论文部分内容阅读
背景肥胖症(obesity)是体内脂肪分布过多和(或)分布异常所引起的慢性代谢性疾病。肥胖症与高血压、冠心病、2型糖尿病、血脂异常、睡眠呼吸暂停等多种疾病的发生密切相关。国际肥胖特别工作组(TOTF)指出,肥胖将成为新世纪威胁人类健康和生活质量的最大杀手。因此,积极防治肥胖对于改善人类健康和提升生活质量至关重要。小檗碱(Berberine,BBR)是从黄连中提取的一种异喹啉生物碱,其价格便宜、毒副作用小,同时具有抗炎、抗氧化、降血糖、降血脂等多种药理作用,是治疗肥胖和糖尿病及其并发症的一种有潜力的药物。胰升糖素样肽1(Glucagon-Like Peptide-1,GLP-1)主要由肠道L细胞产生,具有抑制食欲、减轻体重、促进胰岛素分泌、刺激胰岛β细胞新生与增殖等作用,在肥胖和2型糖尿病的治疗中发挥重要作用。既往研究发现,BBR通过促进肠道L细胞GLP-1的合成和分泌发挥降血糖、降血脂作用,然而其具体机制尚不清楚。微小RNAs(microRNAs,miRNAs)是一类非编码小RNA,其可与靶基因mRNA 3’端非翻译区(3’-untranslatedregion,3’UTR)结合,通过促进 mRNA 降解或阻断蛋白翻译调控靶基因表达,从而调控机体病理生理过程。研究发现,miR-106b通过激活Wnt/β-catenin通路介导肝细胞癌增殖。BBR通过下调miR-106b抑制糖尿病小鼠胰岛β细胞的氧化应激反应,进而延缓糖尿病进展。有研究显示,β-catenin/TCF4通路在肠道L细胞GLP-1分泌的过程中发挥重要作用。本课题组采用生物信息学软件分析发现,在肠道L细胞株(STC-1细胞)中,miR-106b与TCF4的3’UTR区域存在结合位点。因此,本研究推测,BBR通过调控miR-106b/β-catenin/TCF4信号通路促进肠道L细胞GLP-1分泌,进而改善高脂饮食诱导肥胖小鼠(DIO小鼠)的糖脂代谢紊乱。目的探讨BBR对高脂饮食诱导肥胖小鼠小肠道L细胞GLP-1分泌的影响及其作用机制。方法1、体内实验:将8周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为四组(n=10):对照组(Con)、高脂饮食组(HFD)、小檗碱组(Berberine)和小檗碱+miR-106b过表达组(Berberine&mimic)。Con组以普通饲料喂养12周;HFD组以高脂饲料喂养12周;Berberine组以高脂饲料喂养12周,同时从第5周开始经口服给药BBR(100 mg/kg/d);Berberine&mimic组以高脂饲料喂养12周,同时从第5周开始经口服给药BBR(100 mg/kg/d),并通过腹腔注射miR-106b-mimic腺病毒(7.5 mg/kg)。分别于0、4、8、12周测定小鼠体重。12周后处死小鼠,取血清和结肠组织标本进行后续检测。检测小鼠血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)浓度。糖耐量试验(GTT)和胰岛素耐量试验(ITT)检测小鼠血浆葡萄糖水平。酶联免疫吸附试验(ELISA)检测小鼠血清GLP-1和胰岛素水平。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测 miR-106b、TCF4 和 β-catenin mRNA 的表达水平。Western blot检测TCF4和β-catenin的蛋白水平。2.体外实验:将STC-1细胞分为空白对照组(Blank)、小檗碱组(Berberine,10OμM BBR)、si-NC 组(100μM BBR+si-NC 转染)、si-TCF4 组(100μM BBR+si-TCF4 转染)、Berberine&mimic 组(100μM BBR+miR-106b mimic 转染)、mimic-NC 组(mimic-NC 转染)、miR-106b mimic 组(miR-106b mimic 转染)、inhibitor-NC 组(inhibitor-NC 转染)和 miR-106b inhibitor 组(miR-106b inhibitor转染)。qRT-PCR 检测 miR-106b、TCF4 和 β-cateninmRNA 的表达水平。Western blot检测TCF4和β-catenin的蛋白水平。ELISA检测GLP-1的产生水平。双荧光素酶报告基因检测评估miR-106b对TCF4荧光素酶活性的影响。