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虎杖苷相关AMPK信号通路对非酒精性脂肪肝病小鼠肝脏脂质沉积的作用研究

2022-03-08赵东波王昊黄樱巩萱卢浩

国际医药卫生导报 2022年3期
关键词:高脂高糖脂质

赵东波 王昊 黄樱 巩萱 卢浩

1珠海市人民医院(暨南大学附属珠海医院)内分泌代谢科,珠海 519000;2暨南大学第一临床医学院重症医学科,广州 510000

非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是临床常见疾病,患者以脂肪变性和肝实质细胞脂质过量累积为主要临床特征[1]。流行病学研究发现,全球成人NAFLD 发病率超过24%,国内患病率15%~40%[2]。肝脏脂肪代谢功能障碍诱发肝脏脂质沉积被证实是NAFLD 发生及病情进行性发展的重要病理机制,其中三酰甘油(TG)在肝细胞内的过表达是NAFLD 的重要基础病理。然而,现阶段NAFLD 具体分子机制尚未完全阐明,现代医学仍缺乏特异性治疗手段。故进一步探寻疾病潜在病理机制和靶向干预方法意义重大。单磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)是与机体糖脂代谢密切相关的蛋白激酶。多项证据表明,AMPK 信号通路的异常表达是NAFLD 肝脏脂质沉积的重要潜在靶点[3]。虎杖苷(PD)是非黄酮、多酚类植物抗毒素,已被证实在抗心血管疾病、诱导细胞凋亡、抗氧化和抗炎中扮演重要角色。新近研究证实,PD 可通过靶向介导AMPK 信号通路的激活改善胰岛素HepG2 细胞的脂质代谢[4]。然而,PD 是否可通过靶向介导AMPK 信号通路的表达改善NAFLD 患者肝脏脂质沉积仍未见系统报道。基于此背景,2021 年1 月至6 月,本次研究通过构建小鼠模型以期明确PD 对NAFLD 的潜在作用及其机制,旨在为后续临床转化奠定基础。

资料与方法

1、动物

SPF 级昆明雄性小鼠(4~6 周龄,15~19 g)40 只,均购置于常州卡文斯实验动物有限公司。

2、试剂及仪器

聚合酶链式反应(PCR)仪:深圳市源博芯电子有限公司;TE2000-倒置荧光显微镜:上海光密仪器有限公司;TS100 倒置显微镜:北京普瑞赛司仪器有限公司;Gene Genius 凝胶分析系统:济南来宝医疗器械有限公司;Gellogic 200 凝胶成像分析系统:广州光仪生物科技有限公司;激光共聚焦显微镜AIR+9:南京伊若达仪器设备有限公司;胆酸钠、果糖、胆固醇购置于武汉兴起点生物科技有限公司;多聚甲醛、中性树脂购置于济南腾博化工有限公司;琼脂糖粉:上海易佰聚经贸有限公司;总RNA 提取试剂盒:上海语纯生物科技有限公司;逆转录试剂盒:上海研尊生物科技有限公司;酶联免疫吸附试剂盒:上海研尊生物科技有限公司。

3、分组及给药

随机将40 只小鼠分为5 组,即高剂量组(HFD+100PD组,8只)、中剂量组(HFD+100PD组,8只)、低剂量组(HFD+50PD 组,8 只)、模型组(8 只)和NC 组(8 只)。NC 组采用普通饲料(能量比:脂肪20%,蛋白质60%,碳水化合物20%)喂养;高剂量组、中剂量组、低剂量组、模型组均采用高脂饲料喂养(编号D12492,能量比:脂肪60%,蛋白质20%,碳水化合物20%)+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水),并在12 周后各取1 只小鼠观察建模情况。确定建模成功后进行后续研究,既NC组和模型组采用1 ml/100 g生理盐水灌胃4周,HFD+50PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水)+PD 50 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 100 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 200 mg/(kg·d)灌胃干预。

