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目的:
银杏叶提取物(Ginkgo biloba Leaf Extract,GBE),来源于银杏科植物银杏的干燥叶提取物,具有定喘止咳、活血化瘀、改善记忆等多种显著的药理作用。此外,近年来新发现GBE可降低肝脏中的脂质沉积。肝细胞内脂肪变性和过度沉积是非酒精性脂肪肝(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的主要病理特征。我们前期研究发现GBE及其主要黄酮类活性成分槲皮素、山奈酚及异鼠李素可改善肝脏及肝细胞中脂质沉积,同时显著促进脂肪酸氧化关键酶肉毒碱棕榈酰基转移酶1A(Carnitine paimitoyltransferase 1a,CPT1A)的表达,而CPT1A在脂质代谢和NAFLD发展过程中发挥重要作用。本研究对银杏叶提取物及其活性成分如何调节CPT1A基因的分子机制进行了深入探讨,为其降脂机制的阐述和后续药物的开发提供了科学依据。
方法:
1.构建针对CPT1A基因的shRNA载体,转染至HepG2细胞中,观察细胞内CPT1A表达水平变化,确认干扰效率。同时用GBE及其黄酮类成分处理空载体和shRNA载体转染的HepG2细胞,观察药物对CPT1A在mRNA和蛋白水平的调节以及对细胞内甘油三酯含量的影响。
2.对CPT1A基因序列进行生物信息学分析确定可能的启动子区,构建质粒并结合启动子分段实验确定GBE及其黄酮类成分促进CPT1A基因转录的启动子活性区域。进而对活性区域进行转录因子序列分析并通过点突变实验确定影响药物效应的主要活性位点。
3.通过凝胶电泳迁移率实验(EMSA)观察Sp1转录因子和CPT1A基凶启动子区的结合活性,并利用染色质免疫共沉淀实验(ChIP)研究GBE及其黄酮类成分对细胞内Sp1和CPT1A基因启动子区结合情况的影响。
结果:
1.RNA干扰实验发现内源性CPT1A基因表达被沉默后,细胞内甘油三酯的含量显著增高;并导致GBE、槲皮素、山奈酚及异鼠李素对CPT1A的调节作用丧失。同时药物的降脂效应受到了明显影响。
2.GBE促进CPT1A基因转录活性的启动子活性位点位于转录起始点上游-50~-5 nt区域。该区域中存在两个重要的Sp1转录因子结合位点,其中a位点对GBE效应的发挥具有更关键的作用,且在GBE三种黄酮类活性成分中有相似结果。
3.GBE促进Sp1转录因子与CPT1A启动子区域的结合。凝胶电泳迁移率实验(EMSA)首先证实了启动子-50~-5区域中Sp1结合位点序列与SP1的结合,进一步染色质免疫共沉淀ChIP实验则共同证明了GBE在细胞内促进了Sp1和该段区域的结合。研究同样发现槲皮素、山奈酚及异鼠李素亦可通过相同机制进行调节,其中以山奈酚和异鼠李素作用最强。
结论:
银杏叶提取物GBE及其黄酮类成分(槲皮素、山奈酚和异鼠李素)可通过促进Spi转录因子和CPT1A基因启动子区域结合进而增强CPT1A转录活性促进其表达,进一步影响脂肪酸代谢过程,发挥降脂效应。