观察促分化成熟脂肪细胞对肝细胞脂肪变及水通道蛋白9(AQP9)表达的影响,并探讨其可能的作用机制。
方法培养人前体脂肪细胞并促分化至完全成熟,将HepG2细胞分别与未促分化脂肪细胞及促分化成熟脂肪细胞共培养48 h,分别标记为对照组及实验组。对共培养的HepG2细胞进行油红O染色及细胞内甘油三酯含量检测,同时检测磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-丝苏氨酸蛋白激酶(Akt)信号通路变化及AQP9 mRNA和蛋白水平变化情况。实验组在共培养的同时加入100 ng/ml PI3K-Akt通路激动剂重组人胰岛素样生长因子-1(IGF-1),标记为实验组+ IGF-1组,蛋白质印迹法(WB)验证PI3K-Akt通路的激活,同时RT-qPCR和WB检测AQP9的表达变化。通过重组慢病毒转染技术将HepG2细胞进行重组慢病毒LV-AQP9或空载体LV-PWPI转染,分别标记为HepG2-AQP9组和HepG2-PWPI组,激光共聚焦检测转染效率,RT-qPCR和WB检测病毒转染后AQP9表达水平的变化,随后将稳定过表达的HepG2-AQP9细胞和空载HepG2-PWPI细胞分别与促分化成熟脂肪细胞共培养48 h,分别标记为HepG2-AQP9共培养组和HepG2-PWPI共培养组,再进行油红O染色及细胞内甘油三酯含量的检测。最后,向HepG2-AQP9共培养组中加入IGF-1,记为HepG2-AQP9共培养+ IGF-1组,进行油红O染色及细胞内甘油三酯含量的检测,同时验证PI3K-Akt信号通路激活及AQP9 mRNA和蛋白水平变化。两独立样本间的比较用t检验。
结果与对照组相比,实验组中胞内脂滴明显增多,且胞内甘油三酯含量(0.052±0.005)显著高于对照组(0.033±0.003)(t = 5.225,P = 0.006),提示脂肪细胞共培养能够诱导HepG2细胞发生脂肪变性。RT-qPCR和WB结果分别提示实验组中AQP9 mRNA(3.615±0.330)和蛋白(0.072±0.005)的表达水平均显著高于对照组(t值分别为13.708、11.225,P值分别为0.005、< 0.001),而WB结果显示实验组中磷酸化Akt(p-Akt)蛋白的表达水平(0.116±0.003)明显低于对照组(0.202±0.003)(t = 27.136,P < 0.001),总Akt蛋白变化不明显,p-Akt/总Akt(0.182±0.017)较对照组(0.327±0.019)显著降低(t = 2.431,P = 0.001),提示脂肪细胞共培养能够抑制HepG2细胞PI3K-Akt信号通路并上调AQP9的表达水平。WB结果提示实验组+ IGF 1组中p-Akt蛋白的表达水平(0.194±0.021)明显高于实验组(0.132±0.003)(t = 5.082,P = 0.007),总Akt蛋白变化不明显,p-Akt/总Akt(0.281±0.009)较实验组(0.184±0.132)显著升高(t = 10.311,P < 0.001),同时,RT-qPCR和WB结果提示实验组+ IGF-1组中AQP9 mRNA(0.327±0.347)和蛋白(0.042±0.004)的表达水平均显著低于实验组(t值分别为33.573、5.598,P值分别为< 0.001、0.005),提示脂肪细胞共培养可能通过PI3K-Akt通路调节AQP9的表达水平。激光共聚焦结果显示转染率>90%,RTqPCR和WB结果均提示HepG2-AQP9组中AQP9的mRNA(84.526±0.325)和蛋白(0.373±0.221)表达显著高于HepG2-PWPI组(t值分别为14.953、28.931,P值分别为0.002、< 0.001),提示稳定过表达AQP9细胞株的成功构建。与HepG2-PWPI共培养组、HepG2-AQP9共培养+ GF-1组相比,HepG2-AQP9共培养组中胞内脂滴明显增多,且胞内甘油三酯含量显著升高(t值分别为5.478、5.369,P值均为0.005),提示AQP9表达增高可以促进脂肪细胞共培养的HepG2发生脂肪变性。WB结果提示与HepG2-AQP9共培养组对比,HepG2-AQP9共培养+ IGF-1组中p-Akt蛋白的表达水平(0.168±0.006)及p-Akt/总Akt(0.265±0.009)均明显升高(t值分别为16.311、8.769,P值均< 0.001),而AQP9 mRNA(0.327±0.034)和蛋白(0.375±0.025)的表达水平显著下调(t值分别为33.573、9.146,P值分别为< 0.001、0.001)。
结论脂肪细胞共培养可诱导HepG2细胞发生脂肪变性,并可能通过抑制PI3K-Akt信号通路上调AQP9的表达参与HepG2细胞的脂肪变性。