基于AMPK_SREBP-1c分子通路的山楂原花青素调控脂质代谢机制.pdf
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1、营养卫生 食品科学 2023,Vol.44,No.15 129基于AMPK/SREBP-1c分子通路的山楂 原花青素调控脂质代谢机制宓 伟1,于 敏2,李 宁1,石塔拉1,陈彩云1,*(1.滨州医学院公共卫生与管理学院,山东 烟台 264003;2.滨州医学院药学院,山东 烟台 264003)摘 要:目的:探讨山楂原花青素(hawthorn procyanidins,HPC)调节腺苷酸激活蛋白激酶/固醇调节元件结合蛋白(AMP-activated protein kinase/sterol regulatory element binding protein-1c,AMPK/SREBP-1c)
2、信号通路对脂质代谢的影响及其机制。方法:采用随机数字表法将大鼠分为空白对照组(blank control group,BCG),高脂血症模型组(hyperlipidemia model group,HMG),HPC低、中、高剂量组(HPC-low-,medium-and high-dose groups,HPC-LDG、HPC-MDG、HPC-HDG),非诺贝特阳性对照组(fenofibrate positive control group,FPG),每组10 只。按试剂盒方法检测大鼠血清和肝匀浆中甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)
3、、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)浓度;苏木精-伊红(hematoxylin eosin,HE)染色观察各组大鼠肝脏组织病理学变化;实时定量聚合酶链式反应检测各组大鼠肝脏中AMPK、SREBP-1c、甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase-1,GPAT1)、乙酰辅酶羧化酶(acetyl CoA carboxylase,ACC)、脂肪酸合成酶(fatty ac
4、id synthese,FAS)、肉毒碱棕榈酰基转移酶(carnitine palmitoyltransterase-1,CPT1)和过氧化物酶体增殖物激活受体 辅助激活因子1(peroxisome proliferator activated receptor coactivator-1,PGC-1)mRNA表达水平;蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测各组大鼠肝脏中p-AMPK、SREBP-1c、GPAT1、ACC、FAS、CPT1和PGC-1蛋白表达水平。结果:造模7 周后,与BCG比较,HMG大鼠体质量、肝质量和肝脏指数均显著或极显著升高(P0.05、P0.01)。与HMG
5、比较,HPC-HDG和FPG大鼠血清和肝匀浆TG、TC和LDL-C浓度极显著下降,HDL-C浓度极显著升高(P0.01),且HPC对大鼠血清和肝匀浆中脂质浓度影响有剂量依赖性。采用各剂量HPC预防性干预后,随HPC剂量增加,大鼠肝细胞脂肪变性逐渐改善。与HMG比较,HPC-HDG和FPG大鼠肝脏AMPK mRNA和p-AMPK蛋白相对表达量均极显著上升(P0.01),大鼠肝脏SREBP-1c、GPAT1、ACC、FAS mRNA和蛋白相对表达量均极显著下降(P0.01),大鼠肝脏CPT1、PGC-1 mRNA和蛋白相对表达量均极显著升高(P0.01)。结论:HPC可以改善高脂血症大鼠脂质代谢,
6、其作用机制可能与AMPK/SREBP-1c分子信号通路有关。关键词:山楂原花青素;高脂血症;腺苷酸激活蛋白激酶;固醇调节元件结合蛋白Hawthorn Procyanidins Regulate Lipid Metabolism through the AMPK/SREBP-1c Signaling PathwayMI Wei1,YU Min2,LI Ning1,SHI Tala1,CHEN Caiyun1,*(1.School of Public Health and Management,Binzhou Medical University,Yantai 264003,China;2.Sch
7、ool of Pharmacy,Binzhou Medical College,Yantai 264003,China)Abstract:Objective:To investigate the effect of hawthorn procyanidins(HPC)on lipid metabolism and its mechanism by regulating the AMP-activated protein kinase/sterol regulatory element binding protein-1c(AMPK/SREBP-1c)signaling pathway.Meth
8、ods:Sixty rats were randomly divided into six groups(n=10)blank control(BC),hyperlipidemia model(HM),low-,medium-,and high-dose HPC(HPC-LD,HPC-MD,and HPC-HD)and fenofibrate positive control(FP).收稿日期:2022-08-23 基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(81302426;81902161);山东省自然科学基金项目(2017LH059);山东省高等学校科技计划项目(J17KA224);山东
