降血脂鹰嘴豆肽中关键活性成分筛选及分子机制研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong484
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目前,高脂血症已是全球常见疾病,与脂肪肝、肥胖和心血管疾病等密切相关,严重危害人们的身体健康。本实验室前期研究初步发现鹰嘴豆肽(ChPs)具有降脂活性,但是其作用机制尚不明确。本文采用胆固醇胆汁胶束实验、HepG2细胞实验、3T3-L1前脂肪细胞实验、去势雌性大鼠模型和高脂饲料大鼠模型等,并借助计算机药效团虚拟筛选和分子对接技术,系统考察了 ChPs的体内外降脂活性,并筛选出了具有降脂活性的五肽VFVRN,进一步探究了其降脂活性和作用机制。以期从细胞水平、整体动物及分子水平研究ChPs的降脂活性和作用机制。主要研究结果如下:1、ChPs体外降脂活性考察Mw<1 kDa、1-3 kDa、3-5 kDa、5-6 kDa各个级分鹰嘴豆肽均具有抑制胆固醇胶束中胆固醇溶解度的活性。其中以Mw<1 kDa,1-3 kDa分子量较小的级分活性最好,5 mg/mL的Mw<1 kDa,1-3 kDa级分ChPs对胆固醇胶束中胆固醇溶解度的抑制率分别显著达到了 62.16%和63.44%(P<0.05)。Mw<1 kDa、1-3 kDa、3-5 kDa、<5 kDa四个级分的鹰嘴豆肽均能显著抑制HepG2细胞中胆固醇和甘油三酯的合成,并促进HepG2细胞摄取细胞外的胆固醇;Mw<1 kDa、1-3 kDa、3-5 kDa三个级分的鹰嘴豆肽均能促进3T3-L1前脂肪细胞凋亡以抑制其增殖。5 mg/mL的Mw<1 kDa级分ChPs处理HepG2细胞24 h,将细胞内胆固醇含量降低了 30.43%;经1 mg/mL的相对分子质量1-3 kDa级分的ChPs处理48 h,能使3T3-L1前脂肪细胞的凋亡率达到47.14%(P<0.05)。2、ChPs对于高脂饲料模型鼠和雌性去势模型鼠降脂活性作用及机理研究ChPs能显著改善高脂饲料导致的高脂血症Wistar大鼠和去势后由于雌激素缺乏导致的雌性SD大鼠体内脂质代谢紊乱病症。三个剂量的ChPs(50、100和200 mg/kg bw)均能显著降低高脂饲料模型Wistar大鼠的血液中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平,显著提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平,显著降低其动脉粥样硬化指数(AI)(P<0.05)。三个剂量ChPs(50、100和200 mg/kg bw)均能改善肝脏中脂蛋白的代谢,显著降低了肝脏中载脂蛋白B(ApoB)、HDL-C和LDL-C的水平,并能显著提升肝脏中胆汁酸(TBA)的合成;还能促进粪便中TC和TBA的排出(P<0.05)。三个剂量的ChPs都能显著改善去势雌性大鼠血脂和肝脏脂质水平。显著降低了血液中TC、TG和LDL-C水平,提高其HDL-C水平;显著降低了肝脏中TC和TG水平;并促进了粪便中TC、TG和TBA的排出;并能显著降低去势雌性大鼠体重和腹部脂肪的质量(P<0.05)。高脂饲料大鼠模型中,三个剂量的ChPs(50、100和200mg/kgbw)均显著下调大鼠肝脏中固醇调节元件结合蛋白-2(SREBP-2)蛋白的表达,上调低密度脂蛋白受体(LDLR)和过氧化物酶增殖体激活受体α(PPARα)蛋白的表达(P<0.05),并抑制HMG-CoA还原酶(HMGR)和脂肪酸合酶(FAS)的活性,从而发挥其降脂作用。在去势SD雌性大鼠模型中,三个剂量的ChPs(50、100和200 mg/kg bw)能通过上调大鼠肝脏中雌激素受体α(ERα)和ERβ的表达,从而调节其下游脂质代谢相关蛋白,显著上调肝X受体α(LXRα)的表达,下调过氧化物酶增殖体激活受体γ(PPARγ)和固醇调节元件结合蛋白-1c(SREBP-1c)的表达,同时抑制了 HMGR和FAS酶的活性,使脂质代谢紊乱得以改善。3、ChPs中降脂活性肽段的鉴定及作用机理探究通过液质联用获得的质谱信息,解析出了 ChPs中存在的部分肽段。利用SYBYL-X2.0软件的药效团功能,构建了药效团模型并对解析出的ChPs肽段进行虚拟筛选,将得分最高的四条肽段进行人工合成,通过HepG2细胞和3T3-L1前脂肪细胞实验,发现其中VFVRN降脂活性最高。通过分子对接发现,VFVRN能与HMGR酶活性口袋中的C561,R590,S684,K691,K735,N755氨基酸残基以氢键发生相互作用,其中S684、K691等氨基酸残基位于HMGR酶的关键催化位点682-694位的氨基酸残基区域内,VFVRN占据了此活性位点。在 HepG2 细胞实验中,0.5 mmol/L 的 VFVRN 能显著下调 SREBP-1c、SREBP-2、LXRα和HMGR蛋白的表达,从而抑制了细胞内脂质的合成。经3 mmol/L的VFVRN处理3T3-L1前脂肪细胞24 h后,其凋亡细胞比例达到38.52%。通过Western blotting实验发现,VFVRN能下调Bcl-2蛋白的表达,上调Bax和Caspase-3蛋白的表达,从而促进了 3T3-L1前脂肪细胞的凋亡,抑制其分化为脂肪细胞。4、五肽VFVRN在高脂饲料小鼠模型中的降脂活性及作用机理源于ChPs的五肽——VFVRN(10、50mg/kg bw)能显著改善高脂饲料导致高脂血症C57BL/6小鼠的血脂水平,显著降低了小鼠血液中TC、TG和LDL-C水平,提高了 HDL-C水平,降低了 AI指数;减少脂质在肝脏中的沉积,显著降低了肝脏中TC和TG水平,提高了肝脏TBA水平,并减少了肝脏中HDL-C和LDL-C的水平;促进胆固醇通过肠道直接排出,提高了粪便中TC和TG排出;还能显著降低小鼠腹部脂肪的质量。进一步通过Western blotting实验发现,VFVRN能显著调节肝脏中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路,使体内的脂质代谢紊乱状况得以改善。VFVRN能上调小鼠肝脏中磷酸化的腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)、LDLR、PPARα、LXRα和胆固醇-7α羟化酶(CYP7A1)蛋白的表达,下调SREBP-1c、SREBP-2、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、FAS和HMGR蛋白的表达。除了肝脏,VFVRN还在体内其他组织内,对脂质有调控作用。VFVRN能上调小鼠肠道中三磷酸腺苷结合盒转运体G5、G8(ABCG5/8)和LXRα蛋白的表达,促进胆固醇的排出并抑制肠道对胆固醇的吸收;在脂肪组织中,VFVRN可以上调PPARα和PPARγ蛋白的表达,抑制脂肪组织的生长和脂质的沉积。在上述测定的体内脂质水平和蛋白表达中,VFVRN对腹部脂肪组织质量、血液AI值、肝脏中LXRα、PPARα和脂肪合成相关酶FAS、ACC等指标的调节效果与同剂量的洛伐他汀大致相当或甚至优于后者。
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