白藜芦醇调控PI3K/AKT和SIRT2信号通路缓解非酒精性脂肪性肝病的机制研究

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背景:非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一类非酒精以及其他明确肝损伤因素所导致的,以弥漫性肝大泡性脂肪变为主要病理特征的临床综合征。NAFLD疾病谱广泛,包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、肝纤维化以及肝硬化,最终可能发展为肝细胞癌。NAFLD一直以来都是西方发达国家慢性肝病常见的病因之一,预计未来可能成为肝移植的常见适应症。白藜芦醇作为一种天然多酚,具有抗氧化应激等生物学活性。PI3K/AKT信号通路参与脂质代谢以及具有抗炎和抗氧化应激等功能。Sirtuin2(SIRT2)是一种NAD+依赖性脱乙酰酶,通过蛋白质的脱乙酰化参与衰老、能量代谢等多种生物学功能。目的:本实验旨在研究白藜芦醇是否具有缓解非酒精性脂肪性肝病的作用,并探讨其调控PI3K/AKT和SIRT2信号通路机制,为研发以白藜芦醇为基础的肝脏保护药物提供实验室依据。研究方法:1.8周龄的雄性C57BL/6J小鼠(18~22 g),随机分为对照(ctr)组、高脂饮食(HFD)组和高脂饮食+白藜芦醇(HFD+Res)组(n=10)。ctr组仅饲喂常规饲料。其余2组饲喂60%高热量饲料,诱导NAFLD。饲喂6周造模后,HFD+Res组继续给予白藜芦醇(150mg/kg/d)饲喂4周,同时HFD组给予等体积的生理盐水进行对照。记录各组小鼠体重。酶联免疫吸附剂测定(ELISA)各组血清ALT、AST、TG和TC指标变化。实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q PCR)检测炎症细胞因子(IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α)、趋化因子(CCL3、CCL4、CCL5、CCL11)的水平。对肝组织进行HE染色和油红O染色病理学检查,并做NAFLD活动度积分(NAFLD activity scores,NAS)。转录组测序测定HFD组与HFD+Res组差异基因,并进一步GO富集及KEGG pathway富集。Western blotting检测各组JNK、PI3K、AKT等蛋白的表达。2.小鼠原代肝细胞培养,并分为四组:油酸(0.25mmol/L)组;白藜芦醇1μmol/L+油酸组;白藜芦醇4μmol/L+油酸组;白藜芦醇8μmol/L+油酸组。CCK8检测各组肝细胞活力值。Western blotting检测各组BCL2、BAX、PI3K、AKT等蛋白的表达。ROS染色各组氧化应激产物。3.为观察转染PI3K siRNA对原代肝细胞的影响,将原代肝细胞分为四组:油酸(0.25mmol/L)组;白藜芦醇(8μmol/L)+油酸组;PI3K siRNA+白藜芦醇+油酸组;PI3K siRNA+油酸组。转染PI3K siRNA后,培养细胞24h,然后加入白藜芦醇12h。CCK8检测各组肝细胞活力值。Western blotting检测各组BCL2、BAX、PI3K、AKT及线粒体蛋白SDH、COX的表达。ROS染色各组氧化应激产物。ELISA测定抗氧化酶SOD、CAT、GSH水平。4.Western blotting检测各组SIRT2蛋白表达,并进一步使用SIRT2抑制剂sirtinol抑制小鼠SIRT2信号通路后,检测各组指标并统计分析。120只小鼠(40只小鼠,进行3个周期的实验)随机分为4组:每组均饲喂HFD饮食造模10周。从第6周开始,第一组:腹腔注射PBS(与白藜芦醇等量);第二组:腹腔注射白藜芦醇(150mg/kg/d);第三组:腹腔注射白藜芦醇+sirtinol(1mg/kg/d);第四组:腹腔注射sirtinol。Western blotting检测各组SIRT2、FOXO1、BCL2、BAX、SDH、COX等蛋白的表达。ELISA法测定各组抗氧化酶SOD、CAT、GSH水平。5.为观察转染SIRT2 siRNA对原代肝细胞的影响,将原代肝细胞分为四组:油酸(0.25mmol/L)组;白藜芦醇(8μmol/L)+油酸组;SIRT2 siRNA+白藜芦醇+油酸组;SIRT2 siRNA+油酸组。CCK8检测各组肝细胞活力值。Western blotting检测各组BCL2、BAX、PI3K、AKT及SDH、COX的蛋白表达。ELISA法测定抗氧化酶SOD、CAT、GSH的水平。6.分别转染PI3K siRNA和SIRT2 siRNA,观察PI3K/AKT和SIRT2信号通路相关蛋白表达的变化,明确其上下游关系。结果:1.小鼠体重HFD+Res组较HFD组减轻(P<0.05)。小鼠血清学ALT、AST、TG及TC检测显示HFD+Res组较HFD组降低(P<0.05)。炎症细胞因子IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α结果显示HFD+Res组较HFD组降低(P<0.05)。HFD+Res组趋化因子CCL-4、CCL-11的表达降低(P<0.05),但趋化因子CCL-3、CCL-5的变化无统计学差异。小鼠肝组织病理切片HE染色和油红O染色显示,HFD+Res组较HFD组小鼠肝组织的脂质蓄积减轻,NAS积分减低(P<0.05)。通过差异基因测序、GO富集、KEGG pathway富集,最终聚焦在PI3K/AKT信号通路。Western blotting显示白藜芦醇抑制p-JNK的蛋白表达,提高p-PI3K、p-AKT的蛋白表达(P<0.05)。2.白藜芦醇浓度的增加提高原代肝细胞活力值(P<0.05)。Western blotting显示白藜芦醇增加p-PI3K、p-AKT及抑凋亡蛋白BCL2的表达,减少促凋亡蛋白BAX的表达(P<0.05)。白藜芦醇减少氧化应激产物的释放。3.转染PI3K siRNA后肝细胞活力值降低(P<0.05)。Western blotting显示转染PI3K siRNA后p-PI3K、p-AKT、BCL2的蛋白表达降低,而BAX的蛋白表达增加,同时线粒体蛋白SDH、COX的表达增加(P<0.05)。转染PI3K siRNA后氧化应激产物的释放增加,抗氧化酶SOD、CAT、GSH的水平降低(P<0.05)。4.Western blotting显示白藜芦醇增加SIRT2蛋白的表达(P<0.05)。而sirtinol降低SIRT2、FOXO1、BCL2的蛋白表达,增加BAX、SDH、COX的蛋白表达(P<0.05)。Sirtinol还降低抗氧化酶SOD、CAT、GSH的水平(P<0.05)。5.转染SIRT2 siRNA后肝细胞活力值降低(P<0.05)。Western blotting显示转染SIRT2 siRNA后SIRT2、FOXO1、BCL2的蛋白表达降低,而BAX、SDH、COX的蛋白表达增加(P<0.05)。抗氧化酶SOD、CAT、GSH水平降低(P<0.05)。6.转染PI3K siRNA后,p-PI3K、p-AKT、SIRT2、FOXO1的蛋白表达降低(P<0.05);而转染SIRT2 siRNA后,SIRT2、FOXO1的蛋白表达也降低(P<0.05),但p-PI3K和p-AKT的蛋白表达变化无统计学差异。结论:白藜芦醇能够缓解非酒精性脂肪性肝病。白藜芦醇可以激活PI3K/AKT信号通路,进而调控SIRT2信号通路,有效抑制肝细胞凋亡,减少氧化应激损伤,保护肝细胞,缓解非酒精性脂肪性肝病。
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