9、省医药卫生科技发展计划项目(202212020325)第一作者简介:宓伟(1978)(ORCID:0000-0002-4856-6877),男,副教授,硕士,研究方向为食物成分与慢性病。E-mail:*通信作者简介:陈彩云(1984)(ORCID:0000-0001-9352-189X),女,讲师,硕士,研究方向为天然产物生物转化及肠道菌群。E-mail:130 2023,Vol.44,No.15 食品科学 营养卫生The contents of triglyceride(TG),total cholesterol(TC),low-density lipoprotein cholesterol
10、(LDL-C)and high-density lipoprotein cholesterol(HDL-C)in the serum and liver homogenate were measured by commercial kits.Hematoxylin eosin(HE)staining was used to observe hepatic histopathological changes.The mRNA expression levels of AMPK,SREBP-1c,glycerol-3-phosphate acyltransferase-1(GPAT1),acety
11、l CoA carboxylase(ACC),fatty acid synthase(FAS),carnitine palmitoyltransterase-1(CPT1)and peroxisome proliferator activated receptor coactivator-1(PGC-1)in the liver were measured by quantitative real-time polymerase chain reaction(PCR).Western blotting was used to detect the protein expression of p
12、-AMPK,SREBP-1c,GPAT1,ACC,FAS,CPT1 and PGC-1 in the liver.Results:After seven weeks of feeding on a high-fat diet,body mass,liver mass and liver index significantly increased compared with the control group fed on a basal diet(P 0.05 or 0.01).Compared with the HM group,the contents of TG,TC and LDL-C
13、 in serum and liver homogenate in the HPC-HD and FP groups significantly decreased,and the content of HDL-C significantly increased (P 0.01);the effect of HPC on lipid content in serum and liver homogenate was dose-dependent.After prophylactic intervention with HPC,the steatosis of hepatocytes was g
14、radually improved with an increase in the dosage of HPC.Compared with the HM group,the AMPK mRNA expression and p-AMPK protein expression in liver tissues in the HPC-HD and FP groups significantly increased(P 0.01),and the mRNA and protein expression of SREBP-1c,GPAT1,ACC and FAS significantly decre
15、ased(P 0.01),and the mRNA and protein expression of CPT1 and PGC-1 significantly increased in the liver (P 0.01).Conclusion:HPC can effectively improve lipid metabolism in hyperlipidemic rats,which may be related to the regulation of the AMPK/SREBP-1c signaling pathway.Keywords:hawthorn procyanidins
16、;hyperlipidemia;AMP-activated protein kinase(AMPK);sterol regulatory element binding protein-1c(SREBP-1c)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220823-281中图分类号:TS201.4 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2023)15-0129-08引文格式:宓伟,于敏,李宁,等.基于AMPK/SREBP-1c分子通路的山楂原花青素调控脂质代谢机制J.食品科学,2023,44(15):129-136.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20
17、220823-281.http:/MI Wei,YU Min,LI Ning,et al.Hawthorn procyanidins regulate lipid metabolism through the AMPK/SREBP-1c signaling pathwayJ.Food Science,2023,44(15):129-136.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220823-281.http:/血脂异常俗称高脂血症,是一种以血清甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total