4、观察指标

4.1、常规指标 每周称量小鼠体质量,尾静脉取血检测空腹血糖;药物干预结束后,麻醉处死动物,留取血清、肝脏组织标本,并计算肝脏指数(liver index,LI)=[肝质量(g)/体质量(g)×100%]。

4.2、血清生化指标的检测 酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清及肝脏组织TG、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)。

4.3、小鼠肝组织苏木素-伊红(HE)和油红O染色(脂质沉积) 处死小鼠后取右叶肝脏组织,并进行固定(固定采用4%多聚甲醛溶液),脱水后进行常规封蜡操作,随后进行HE 染色,并在正置显微镜下观察肝脏组织形态和膨胀情况。

4.4、逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR) 采用TRIzol Reagent提取肝组织中总的RNA,并在98 ℃、50 ℃和37 ℃条件下进行逆转录操作,操作严格按照试剂盒说明书进行,待逆转录为cDNA 后进行RT-PCR 扩增。反应条件为:反应共进行40 个循环,其中65 ℃1 min,95 ℃15 s,95 ℃10 min。均采用GAPDH 作为内参,参考2-△△CT检测SREBP-1c、Akt、ACC、FAS的mRNA相对表达水平。

4.5、蛋白质印迹法 取200 mg 肝组织,滴入裂解液后提取总蛋白,采用BCA法进行蛋白浓度测定,并常规进行电泳分离等操作,完成后采用凝胶成像仪分析系统,以GAPDH 作为内参进行肝脏AMPK(AMPK/pAMPK)的蛋白相对表达水平的半定量分析。

5、统计学方法

采用SPSS 22.0 软件进行数据统计。正态分布的计量资料以(±s)表示,两两组间比较采用LSD-t检验,多组间比较采用方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1、各组小鼠HE染色结果

本实验结果显示,正常的肝组织以中央静脉为中心,肝细胞排列紧密,肝血窦与肝板排列形态规则,呈放射状,而模型组肝细胞形态不规则,且出现膨胀的状态,同时肝组织中存在较多脂肪空泡;结果显示,HFD+200PD 组肝组织排列紧密和脂肪空泡情况均优于HFD+100PD 组、HFD+50PD组、模型组,且HFD+100PD 组显著优于HFD+50PD 和模型组。

2、各组小鼠AMPK通路表达情况

HFD+200PD 组P-AMPK、AMPK 蛋白相对表达量显著高于HFD+100PD 组、HFD+50PD 组和模型组(均P<0.05),且HFD+100PD 组显著高于HFD+50PD 组和模型组,但4 组均显著低于NC组(均P<0.05),见表1。

表1 各组SPF级昆明雄性小鼠AMPK通路表达情况(± s,n=8)

表1 各组SPF级昆明雄性小鼠AMPK通路表达情况(± s,n=8)

注:NC 组采用普通饲料(能量比:脂肪20%,蛋白质60%,碳水化合物20%)喂养;高剂量组、中剂量组、低剂量组、模型组均采用高脂饲料喂养(编号D12492,能量比:脂肪60%,蛋白质20%,碳水化合物20%)+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水),并在12 周后各取1 只小鼠观察建模情况;确定建模成功后进行后续研究,既NC 组和模型组采用1 ml/100 g 生理盐水灌胃4 周,HFD+50PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水)+PD 50 mg/(kg·d)灌胃 干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 100 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 200 mg/(kg·d)灌 胃 干 预。PD 为 虎 杖 苷。与NC 组 比 较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05;与HFD+50PD 组比较,cP<0.05;与HFD+100PD组比较,dP<0.05

组别HFD+200PD组HFD+100PD组HFD+50PD组模型组NC组F值P值P-AMPK 0.89±0.02abcd 0.78±0.02abc 0.68±0.03a 0.53±0.12a 1.03±0.12 10.57<0.01 AMPK 0.84±0.02abcd 0.67±0.03abc 0.58±0.04a 0.47±0.06a 1.10±0.10 8.44<0.01

3、各组小鼠肝脏组织中脂质合成相关基因表达情况

HFD+200PD 组SREBP-1c、ACC、FAS mRNA 相对表达量显著低于HFD+100PD 组、HFD+50PD 组和模型组,而Akt mRNA显著高于HFD+100PD组、HFD+50PD组和模型组(均P<0.05),见表2。

