论文部分内容阅读
本文以柿单宁为研究对象,旨在研究柿单宁对胆固醇体内外代谢的分子调控机制。我们首先构建HepG2以及Caco-2高胆固醇细胞模型,并结合real-time RT-PCR以及western-blot技术探索柿单宁体外调控胆固醇代谢平衡的分子机制;随后,研究柿单宁及胆固醇对Caco-2细胞膜结构以及膜受体EGFR的影响;并以高胆固醇饲料诱导胆固醇在C57BL/6J小鼠体内积累以构建高胆固醇小鼠模型,探索柿单宁对胆固醇逆转运(RCT)途径以及胆固醇经肠道直接排出(TICE)途径的影响;最后借助Caco-2细胞单层模型,探索柿单宁特征结构单元对荧光标记的胆固醇在该模型中转运吸收的影响。主要研究结果如下:1.柿单宁对高胆固醇Hep G2以及Caco-2细胞模型中胆固醇积累的影响使用20μg/mL胆固醇以及2μg/m L 25-羟基胆固醇干预HepG2以及Caco-2细胞,构建高胆固醇细胞模型,探索柿单宁在该模型中对胆固醇转运吸收的调控机制。结果表明,经高胆固醇诱导液孵育24 h后,细胞总胆固醇(TC)含量以及培养液中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)浓度明显高于正常组(p<0.05),60μg/mL柿单宁干预之后,两种细胞系中TC含量明显下降20%、26%;LDL-C及载脂蛋白B(ApoB)的水平显著降低(p<0.05)而高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)浓度显著升高(p<0.05);此外,柿单宁抑制22-NBD-胆固醇在细胞内的积累。Real-time RT-PCR以及western-blot实验结果表明,柿单宁下调与胆固醇吸收相关基因——尼曼-匹克C1型类似蛋白1(NPC1L1)以及与胆固醇合成相关基因——固醇调控调节元件结合蛋白2(SREBP-2)的表达(p<0.05);显著上调与胆固醇外流相关基因的表达(p<0.05),如胆固醇7α羟化酶(CYP7A1)、ATP结合盒转运蛋白A1(ABCA1)、ATP结合盒转运蛋白G5和G8(ABCG5/G8)、ATP结合盒转运蛋白G1(ABCG1)以及低密度脂蛋白受体(LDLR);在翻译水平上,柿单宁对CYP7A1与ABCA1的蛋白水平的调控与其对mRNA的调控一致。此外,我们利用小干扰RNA(siRNA)沉默LXRα基因的表达,发现其并未影响柿单宁对ABCA1以及CYP7A1基因及蛋白的上调作用。因此,柿单宁抑制细胞胆固醇的积累并不依赖于LXRα的激活。2.柿单宁对Caco-2细胞膜结构以及膜受体蛋白EGFR的影响在Caco-2细胞中,2.5 mM甲基化-β-环糊精(MCD)的干预明显造成Caco-2细胞膜胆固醇的贫化,使细胞总胆固醇含量降低94.1%(p<0.05);Filipin III染色则进一步佐证MCD对细胞膜胆固醇的提取作用。利用荧光探针(Laurdan/DPH/TMA-DPH)偏振度的变化来分析柿单宁对细胞膜流动性的影响。结果表明,细胞膜胆固醇的贫化造成荧光探针偏振度降低,即细胞膜流动性增加;柿单宁干预则抑制MCD对细胞膜流动性的促进作用。另外,通过Filipin III以及异硫氰酸荧光素标记的霍乱毒素B亚基(CTB-FITC)分别染色细胞膜胆固醇以及细胞膜脂质筏后,发现柿单宁可保护细胞结构免受脱氧胆酸(DCA)、Triton X-100以及MCD的破坏。