白藜芦醇通过介导组蛋白去乙酰化酶4改善内质网应激诱导的肝脏胰岛素抵抗

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zcat16
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
2型糖尿病全球范围内的流行,是公共卫生最大的难题之一.而胰岛素抵抗作为2型糖尿病的发病基础,参与了疾病的发生、进展,尽早地干预胰岛素抵抗、阻止其发展显得尤为重要.而内质网应激是胰岛素抵抗的发病机制之一,干扰了胰岛素信号通路的传导.白藜芦醇(Resveratrol, Rev)作为一种多酚类植物抗毒素,存在于多种水果和植物中,是饮食的重要成分,在动脉粥样硬化、癌症、衰老等多种疾病中发挥有益作用,其能够在一定程度上降低血糖水平也得到逐步证实,有研究显示白藜芦醇通过激活沉默信息调节因子2相关酶1(Silent mating type information regulation 2 homolog 1,Sirt1)和AMP依赖的蛋白激酶(Adenosine 5-monophosphate-activatedprotein kinase,AMPK)发挥作用.组蛋白去乙酰化酶4(Histone deacetylase 4,HDAC4)与Sirt1同为去乙酰化酶家族成员,且近年来有研究证明HDAC4与糖脂代谢有一定的关系,但白藜芦醇是否是HDAC4的激动剂目前尚未有研究证实.同时,该多酚是否能够通过减轻内质网应激,从而改善胰岛素敏感性发挥降低血糖的作用,目前也尚不明确.在胰岛素抵抗、2型糖尿病的治疗中,限制饮食、增强运动或降糖药物的使用,效果并不理想且患者长期依从性较差,通过含有白藜芦醇等在内的饮食成分协助治疗,成为当前研究的热门方向之一.因此,本研究拟通过建立体内(动物)和体外(细胞)胰岛素抵抗模型,探讨白藜芦醇是否能够减轻内质网应激,改善胰岛素敏感性,并进一步探讨HDAC4是否能够介导白藜芦醇发挥对内质网应激和胰岛素敏感性的有益作用,为代谢综合征的预防和治疗提供新思路.
  第一部分白藜芦醇对胰岛素抵抗小鼠血清学及肝脏形态学的影响
  目的:通过高脂饮食喂养C57BL/6J小鼠,建立胰岛素抵抗模型,验证白藜芦醇对血糖、血脂、胰岛素敏感性及肝脏病理形态学的影响.
  方法:
  C57BL/6J小鼠随机分为对照组(Con)和高脂组(HFD).8周末,行腹腔注射糖耐量实验(IPGTT),评估胰岛素抵抗模型的建立,将HFD组小鼠随机抽取10只作为高脂+白藜芦醇组(HFD+Rev),HFD+Rev组给予白藜芦醇60mg/kg/d灌胃,Con和HFD组给予相应体积的0.9%氯化钠溶液灌胃.干预12周后,测空腹血糖,留取血清和肝脏组织标本,用生化法测得小鼠血脂,用酶联免疫吸附实验法测得胰岛素水平.H&E染色和油红O染色观察肝脏组织形态学变化.
  结果:
  1.高脂饮食诱导小鼠胰岛素抵抗模型的建立
  高脂饮食干预从第2周起,HFD组较Con组小鼠体重明显升高,有统计学意义.8周末行IPGTT试验,HFD组较Con组小鼠在0min、30min、60min、120min血糖水平显著升高,且葡萄糖曲线下面积显著增加,表明胰岛素抵抗模型成功建立.
  2.白藜芦醇干预12周各组小鼠一般指标的变化
  HFD组体重较Con组显著增加,而白藜芦醇干预后,体重未有明显变化.与Con组相比,HFD组的小鼠空腹血糖明显升高,而HFD+Rev组空腹血糖较HFD组明显降低,差异有统计学意义.高脂喂养的小鼠胰岛素水平较Con明显升高,而白藜芦醇未对胰岛素水平产生显著影响.HFD组QUICKI值较Con组明显降低,白藜芦醇干预后,QUICKI值显著升高,说明白藜芦醇对小鼠整体胰岛素敏感性有明显的改善作用.
