6-姜酚抑制脂肪细胞肥大和增生治疗肥胖症的机制研究

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第一部分:6-姜酚对高脂饮食诱导的小鼠肥胖症的治疗作用及其机制目的:探究6-姜酚治疗高脂饮食诱导的小鼠肥胖症的作用及其机制方法:动物进屏障后需适应性喂养一周。6周龄C57BL/6J雄性小鼠27只,被随机分为两组:1.普通饮食组(n=7)(ND);2.高脂肪饮食组(n=20)(HFD)。以HFD组小鼠的体重比ND组小鼠的平均体重超重20%为造模成功的标准。在饲养12周后筛选出HFD肥胖小鼠,并将其分为模型组和治疗组,然后用药物溶剂或6-姜酚以 25 mg/kg/d 进行实验干预,即 ND+vehicle 组(n=7),HFD+vehicle 组(n=7),HFD+6-gingerol组(n=7)。连续腹腔注射4周,GTT和ITT在动物处死前一周进行。实验结束后,将小鼠以1%戊巴比妥钠麻醉后取血和组织,血清用于肝肾功能、TC、TG的检测。根据网络药理学分析和分子对接预测6-姜酚治疗肥胖症的具体机制。通过IF检测6-姜酚对肥胖小鼠新生脂肪细胞数目的影响。通过IHC和Western blot检测6-姜酚对肥胖小鼠脂肪组织中相关蛋白水平的影响;通过RT-qPCR检测6-姜酚对肥胖小鼠脂肪组织中相关基因的mRNA表达的影响。通过IHC检测肝脏炎症指标相关蛋白水平的变化,并测试肝脏中脂质水平的变化。结果:6-姜酚减轻了肥胖小鼠体重,并有降糖调脂,改善胰岛素抵抗的作用。进一步通过网络药理学分析发现6-姜酚的减肥效应主要与抑制脂肪细胞的增殖分化相关,并可能减轻肝脏代谢性炎症和改善胰岛素抵抗。计算机模拟分子对接显示6-姜酚可能通过作用于PPARγ信号以及JAK-STAT信号通路影响脂肪细胞的增大和增殖。进一步动物实验研究发现:(1)在脂肪组织中:H&E染色显示,ND+vehicle组小鼠eWAT和iWAT的脂肪细胞形大小比较规则;HFD+vehicle组小鼠较ND+vehicle组脂肪细胞明显增大且形态各异;6-姜酚干预后,HFD肥胖小鼠的细胞病理特征得到明显改善。IF染色显示脂肪细胞增殖数目HFD+vehicle组>HFD+6-gingerol组>ND+vehicle 组。IHC 染色显示,与 ND+vehicle 组相比,HFD+vehicle 组TLR3/IL-6/JAK1/pSTAT3信号通路中相关蛋白水平增加;与HFD组相比,HFD+6-gingerol组TLR3/IL-6/JAK1/p STAT3信号通路中相关蛋白水平明显下降。Western blot 显示,HFD+vehicle 组相较于 ND+vehicle 组,PPARγ、C/EBPα、FABP4、PCNA、TLR3、IL-6、JAK1、pSTAT3 蛋白水平升高,pAKT、pINSR 和 pIRS-1 蛋白水平下降;HFD+6-gingerol 组相较于 HFD+vehicle 组,PPARγ、C/EBPα、FABP4、PCNA、TLR3、IL-6、JAK1、pSTAT3 蛋白下降,而 pAKT、pINSR 和 pIRS-1 蛋白水平升高。RT-qPCR结果显示,相关基因的mRNA表达水平变化与其蛋白水平变化的趋势一致。(2)在肝脏组织中,IHC染色显示,HFD+vehicle组肝脏组织呈明显脂肪肝样变化,这种病理状态在HFD+6-gingerol组中可见明显改善;HFD+vehicle组IL-1β和CD68蛋白水平明显高于HFD+6-gingerol组。此外,HFD+vehicle组肝脏组织中TG和TC含量明显高于HFD+6-gingerol组。结论:6-姜酚通过抑制HFD诱导的肥胖小鼠白色脂肪组织中脂肪细胞的过度肥大和增生,改善肝脏的代谢性炎症和脂肪组织的胰岛素抵抗,进而治疗肥胖症。第二部分:6-姜酚对3T3-L1前脂肪细胞分化的抑制作用及其机制研究目的:探究6-姜酚对3T3-L1前脂肪细胞分化的抑制作用及其机制方法:CCK8试验检测6-姜酚作用在3T3-L1前脂肪细胞中的最大无毒剂量。将6-姜酚设置为20 μg/mL(G20)、40 μg/mL(G40)、80 μg/mL(G80)3个浓度梯度,实验分组为:(1)MDI;(2)MDI+G20;(3)MDI+G40;(4)MDI+G80,进行为期6天的3T3-L1前脂肪细胞分化实验。通过显微镜黑白摄片和油红O染色,观察不同剂量的6-姜酚对该分化过程的抑制作用。适当延长分化的时间,通过Western blot检测PPARγ、C/EBPα、FABP4和脂联素的蛋白水平,以评估6-姜酚对3T3-L1前脂肪细胞的分化的抑制作用是否具有剂量依赖性。选取6-姜酚在分化抑制实验中的最佳干预剂量组,与vehicle组(对照组)和MDI组(模型组)一同进行RNA-seq检测,以探讨6-姜酚抑制3T3-L1前脂肪细胞分化的作用机制。结果:(1)CCK8试验提示6-姜酚的最大安全浓度为80 μg/mL。(2)显微镜黑白摄片和油红O染色显示,6-姜酚可抑制3T3-L1前脂肪细胞的分化,且G80组脂滴最少,抑制效果最明显。(3)Western blot结果显示PPARγ、C/EBPα、FABP4和脂联素的蛋白水平均为MDI组>MDI+G20组>MDI+G40组>MDI+G80组,差异趋势呈剂量依赖性,即MDI+G80组为最佳剂量组。(4)RNA-seq检测结果显示:三组细胞在转录水平上表达稳定。vehicle组与MDI组相比,后者有4705个基因上调和4506个基因下调;MDI组与MDI+G80组相比,后者有3301个基因上调和3490个基因下调。三组细胞标本共有成脂分化正向基因2503个和反向基因1814个。KEGG通路富集分析发现,6-姜酚抑制3T3-L1前脂肪细胞分化的作用机制可能与TGFβ/Smad3信号通路和PPARγ信号通路相关。结论:6-姜酚对3T3-L1前脂肪细胞的分化过程有较强的抑制作用,其主要机制可能涉及对TGFβ/Smad3信号通路的上调和对PPARγ信号通路的下调,进而通过抑制脂滴积聚阻止3T3-L1前脂肪细胞分化成熟。
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