表2 各组SPF级昆明雄性小鼠肝脏组织中脂质合成相关基因表达情况(± s,n=8)

表2 各组SPF级昆明雄性小鼠肝脏组织中脂质合成相关基因表达情况(± s,n=8)

注:NC 组采用普通饲料(能量比:脂肪20%,蛋白质60%,碳水化合物20%)喂养;高剂量组、中剂量组、低剂量组、模型组均采用高脂饲料喂养(编号D12492,能量比:脂肪60%,蛋白质20%,碳水化合物20%)+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水),并在12 周后各取1只小鼠观察建模情况;确定建模成功后进行后续研究,既NC 组和模型组采用1 ml/100 g 生理盐水灌胃4 周,HFD+50PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水)+PD 50 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 100 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 200 mg/(kg·d)灌胃干预。PD 为虎杖苷。与NC组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05;与HFD+50PD组比较,cP<0.05;与HFD+100PD组比较,dP<0.05

组别HFD+200PD组HFD+100PD组HFD+50PD组模型组NC组F值P值SREBP-1c mRNA 1.23±0.10abcd 1.45±0.08abc 1.67±0.11ab 2.21±0.14a 1.01±0.12 11.23<0.01 Akt mRNA 0.82±0.03abcd 0.68±0.03abc 0.51±0.02ab 0.32±0.06a 0.98±0.17 9.57<0.01 ACC mRNA 1.43±0.21abcd 1.79±0.18abc 2.28±0.13ab 2.87±0.18a 1.03±0.21 12.21<0.01 FAS mRNA 1.58±0.06abcd 1.95±0.08abc 2.25±0.11ab 2.91±0.11a 1.08±0.17 8.54<0.01

4、各组小鼠血清生化指标表达情况

HFD+200PD 组TC、TG 和LDL-C 表 达 量 显 著 低 于HFD+100PD、HFD+50PD 和模型组(均P<0.05),且HFD+100PD组显著低于HFD+50PD和模型组,但4组均显著高于NC组(均P<0.05),见表3。

表3 各组SPF级昆明雄性小鼠血清生化指标表达情况(mmol/L,± s,n=8)

表3 各组SPF级昆明雄性小鼠血清生化指标表达情况(mmol/L,± s,n=8)

注:NC 组采用普通饲料(能量比:脂肪20%,蛋白质60%,碳水化合物20%)喂养;高剂量组、中剂量组、低剂量组、模型组均采用高脂饲料喂养(编号D12492,能量比:脂肪60%,蛋白质20%,碳水化合物20%)+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水),并在12 周后各取1 只小鼠观察建模情况;确定建模成功后进行后续研究,既NC 组和模型组采用1 ml/100 g 生理盐水灌胃4 周,HFD+50PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(55%果糖+45%葡萄糖,配制成42 g/L 糖水)+PD 50 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 100 mg/(kg·d)灌胃干预;HFD+100PD 组给予高脂饲料+高糖饮水(比例同上)+PD 200 mg/(kg·d)灌胃干预。PD 为虎杖苷。与NC 组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05;与HFD+50PD 组比较,cP<0.05;与HFD+100PD组比较,dP<0.05

组别HFD+200PD组HFD+100PD组HFD+50PD组模型组NC组F值P值TC 5.24±0.17abcd 6.98±0.13abc 8.54±0.21ab 11.87±1.54a 3.89±0.12 8.67<0.01 TG 0.78±0.05abcd 1.10±0.01abc 1.35±0.11ab 1.87±0.21a 0.21±0.03 11.54<0.01 LDL-C 2.57±0.12abcd 2.67±0.12abc 2.98±0.21ab 4.65±0.45a 1.97±0.21 9.54<0.01