  3.各组小鼠血脂水平比较
  较Con组相比,HFD组TC、LDL水平显著升高,白藜芦醇干预12周后,TC水平显著降低,LDL水平未有明显变化,余指标在三组间无明显差异,结果表明白藜芦醇能够在一定程度上降低血脂水平.
  4.各组小鼠肝脏组织形态学比较
  H&E染色中Con组的肝细胞未见脂滴空泡.HFD组的肝细胞结构紊乱、肿胀,胞浆内可见大小不等的脂滴空泡.白藜芦醇干预后肝细胞形态有所好转,脂滴减少.油红O染色:Con组红色脂滴较少,HFD组可见大量红色的脂滴沉积,HFD+Rev组的脂滴数量介于Con组和HFD组之间.
  小结:白藜芦醇能够在一定程度上降低胰岛素抵抗小鼠的血糖、血脂,改善其整体的胰岛素敏感性,
  第二部分白藜芦醇对小鼠肝脏内质网应激、胰岛素抵抗及HDAC4的影响
  目的:通过对小鼠肝脏内质网应激和胰岛素信号通路相关蛋白的研究,探讨白藜芦醇是否能够改善高脂诱导胰岛素抵抗小鼠的肝脏内质网应激和胰岛素敏感性,以及对HDAC表达的影响.
  方法:
  通过实时聚合酶链反应(RT-PCR)和蛋白质印迹法(Western blot)检测:胰岛素信号通路Akt、GSK-3β及其磷酸化水平,内质网应激通路TRIB3、ATF-4、PERK、p-PERK、ATF-6,以及HDAC4及其磷酸化水平.
  结果:
  1.小鼠肝脏胰岛素信号通路相关蛋白变化
  各组间Akt、GSK-3β总蛋白的表达无差异.HFD组小鼠肝脏Akt、GSK-3β磷酸化水平明显降低,HFD+Rev组的p-Akt(Ser 473)、p-GSK-3β(Ser 9)水平显著增加,表明白藜芦醇改善了胰岛素抵抗,增加了葡萄糖的利用.
  2.小鼠肝脏内质网应激相关基因mRNA水平比较
  HFD组小鼠肝脏TRIB3和ATF-4的mRNA水平较Con组明显增加,ATF-6mRNA水平明显下降,差异有统计学意义.白藜芦醇干预12周,TRIB3、ATF-4的mRNA水平显著下降,而ATF-6水平显著升高.三组间PERK水平无明显差异.结果表明高脂饮食喂养的小鼠内质网应激水平增加,在白藜芦醇的干预下,内质网应激有所缓解.
  3.小鼠肝脏内质网应激相关蛋白表达的比较
  和Con组相比,HFD组小鼠肝脏ATF-4、TRIB3蛋白表达水平显著增加,白藜芦醇降低了这两种蛋白的水平.三组间总的PERK水平无差异,HFD组较Con组PERK的磷酸化水平升高,白藜芦醇干预后降低了其水平.高脂喂养的小鼠ATF-6水平较普食喂养的小鼠明显下降,HFD+Rev组增加了该蛋白的水平.结果表明白藜芦醇减轻了高脂喂养诱导的胰岛素抵抗小鼠的内质网应激.
  4.小鼠肝脏HDAC4蛋白及其磷酸化水平的变化
  各组小鼠肝脏中总的HDAC4水平表达无差异,HFD组p-HDAC4水平较Con组相比显著降低,白藜芦醇干预12周,其磷酸化水平明显升高.
  小结:白藜芦醇减轻了高脂饮食诱导的胰岛素抵抗小鼠的肝脏内质网应激,改善了肝脏的胰岛素敏感性.白藜芦醇增加了HDAC4磷酸化表达水平.
  第三部分不同浓度的白藜芦醇对HepG2细胞内质网应激、胰岛素抵抗的的的的以及HDAC4核质转位的影响
  目的:通过利用棕榈酸干预建立HepG2细胞的胰岛素抵抗模型,在细胞水平上探讨不同浓度的白藜芦醇对HepG2细胞内质网应激、胰岛素抵抗以及HDAC4的表达影响,同时进一步探讨白藜芦醇对HDAC4核质转位的影响.