18、cholesterol,TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平升高,或伴有高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平降低的代谢性疾病,是诱发心脑血管疾病的主要因素1。2020年中国居民营养与慢性病状况报告指出,我国成年人血脂异常的总患病率为40.40%,其中低密度脂蛋白血症患病率最高,为33.90%,这将导致20102030年间我国心血管疾病患者增加约920万 人2。他汀类、贝特类、烟酸类药物等是治疗高脂血症疗效确切的西药,但肝功能异常、横纹肌溶解症
19、等副作用较多3-5。山楂原花青素(hawthorn procyanidins,HPC)是由表儿茶素和儿茶素缩合而成的一种来源于山楂的低聚体多酚化合物,山楂鲜果中原花青素的含量高达4 mg/g,其抗氧化活性远高于来源于葡萄籽、松树皮等的高聚体原花青素,HPC可用乙醇溶剂萃取法、大孔吸附树脂层析法等提取和纯化,已被充分开发应用于食品、药品和化妆品工业6。本课题组前期研究表明,HPC具有良好的抗肿瘤7、抗氧化8等生物活性,经体内外质量评价已明确其有效的药效浓度范围。作为脂质代谢的调控中枢,经活化的AMP激活蛋白激酶(AMP-activiated protein kinase,AMPK)直接磷酸化固醇
20、调节元件结合蛋白(sterol regulatory element binding protein-1c,SREBP-1c),促使甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)磷酸化失活,使其下游的乙酰辅酶羧化酶(acetyl CoA carboxylase,ACC)和脂肪酸合成酶(fatty acid synthese,FAS)表达量降低,肉毒碱棕榈酰基转移酶(carnitine palmitoyltransterase-1,CPT-1)和过氧化物酶体增殖物激活受体辅助激活因子1(peroxisome proliferator
21、 activated receptor coactivator-1,PGC-1)活性增强,从而加速脂肪酸氧化分解,抑制脂质合成9-13。本研究采用高脂膳食诱导动物模型,以非诺贝特为阳性对照,探讨HPC靶向作用于AMPK/SREBP-1c分子信号通路调控脂质代谢的机制,为高脂血症防治、寻找靶向天然植物药提供实验依据。营养卫生 食品科学 2023,Vol.44,No.15 1311 材料与方法1.1 动物、材料与试剂S P F 级 S D 雄 性 大 鼠 6 0 只,8 周 龄,体 质 量240290 g,购自山东弘立医学动物实验研究有限公司,生产许可证号SCKX(鲁)2021-0005。在无特定
22、病原的条件下基础饲料适应性喂养1 周后用于实验。本研究得到滨州医学院动物伦理学委员会的批准(202108-005)。基础饲料、高脂饲料(MCD002)均由江苏美迪森生物医药有限公司提供,总热量比为23.0 kJ/g,脂肪、碳水化合物和蛋白质供能比分别为45.7%、35.8%、18.5%。HPC(聚合度99%,批号:20200420)杭州绿盛生物技术有限公司;非诺贝特胶囊(规格100 mg/粒,批号H44021454)广东华南药业集团有限公司;TG、TC、LDL-C和HDL-C试剂盒(货号分别为20200201、20200104、20200308、20200509)南京建成生物工程研究所;高效化
23、学发光(efficient chemiluminescence,ECL)显色试剂盒、聚氰基丙烯酸正丁酯(bicinchoninic acid,BCA)蛋白浓度测定试剂盒、RNA提取试剂盒(货号分别为36208ES60、20201ES76、19221ES08)翌圣生物科技(上海)股份有限公司;高效RIPA裂解液、苏木精-伊红(hematoxylin eosin,HE)染色试剂盒(货号分别为R0010、G1120)北京索莱宝科技有限 公司;AMPK抗体、SREBP-1c抗体、GPAT1抗体、ACC抗体、FAS抗体、CPT1抗体和PGC-1抗体(货号分别为ab32047、ab133125、ab005
24、9、ab185901、ab133619、ab189181、ab145641)英国Abcam公司;phospho-AMPK(Thr172)抗体、GAPDH抗体、二抗羊抗兔IgG(货号分别为AA393、AF006、AS118)上海碧云天生物技术有限公司。1.2 仪器与设备RG2000荧光实时定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)澳大利亚Corbett公司;电泳转膜仪 美国Bio-Rad公司;Alphalmager HP凝胶成像分析系统 美国Alpha Innotech公司;BX-26荧光显微镜 日本Olympus公司;Varioskan LUX多功能酶标仪
25、 美国Thermo Fisher Scientific公司;TDL-40B台式离心机、DYY-12型凝胶电泳仪 北京六一仪器厂。1.3 方法1.3.1 实验分组和给药采用随机数字表法将大鼠分为空白对照组(blank control group,BCG),高脂血症模型组(hyperlipidemia model group,HMG),HPC低、中、高剂量组(HPC-low-,medium-and high-dose groups,HPC-LDG、HPC-MDG、HPC-HDG)、非诺贝特阳性对照组(fenofibrate positive group,FPG),每组10 只。非诺贝特胶囊临用前配
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