讨 论

祖国医学典籍中未见脂肪肝之名,依据疾病特点可归属于“肥气”“痞满”“痰浊”“胁痛”“积聚”等范畴[6]。《灵枢·百病始生》有载:“湿气不行,凝血蕴里而不散”;《素问·五常政大论》有载:“饮食自倍,肠胃乃伤”;《医学入门》有载:“善食厚味者生痰”;《临证指南医案·湿》有载:“阴之五宫,伤在五味”;痰瘀互结、湿热内蕴、痰浊内阻、肾气亏虚、肝失疏泄和脾失健运是本病的主要病机,而过食肥甘厚味致使肝脏脂肪沉积是本病的核心病因[7]。虎杖具有利湿、破瘀、清热等功效,典籍记载其在胁痛、黄疸和肥胖等疾病的治疗中效果卓越[8]。现代药理学研究发现,其主要活性成分PD 在保肝、降血脂方面具显著功效[9]。但其在NAFLD 患者肝脏脂质沉淀中的作用机制仍未被系统报道。

本实验结果显示:高脂饮食饲养16 周后,模型组、HFD+200PD 组、HFD+100PD 组、HFD+50PD 组血清TG、TC、LDL-C 水平均显著高于NC 组,提示NAFLD 小鼠模型构建成功。AMPK 信号通路是维持细胞能量稳态和调控肝脏脂质稳态的核心枢纽。AMPK 是由γ 亚基(38 kDa)、β 亚基(38 kDa)和α 亚基(63 kDa)组成的异源三聚体,其中β、γ为调节亚基,α 为催化亚基。研究证实,当机体出现热休克、缺血、缺氧、低血糖等应激并引起细胞供能不足后AMP 的表达随之上调,而过表达的可通过与γ亚基结合激活AMPK的表达。脂质沉积相关研究发现,AMPK 信号通路的激活可缓解高脂饮食引起的脂质沉积,如靶向调节AMPK 的磷酸化可抑制脂质沉积[10]、熊果酸可通过介导AMPK 信号通路的表达改善肝细胞的脂肪沉积[11]。本实验结果显示:HFD+200PD组P-AMPKα、AMPK蛋白表达水平均显著高于HFD+100PD 组、HFD+50PD 组和模型组,且HFD+100PD 组显著高于HFD+50PD 组模型组,但均低于NC 组,提示NAFLD 模型采用PD 干预后可靶向调节AMPK 信号通路的表达。SREBP-1c、Akt、ACC、FAS是参与调控机体脂质合成的重要基因。Kim 等[12]证实,SREBP-1c 的表达上调与脂肪肝发生、发展密切相关。朱艳萍等[13]证实,Akt 的磷酸化水平降低可继发调控下游信号分子表达,进而促进脂质沉积。戴江东等[14]发现,FAS 通路是参与介导NAFLD 脂质平衡代谢紊乱的重要信号源。龚美蓉等[15]发现,抑制ACC 的表达后可显著改善肥胖大鼠脂质沉淀现象。本次实验结果显示:HFD+200PD组SREBP-1c、FAS、ACC的mRNA 相对表达水平显著低于HFD+100PD 组、HFD+50PD 组和模型组,且HFD+100PD 组显著低于HFD+50PD 组和模型组,但均显著高于NC 组,而HFD+200PD 组Akt mRNA 水平显著高于HFD+100PD 组、HFD+50PD 组和模型组,提示PD 可通过调节脂质合成相关基因的表达改善NAFLD 小鼠肝脏脂质沉积情况。进一步分析肝组织HE 染色结果显示,HFD+200PD 组肝组织排列紧密和脂肪空泡情况均优于HFD+100PD组、HFD+50PD组和模型组,且HFD+100PD组显著优于HFD+50PD组和模型组,证实PD治疗可显著改善NAFLD小鼠的肝脏脂质沉积,且药效呈现剂量依赖性,即给予小鼠较大剂量灌胃可显著增加疗效。

综上所述,非酒精性脂肪肝采用PD 治疗后可显著改善肝脏脂质沉积现象,且增加服药剂量可显著提升疗效,其机制可能与靶向调节AMPK 信号通路的激活和抑制相关脂质合成因子表达有关。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

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