  方法:
  用0.25mmol/L的棕榈酸(PA)干预HepG2细胞,于干预的0h、12h、24h,测定培养基中的葡萄糖含量,评估胰岛素抵抗模型的建立.将PA干预24h后的细胞油红O染色.不同浓度的白藜芦醇:100μM、50μM、20μM干预细胞,24h后计算细胞存活率.将HepG2细胞分为对照组(Con)、PA干预组(PA)、PA+Rev100μM组(PA+Rev100)、PA+Rev50μM组(PA+Rev50)、PA+Rev20μM组(PA+Rev20).24h后部分细胞给予胰岛素,40min后提取总蛋白、胞核蛋白、胞浆蛋白,进行westernblot检测内质网应激、胰岛素信号通路相关蛋白,HDAC4和磷酸化水平以及HDAC4在细胞核、细胞质的表达.用20μM白藜芦醇干预细胞,通过细胞免疫荧光法探讨HDAC4的核质转位.
  结果:
  1.细胞胰岛素抵抗模型的建立
  于PA干预的0h和12h,两组培养基中的葡萄糖浓度无差异.于24h处PA组较Con组培养基中的葡萄糖浓度明显增加,差异有统计学意义,提示胰岛素抵抗模型建立成功.
  2.油红O染色
  Con组HepG2细胞胞浆呈淡蓝色,PA组可见大量红色脂滴,提示HepG2细胞脂质沉积,成功建立胰岛素抵抗模型.
  3.白藜芦醇细胞毒性实验
  Con组细胞存活率为91.34%,白藜芦醇浓度为100μM、50μM、20μM时,干预24h后细胞存活率分别为44.32%、65.83%、83.01%,提示高浓度的白藜芦醇对细胞具有杀伤作用.
  4.细胞水平胰岛素信号通路蛋白变化
  PA干预HepG2细胞24h后,Akt和GSK-3β的磷酸化水平明显降低,100μM和50μM浓度的白藜芦醇作用下,二者磷酸化水平较PA组无差异或高于PA组,而20μM浓度的白藜芦醇显著提高了p-Akt(Ser 473)和p-GSK-3β(Ser 9)表达水平,提示相对低浓度的白藜芦醇对胰岛素信号通路发挥有益作用.
  5.细胞水平内质网应激通路蛋白变化
  和Con组相比,PA组内质网应激相关蛋白表达变化同动物模型,提示PA使内质网应激加重.较PA组相比,100μM和50μM的白藜芦醇加重了内质网应激或对其没有影响.20μM的白藜芦醇作用下,较PA组相比,p-PERK、ATF-4、TRIB3表达明显降低,ATF-6表达明显增加,提示相对较低浓度的白藜芦醇减轻了内质网应激,继而对下游通路发挥有益作用.
  6.不同浓度白藜芦醇对HDAC4表达的影响
  各组间HDAC4的表达无差异,PA干预后其磷酸化水平显著下降,100μM和50μM浓度的白藜芦醇干预下,p-HDAC4进一步下降或无变化,而20μM的白藜芦醇使其水平显著增加.PA使HDAC4在细胞核的表达水平增加,而其在细胞质的表达水平下降.在相对高浓度的白藜芦醇作用下,核、质HDAC4的表达与PA趋势一致,且变化更明显.20μM浓度白藜芦醇干预后,较PA组相比,细胞核中HDAC4表达显著减少,细胞质中HDAC4表达显著增加.
  7.白藜芦醇对HDAC4核质转位的影响
  在PA作用下,细胞核中HDAC4表达增加的同时细胞质中HDAC4的表达下降,表明胰岛素抵抗状态下细胞质中的HDAC4易位到细胞核中.而在20μM白藜芦醇干预后,HDAC4在胞核中表达减少,在胞质中表达增加,即白藜芦醇促进了HDAC4从细胞核到细胞质的转位.
  小结:不同浓度的白藜芦醇对细胞的作用不同,相对低浓度的白藜芦醇改善了HepG2细胞的胰岛素抵抗,减轻了内质网应激程度,同时增加了HDAC4的磷酸化水平,并促进了HDAC4从细胞核到细胞质的转位从而发挥有益作用.
  第四部分敲低HDAC4后白藜芦醇对胰岛素抵抗下内质网应激的影响
  目的:在细胞水平上,用siRNA敲低HDAC4,进一步探讨HDAC4是否介导了白藜芦醇减轻肝脏内质网应激的过程.