在转录以及翻译水平上,MCD明显上调表皮生长因子受体(EGFR)以及胞外信号调控激酶1和2(ERK1/2)的基因表达和蛋白磷酸化程度,柿单宁则明显减弱由MCD诱导的EGFR以及ERK1/2基因和蛋白的上调作用(p<0.05);柿单宁逆转由外源性胆固醇干预对过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)在mRNA以及蛋白表达上的下调作用以及MCD对PPARγ的上调作用,使PPARγ的表达趋于正常。因此,我们推测柿单宁可能通过对细胞膜受体蛋白EGFR以及ERK1/2-PPARγ信号通路的调控,影响Caco-2细胞信号传递以及细胞胆固醇稳态等生理功能。3.柿单宁高胆固醇膳食诱导小鼠巨噬细胞-RCT及TICE途径的影响在J774A.1巨噬细胞中,以1%BSA、25μg/mL乙酰化低密度脂蛋白(Ac-LDL)以及20μg/m L胆固醇或4μM 22-NBD-胆固醇诱导J774A.1巨噬细胞分化为荷脂模型,利用油红O染色细胞脂质,并借助western-blot检测巨噬细胞中ERK1/2以及PPARγ的蛋白水平。结果表明,柿单宁通过抑制ERK1/2的磷酸化逆转高胆固醇诱导环境对PPARγ蛋白水平的下调作用,从而减少脂滴形成并显著促进22-NBD-胆固醇的细胞外流(p<0.05)。此外,采用高胆固醇饲料饲喂C57BL/6J小鼠7周,肝组织切片经HE染色后发现,高胆固醇膳食诱导造成炎性细胞浸润,膳食中添加柿单宁可改善炎性细胞浸润现象。另外,柿单宁显著降低小鼠血清和肝脏组织中总甘油三酯(TG)、TC和LDL-C,升高HDL-C含量。将22-NBD-胆固醇标记的巨噬细胞腹腔注射入高胆固醇膳食诱导的C57BL/6J小鼠体内24 h之后,发现柿单宁可以降低22-NBD-胆固醇在肝脏以及血液内积累,并增加22-NBD-胆固醇的粪便排出率;在基因水平上,与高胆固醇组相比,高剂量的柿单宁明显增加与胆固醇外流相关基因(ABCA1、LCAT、ABCG5/G8和CYP7A1)以及其上游核受体(PPARγ、PPARα和LXRα)的表达(p<0.05)。体内外数据表明,柿单宁对RCT相关基因的调控可能与其对ERK1/2磷酸化的抑制作用有关。但是,柿单宁对C57BL/6J小鼠TICE途径的影响甚微。因此,柿单宁主要通过对RCT途径的调控从而影响机体胆固醇稳态。4.柿单宁特征结构单元在Caco-2细胞单层模型中对胆固醇转运吸收的影响建立Caco-2细胞单层模型,通过测定TEER值、Lucifer Yellow CH的表观渗透率(Papp)、碱性磷酸酶活性以及观察细胞单层模型的形态结构进行评价。研究柿单宁特征结构单元(A型连接ECG以及EGCG二聚体)、A型连接EC二聚体与其相应的结构单体(ECG、EGCG、EC)在Caco-2细胞单层模型中对胆固醇转运摄取的影响,并探索柿单宁结构单元的转运特征对胆固醇转运机制的影响。结果表明,柿单宁特征结构单元与其余四种被检物质通过抑制NPC1L1基因的表达,极显著地减少荧光标记胆固醇(22-NBD-胆固醇)在细胞内的积累(p<0.01);另外,我们发现柿单宁特征结构单元与其结构单体等在Caco-2单层细胞模型转运摄取机制受外排蛋白P-糖蛋白(P-gp)及紧密连接限制,影响其生物利用率及胆固醇的转运摄取。尽管柿单宁结构单体与柿单宁均可以通过抑制NPC1L1基因的表达而抑制胆固醇的细胞摄取,但柿单宁结构更为复杂,不能以其结构单体的活性而代替其整体活性。