甲基化特异性PCR(MS-PCR)检测miR-106b的甲基化水平。结果(1)BBR 对 DIO 小鼠 GLP-1 产生以及 miR-106b、β-catenin 和 TCF4 表达的影响:与Con组相比,HFD组小鼠体重增加,血清TG、TC浓度和LDL-C/HDL-C比值升高,血浆葡萄糖和胰岛素水平升高,血清和结肠组织中GLP-1分泌水平降低,结肠组织中miR-106b表达水平升高、TCF4和β-catenin的mRNA和蛋白水平降低(均P<0.05)。与HFD组相比,Berberine组小鼠体重降低,血清TG、TC浓度和LDL-C/HDL-C 比值降低,血浆葡萄糖水平和胰岛素水平降低,血清和结肠组织GLP-1分泌水平升高,结肠组织中miR-106b表达水平降低、TCF4和β-catenin的mRNA和蛋白水平升高(均P<0.05)。Pearson相关性分析结果显示,小鼠结肠组织中TCF4与miR-106b表达呈负相关(r=-0.9087,P=0.0003)。(2)si-TCF4对BBR干预的STC-1细胞中GLP-1产生和miR-106b表达的影响:与Blank或si-NC组相比,si-TCF4组TCF4 mRNA表达水平显著下降(均P<0.05)。与 Blank 组相比,Berberine 组 miR-106b 表达水平降低,TCF4 和 β-catenin的mRNA和蛋白表达水平升高,GLP-1分泌水平升高(均P<0.05)。与Berberine组相比,si-TCF4组miR-106b的表达水平无明显变化(P>0.05),TCF4和β-catenin的mRNA和蛋白表达水平降低,GLP-1分泌水平降低(均P<0.05)。(3)miR-106b过表达对BBR干预的STC-1细胞中GLP-1产生及TCF4和β-catenin 表达的影响:与 Blank 或 mimic-NC 组相比,miR-106b-mimic 组 miR-106b表达水平显著升高(P<0.05)。与Blank组相比,Berberine组miR-106b表达水平降低,TCF4和β-catenin的mRNA和蛋白表达水平升高,GLP-1分泌水平升高(均 P<0.05)。与 Berberine 组相比,Berberine&mimic 组 miR-106b 表达水平升高,TCF4和β-catenin的mRNA和蛋白表达水平降低,GLP-1分泌水平降低(均P<0.05)。(4)miR-106b 靶向调控 TCF4 的表达:与 mimic-NC 组相比,miR-106b-mimic组TCF4的mRNA和蛋白水平降低,β-catenin的蛋白水平降低(均P<0.05)。与inhibitor-NC 组相比,miR-106b-inhibitor 组 TCF4 的 mRNA 和蛋白水平升高,β-catenin的蛋白水平升高(均P<0.05)。生物信息学在线预测软件结果显示,miR-106b与TCF4的3UTR区域之间存在结合位点。双荧光素酶报告基因检测结果显示,在293T细胞中,与control组相比,miR-106b mimic和TCF4-WT共转染组TCF4-3’UTR的荧光素酶活性降低(P<0.05)。与miR-106b和TCF4-WT共转染组相比,miR-106b mimic和TCF4-MUT共转染组荧光素酶活性升高(P<0.05)。CpG岛生物信息学分析表明,miR-106b启动子区域存在CpG岛。MS-PCR结果显示,与Con组相比,Berberine组miR-106b的甲基化水平明显升高(P<0.05)。(5)体内实验验证BBR通过调控miR-106b/β-catenin/TCF4信号通路促进肠L细胞GLP-1分泌:与HFD组相比,Berberine组小鼠体重减轻、血清TG、TC浓度和LDL-C/HDL-C比值降低,血浆葡萄糖和胰岛素水平降低,血清和结肠组织GLP-1分泌水平升高,结肠组织中miR-106b表达水平降低、TCF4和β-catenin 的 mRNA 和蛋白水平升高(均 P<0.05)。与 Berberine 组相比,Berberine&mimic组小鼠小鼠体重增加、血清TG、TC浓度和LDL-C/HDL-C比值升高,血浆葡萄糖和胰岛素水平升高,血清和结肠组织GLP-1分泌水平降低,结肠组织中miR-106b表达水平升高、TCF4和β-catenin的mRNA和蛋白水平降低(均P<0.05)。结论BBR可能通过提高miR-106b的甲基化水平来抑制其表达,进而激活β-catenin/TCF4信号通路,促进肠道L细胞GLP-1分泌,改善DIO小鼠糖脂代谢紊乱。