  方法:
  用siRNA转染细胞,应用RT-PCR和westernblot检测转染后HDAC4的mRNA和蛋白水平,评估转染效率.将HepG2细胞分为:对照组(Con)、PA干预组(PA)、PA+Rev20μM组(PA+Rev)、PA+Rev20μM+HDAC4-阴性对照组(siRNA-NC)、PA+Rev20μM+HDAC4-敲低组(siRNA-HDAC4).转染过程同前.转染24h后,给予相应组PA和白藜芦醇,干预24h提取蛋白,westernblot同前.
  结果:
  1.转染的效率
  转染组的HDAC4的mRNA和蛋白水平较空白对照组显著降低,说明转染效率可.
  2.敲低HDAC4后内质网应激相关指标的表达
  与Con组相比,PA组ATF-4、p-PERK、TRIB3表达明显升高,ATF-6表达明显降低,差异有统计学意义.白藜芦醇干预后,ATF-4、p-PERK、TRIB3表达显著升高,ATF-6表达显著降低.敲除HDAC4后,ATF-4、p-PERK、ATF-6的表达较PA组未有明显改善,TRIB3较PA组显著降低,说明白藜芦醇可能是通过HDAC4的介导发挥对内质网应激的有益作用.
  小结:敲低HDAC4后,白藜芦醇未能显著改善胰岛素抵抗状态下的内质网应激,说明HDAC4介导了白藜芦醇减轻内质网应激的过程.
  结论:
  1.白藜芦醇能够降低胰岛素抵抗小鼠的血糖和血脂水平,改善整体胰岛素的敏感性.
  2.在动物模型和细胞模型上证实,白藜芦醇能够减轻肝脏(或肝细胞)的内质网应激程度,从而提高胰岛素敏感性.
  3.白藜芦醇增加了HDAC4磷酸化水平,促进了HDAC4从细胞核到细胞质的转位.
  4.通过敲低HDAC4,进一步证实了白藜芦醇对肝脏内质网应激和胰岛素敏感性的影响,是通过HDAC4介导的.
其他文献
期刊
报纸
  本文主要探讨了恶性肿瘤患者CDCD调节性T细胞上调及其对细胞治疗的影响,第一部分、介绍了乳腺癌患者CD4+CD25+调节性T细胞监测及意义,经研究发现,乳腺癌患者外周血和肿瘤浸润淋巴结中CD4+CD25+调节性T细胞数量升高,该类细胞在肿瘤进展以及免疫抑制等方面具有一定作用,有效调控该类细胞的数量和功能有助于提高肿瘤免疫治疗的效果。第二部分为肿瘤患者CD4+CD25+调节性T细胞上调机制初探,
学位
期刊
期刊
期刊
阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)是一种与年龄相关的神经退行性疾病,主要表现为认知功能的进行性衰退。认知功能障碍给AD患者带来严重困扰,给整个家庭和社会带来沉重的负担。AD主要以家族性(familial AD,fAD)和散发性(sporadic AD,sAD)两种形式存在。95%的AD患者为散发性,多发生在65岁及以上人群,受到多种因素的共同作用,其中衰老是主要的非遗传危险
学位
骨质疏松症(Osteoporosis, OP)是一种以骨量降低,骨组织微结构破坏,导致骨脆性增加,易发生骨折为特征的全身性代谢性骨病。随着人口老龄化进展,骨质疏松症发病率逐年上升,骨折风险增加,尤其合并糖尿病,一旦骨折,患者生活质量将进一步降低。骨质疏松症的发病机制涉及组织、细胞及分子水平的某些改变,相关信号转导犹如疾病的“总开关”,将多种内分泌、神经内分泌、炎症或机械应激串联放大。从细胞水平上看
2型糖尿病(Type2 Diabetes Mellitus,T2DM)是一种人类常见的代谢紊乱综合征,是由于异常的胰岛素分泌和/或作用引起,以高血糖为主要特征,并且近年来T2DM发病率呈逐渐上升趋势。大量实验结果表明T2DM患者常伴有不同程度的认知功能损害,如学习和记忆障碍,运动效率降低和注意力下降等。DM相关的认知功能下降因其对DM患者的有害影响而越来越受到关注,然而,预防这种病变的临床干预措施
学位
期刊