三羟异黄酮调控脂肪酸代谢的机理研究

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脂肪酸代谢异常是非酒精性脂肪肝病(Nonaleoholie Fatty Liver Disease,NAFLD)的重要发病因素之一,NAFLD作为一种常见的肝病通常伴随着游离脂肪酸水平过高,甘油三酯沉积、炎症反应等一系列症状。三羟异黄酮(Genistein,Gen)特定的化学结构赋予其多种生物学活性和功能,在调控人体脂质代谢、脂肪酸代谢等多种生理代谢活动中发挥着重要作用。实验研究发现三羟异黄酮能对过氧化物酶体增值物激活受体(Peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)和碳水化合物反应元件结合蛋白(Carbohydrate reaction element binding protein,ChREBP)发挥重要的调节功能以及对关键靶基因的表达和关键酶的含量、相关脂肪细胞因子的水平具有调控作用。  目的:研究Gen对PPARs、ChREBP、肉碱棕桐酰转移酶1(Carnitine acetyltransferase1,CPT1)、乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC)的表达调控规律,以及脂肪酸代谢信号途径中CPT-1、ACC以及丙二酰辅酶A(Malonyl-CoA,M-CoA)三者之间的反馈调节机制,探究Gen对甘油三酯(Triglyceride,TG)和游离脂肪酸(Free Fatty Acids,FFA)含量、细胞炎症因子水平的调节作用,为改善脂肪酸代谢异常、减缓和防治NAFLD一类肝脏代谢类疾病的相关研究提供实验依据。  方法:实验以离体培养的人肝癌细胞HepG2、肝癌细胞Hep3b、肝脏正常细胞L-02及小鼠前脂肪细胞3T3-L1为研究对象。实验包括三个部分:第一,设置油酸浓度梯度,根据细胞活力、谷丙转氨酶(Glutamic-pyruvic transaminase,ALT)和谷草转氨酶(Glutamic-oxalacetic transaminase,AST)含量等指标确定最佳油酸诱导浓度,模拟NAFLD症状建立脂肪化模型,测定Gen、PPARα激动剂F、PPARγ激动剂R作用下细胞FAA和TG含量,根据指标检测结果综合各种因素分析Gen的调控作用;第二,实时荧光定量PCR测定细胞内PPARs、ChREBP、CPT1、ACC的mRNA表达量,双抗体夹心ELISA法检测丙二酰辅酶A含量变化,探讨Gen、F、R对PPARs、ChREBP、CPT1、ACC和Malonyl Co A的影响以及CPT1、ACC和Malonyl Co A代谢轴的调节作用;第三,油酸诱导分化成熟的脂肪细胞小鼠3T3-L1,在NAFLD体外细胞模型的基础上,双抗体夹心ELISA法测定Gen、阳性药物PPARs激动剂处理后的细胞上清液中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、瘦素(Leptin)水平。  结果:(1)根据各浓度水平油酸处理后细胞活力、ALT和AST水平,确定体外NAFLD模型的最佳诱导油酸浓度为1mM;Gen能调控脂肪化细胞内的甘油三酯和游离脂肪酸的含量,其浓度水平对异黄酮有显著依赖,随异黄酮浓度的增加有明显的降低;(2)Gen可以上调PPARs及其靶基因CPT-1,下调ChREBP及其靶基因ACC的mRNA表达水平;Gen能显著降低NAFLD模型中Malonyl Co A水平,印证了ACC表达的下调有利于Malonyl CoA含量减少这一理论依据,同时Malonyl CoA水平的下降有利于提高CPT-1活性;(3)Gen可以呈剂量效应调控脂肪细胞TNF-α、Leptin浓度水平,Gen浓度增加,TNF-α、Leptin水平下降。  结论:根据细胞活力、ALT和AST水平,确定1mMOA为诱导体外NAFLD模型的最佳浓度,Gen能调控油酸诱导所致的脂肪化细胞的游离脂肪酸、甘油三酯水平。Gen能经由PPARs信号通路影响ChREBP、CPT-1、ACC mRNA表达、丙二酰辅酶A含量以及炎性细胞因子水平,促进脂肪酸氧化,抑制脂肪酸合成,调节炎症反应,从而减少细胞游离脂肪酸大量蓄积,降低甘油三酯积累。本实验对开发NAFLD低毒性和无副作用药物、防治和缓解NAFLD具有重要的生理和临床意义。
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