequencing