基于SCAP/SREBP-2通路介导的胆固醇代谢及炎症反应探讨电针对高脂血症大鼠的影响

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目的
  高脂血症(hyperlipidemia,HLP)通常由营养过剩引起,其特征为脂质代谢紊乱。长期高脂血症,周围组织中异常的脂质蓄积,会导致肝脂肪变性、动脉粥样硬化、胰岛素抵抗等病理改变。因而调节脂质代谢相关基因表达在高脂血症的治疗中至关重要。SREBP-2是脂代谢中胆固醇代谢的关键调控因子,受SCAP激活后,进入核内调控靶基因HMGCR、PCSK9的表达。此外,SCAP/SREBP2能够促进炎症反应。SCAP/SREBP2可促进NLRP3炎性体激活,NLRP3激活后将炎症因子IL-1β和IL-18前体切割成成熟形式,从而诱导炎症反应。本实验以高脂血症大鼠为研究对象,通过观察电针对高脂血症大鼠SCAP、SREBP-2表达水平及其下游胆固醇代谢靶基因HMGCR、PCSK9和炎症反应相关靶基因NLRP3及其下游炎症因子IL-1β、IL-18表达的影响,探讨电针通过SCAP/SREBP-2信号通路调节胆固醇代谢和炎症反应,进而改善高脂诱导的肝脂肪变性及动脉炎性损伤的机制,为临床应用电针治疗高脂血症及其相关疾病提供实验依据。
  方法
  72只SPF级成年雄性SD大鼠,体质量(250±50)g,鼠龄:8周。所有适应性喂养1周后,随机挑选10只分到空白组饲喂基础饲料,剩余62只大鼠采用高脂饲料喂养28天以建立高脂血症模型。最终57只大鼠造模成功,随机编号后随机挑选50只随机分配到为高脂模型组、假电针组、电针组、电针加过表达组、干扰组,每组10只。分组结束后,所有大鼠维持原有饲养方法不变。电针组及电针加过表达组大鼠,给予电针刺激,取双侧丰隆穴及阴陵泉穴,每次电针治疗时选取同侧丰隆穴及阴陵泉穴连接一组电针,左右侧交替进行刺激,选取等幅疏密波,电流强度为2mA,疏密波(疏波:2Hz,密波:100Hz),留针30min,每天治疗1次,连续治疗28天。假电针组治疗时仍选取同侧丰隆及阴陵泉穴,只将针固定于穴位皮下而不刺入穴位,再连接电针线,但不通电刺激。同时电针加过表达组大鼠在电针治疗的同时给予尾静脉注射过表达SCAP的慢病毒,干扰组大鼠单纯给予干扰SCAP表达的慢病毒。
  在干预前及干预后第1、2、3、4周,采用电子秤测量并记录各组大鼠体重。于干预第4周末,所有大鼠禁食不禁水12h,腹主动脉采血测定血清中TC、TG、HDL-C及LDL-C水平、肝脏AST、ALT水平及血液流变学水平,包括全血高、中、低切全血粘度,血浆粘度及红细胞聚集指数。大鼠处死后迅速取全肝组织及主动脉弓组织进行指标检测。采用高效液相色谱法测肝脏中TC水平;采用光镜下观察肝脏及主动脉弓形态学。采用WesternBlotting法观察肝脏SCAP、SREBP-2及HMGCR、PCSK9的蛋白表达水平,Real-timePCR法检测肝脏SCAP、SREBP-2及HMGCR、PCSK9的mRNA表达水平;运用免疫荧光法定位肝脏SCAP蛋白表达部位并计算平均免疫荧光强度。采用免疫组化法观察肝脏及主动脉弓NLRP3蛋白表达水平及定位;采用酶联免疫吸附试验观察各组大鼠肝脏及主动脉弓IL-1β、IL-18蛋白表达水平。
  结果
  1.电针对高脂血症大鼠体重、血脂及全血粘度、血浆粘度及红细胞聚集指数的影响。
  (1)各组大鼠体重结果:高脂饮食导致模型组大鼠在测量各个时期体重均高于空白组(P<0.01);在干预前,高脂血症模型组、电针组、假电针组、电针加过表达组及干扰组大鼠体重无显著性差异(P>0.05)。干预2周后,电针组及干扰组大鼠体重与模型组开始出现显著性差异(P<0.01);干预3周后电针加过表达组大鼠体重与模型组之间开始出现显著性差异(P<0.01);干预4周后,假电针组大鼠体重与高脂模型组比较显著降低(P<0.05);在干预4周后,电针加过表达组大鼠开始体重高于电针组(P<0.05);整个干预过程中,干扰组大鼠体重与电针组比较无显著性差异(P>0.05)。
  (2)各组大鼠血脂结果:高脂模型组大鼠血清TC、LDL-C水平与空白组相比显著升高(P<0.01);经过电针干预后,电针组血清TC、LDL-C水平较模型组显著降低(P<0.01);假电针组血清TC水平与模型组相比下降(P<0.05);电针加过表达组血清TC、LDL-C水平高于电针组(P<0.01),低于模型组(P<0.01);干扰组血清TC、TG、LDL-C水平低于模型组与电针组(P<0.01,P<0.05)。除干扰组血清TG水平显著低于模型组外(P<0.01),各组之间血清TG及HDL-C水平无显著性差异。
  (3)各组大鼠全血粘度、血浆粘度及红细胞聚集指数结果:与空白组相比,高脂模型组大鼠高、中、低切全血粘度、血浆粘度及红细胞聚集指数均显著上升(P<0.01);与模型组比较,假电针组全血粘度、血浆粘度及红细胞聚集指数有所下降,但差异无显著性差异(P>0.05);电针组高、中、低切全血粘度、血浆粘度及红细胞聚集指数显著降低(P<0.01);电针加过表达组高、中、低全血粘度、血浆粘度及红细胞聚集指数均低于模型组(P<0.05,P<0.01),电针加过表达组200s-1、30s-1、5s-1的全血粘度及红细胞聚集指数较电针组上升(P<0.05,P<0.01);干扰组血液流变学各项指标较模型组明显降低(P<0.01),在30s-1切变率下显著低于电针组(P<0.01)。
  2.电针对高脂血症大鼠肝脏TC水平、肝酶水平及肝脏和主动脉弓形态学的影响。
  (1)各组大鼠肝脏TC水平高效液相结果:与空白组相比,模型组大鼠肝脏TC水平显著升高(P<0.01);假电针组肝脏TC水平较模型组无明显统计学变化(P>0.05);电针组大鼠肝脏TC水平较模型组显著降低(P<0.01);电针加过表达组肝脏TC水平与模型组比较显著降低(P<0.01),但高于电针组(P<0.05);干扰组大鼠肝脏TC水平低于模型组与电针组(P<0.01)。
  (2)各组大鼠肝酶水平结果:高脂饮食能够显著升高大鼠血清AST、ALT水平(P<0.01);电针干预后,大鼠血清肝酶水平显著降低(P<0.01);假电针组干预能够降低血清ALT水平(P<0.05),AST水平与模型组相比有所下降,但差异无显著性意义(P>0.05);电针加过表达组血清AST、ALT水平与模型组比较显著降低(P<0.05,P<0.01),但高于电针组(P<0.01,P<0.05);干扰组血清AST、ALT水平低于模型组(P<0.01),其中血清AST水平低于电针组(P<0.05)。
  (3)各组大鼠肝脏形态学:HE染色显示,空白组肝索清晰,细胞紧密相连,胞质均匀丰富,无空泡和脂肪变性及炎性细胞浸润。在模型大鼠肝组织切片中发现了弥漫性脂肪变性,脂滴空泡将细胞核挤向一侧,炎性细胞浸润明显。假电针组脂滴空泡及炎性细胞浸润较模型组稍有减少。电针+SCAP过表达组肝组织脂肪变性减轻,与模型组相比脂滴空泡较少,炎性细胞浸润减少。电针组大鼠肝组织脂肪变性及炎性细胞浸润较电针+SCAP过表达组进一步减轻。SCAP干扰组脂肪变性程度较轻,仅有少量炎性细胞浸润。
  (4)各组大鼠主动脉弓形态学:主动脉组织HE染色显示,空白组大鼠的主动脉腔光滑完整,厚度均匀,内皮下未见脂质及炎性细胞浸润。在模型大鼠中,发现主动脉管壁增厚,细胞排列轻度不规则,可见明显炎细胞浸润。假电针组大鼠主动脉弓与模型组结构相似,炎细胞浸润稍有减少。电针组主动脉弓结构与模型组相似,但炎细胞浸润明显减少。电针+过表达组大鼠主动脉弓炎细胞浸润程度介于模型组与电针组之间。干扰组大鼠主动脉弓炎细胞浸润程度与电针组相似。
  3.电针对高脂血症大鼠肝脏SCAP/SREBP-2及下游胆固醇代谢相关靶基因蛋白表达的影响。
  (1)各组大鼠肝脏SCAP、SREBP-2蛋白表达水平:与空白组相比,模型组大鼠肝脏SCAP、SREBP-2蛋白表达水平显著上升(P<0.01);假电针组SCAP、SREBP-2蛋白表达与模型组相比有所降低,但差异无显著性意义(P>0.05);电针组肝脏SCAP、SREBP-2蛋白表达较模型组显著降低(P<0.01);电针加过表达组SCAP、SREBP-2蛋白表达与模型组比较显著降低(P<0.05),但高于电针组(P<0.01);干扰组SCAP、SREBP-2蛋白水平较电针组明显降低(P<0.01)。
  (2)各组大鼠肝脏HMGCR、PCSK9蛋白表达水平:与空白组相比,高脂血症模型大鼠肝脏HMGCR、PCSK9蛋白表达水平显著上升(P<0.01);与模型组比较,假电针组HMGCR、PCSK9蛋白表达有所下降,但无显著性差异(P>0.05);电针组HMGCR、PCSK9蛋白表达与模型组比较显著降低(P<0.01);电针加过表达组HMGCR、PCSK9蛋白表达水平低于模型组(P<0.05),高于电针组(P<0.05);干扰组HMGCR、PCSK9蛋白表达水平较模型组与电针组显著降低(P<0.01,P<0.05)。
  (3)各组大鼠肝脏SCAP免疫荧光结果:SCAP蛋白在肝细胞中总体呈高表达状态,定位于胞质中。对肝细胞SCAP免疫荧光强度进行统计学分析发现各组之间表达趋势与WB检测结果一致。与空白组相比,模型组大鼠肝脏SCAP表达水平显著升高(P<0.01);假电针组肝脏SCAP表达水平没有明显变化(P>0.05);经过电针干预后大鼠SCAP蛋白相对含量明显下降(P<0.01);电针加过表达组肝脏SCAP蛋白相对含量明显下降(P<0.05);干扰组肝脏SCAP蛋白相对含量明显下降(P<0.01)。
  4.电针对高脂血症大鼠肝脏SCAP/SREBP-2及下游胆固醇代谢相关靶基因mRNA表达的影响。
  (1)各组肝脏SCAP、SREBP-2mRNA表达水平:与空白组相比,高脂血症模型组大鼠肝脏SCAP、SREBP-2相对mRNA表达水平显著升高(P<0.01);假电针组大鼠肝脏SCAP、SREBP-2相对mRNA表达水平无明显变化(P>0.05);电针组肝脏SCAP、SREBP-2相对mRNA表达水平较模型组显著降低(P<0.01);电针加过表达干预后,大鼠肝脏SCAP、SREBP-2相对mRNA含量降低(P<0.05),其中SCAP相对mRNA表达水平高于电针组(P<0.01);干扰组SCAP、SREBP-2mRNA相对含量与电针组比较明显下降(P<0.01)。
  (2)各组肝脏HMGCR、PCSK9mRNA表达水平:与空白组比较,高脂血症模型组大鼠肝脏HMGCR、PCSK9相对mRNA表达水平显著升高(P<0.01);假电针组HMGCR、PCSK9相对mRNA表达水平相较于HLP组没有明显变化(P>0.05);电针组HMGCR、PCSK9相对mRNA表达水平与模型组比较显著降低(P<0.01);电针加过表达组大鼠的肝脏HMGCR、PCSK9相对mRNA含量明显下降(P<0.01,P<0.05),高于电针组(P<0.05);干扰组HMGCR、PCSK9相对mRNA含量明显下降(P<0.01),其中HMGCR相对mRNA含量较电针组明显下降(P<0.05)。
  5.电针对高脂血症大鼠肝脏及主动脉弓组织NLRP3及IL-1β、IL-18蛋白表达的影响。
  (1)各组大鼠肝脏及主动脉组织NLRP3免疫组化结果:经过高脂饮食诱导,模型组大鼠NLRP3相对表达水平显著升高(P<0.01);假电针组肝脏NLRP3水平与HLP组相比,无明显变化(P>0.05);电针组NLRP3水平与模型组比较显著降低(P<0.01);电针加过表达组肝脏NLRP3水平低于模型组(P<0.01),高于电针组(P<0.01);干扰组肝脏NLRP3水平显著低于模型组(P<0.01)。
  (2)各组大鼠肝脏及主动脉弓组织IL-1β、IL-18蛋白表达水平比较:与空白组比较,模型组大鼠肝脏及主动脉弓组织相对IL-1β以及IL-18含量明显上升(P<0.01);假电针组肝脏IL-1β与模型组比较显著降低(P<0.01),电针组IL-1β、IL-18水平与模型组比较显著降低(P<0.01);肝脏IL-18及主动脉弓IL-1β、IL-18水平与模型组比较差异无显著性意义(P>0.05);电针加过表达组肝脏及主动脉弓组织IL-1β、IL-18水平低于模型组(P<0.01),高于电针组(P<0.05,P<0.01);干扰组肝脏及主动脉弓组织IL-1β、IL-18水平低于模型组及电针组(P<0.01)。
  结论
  1.电针能够抑制高脂血症大鼠体重增长,降低血清TC、LDL-C水平,同时抑制肝脏TC合成,改善高脂导致的血液高粘、高滞状态,抑制肝脏脂肪变性及动脉炎性损伤。
  2.电针能够通过抑制高脂血症大鼠肝脏SCAP/SREBP-2表达,下调下游靶基因HMGCR、PCSK9的基因及蛋白表达,最终达到抑制肝脏胆固醇合成,促进胆固醇内吞清除的作用。
  3.电针能够通过抑制SCAP/SREBP-2表达,从而抑制NLRP3及下游IL-1β、IL-18表达,改善高脂状态下肝脏及主动脉弓的炎症级联反应。
  4.综上所述,电针能够通过抑制高脂血症大鼠SCAP/SREBP-2通路,下调胆固醇合成代谢相关靶基因HMGCR、PCSK9及炎症反应相关靶基因NLRP3、IL-1β、IL-18的表达,从而达到改善高脂引起的肝脂肪变性及动脉炎性损伤的作用。
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