天麻素通过AMPK信号通路改善非酒精性脂肪性肝病

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非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是单纯脂肪变性、脂肪肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝癌等一系列肝脏疾病的总称,对人和动物的健康都造成了巨大的威胁。NAFLD是世界上最流行的慢性肝病,其患病率约占全球人口的25%,是肝移植和肝细胞癌最常见的病因之一。奶牛脂肪肝在围产期多发,常伴随产奶量下降、子宫内膜炎和生产瘫痪等并发症,给集约化养殖场造成了严重的经济损失。目前在人和动物上都没有被批准用于治疗非酒精性脂肪肝炎(nonalcohoic steatohepatitis,NASH)的药物。天麻素是一种低分子量的酚苷,提取于天麻根茎。研究表明天麻素可治疗多种肝脏疾病,并具有保肝作用。然而,天麻素对肝脏疾病的治疗机理尚未被完全阐明。本研究以小鼠非酒精性脂肪肝为模型,旨在探讨天麻素是否具有改善NAFLD的作用,进一步探究相关的分子机制,为天然药物的研发提供理论支持。(1)本研究分别使用高脂饮食(high fat diet,HFD)及高脂高胆固醇饮食(high fat high cholesterol,HFHC)诱导小鼠建立NAFLD和NASH模型。试验结果显示:与模型组相比,天麻素治疗显著降低了肝脏重量、肝体比、肝脏和血清甘油三酯(triglyceride,TG)和总胆固醇(total cholesterol,TC)含量,以及血清丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶活性水平(P<0.01)。对肝脏组织分别进行油红O、H&E、CD11b荧光和PSR染色,结果发现天麻素可显著减少肝脏脂质蓄积、炎症水平和纤维化。q PCR和Western blot试验结果表明,天麻素治疗显著下调脂质代谢(Cd36、Fasn、Scd1等)、炎症(Ccl2、Cxcl2、Tnf等)和纤维化(Col1a1、Ctgf、SMAD等)相关基因的m RNA和蛋白水平(P<0.01)。(2)本研究使用PO(棕榈酸:油酸=0.5:1 m M)刺激原代肝细胞和肝细胞系,探究天麻素对脂质蓄积和炎症反应的影响。油红O染色结果表明天麻素减少了肝细胞脂质蓄积;q PCR试验结果表明天麻素治疗显著下调与脂肪酸合成(Fasn、Acaca、Cd36等)和炎症(Il1β、Cxcl10、Jun等)相关基因的m RNA水平(P<0.01);天麻素治疗后肝细胞TG和TC含量显著降低(P<0.01)。(3)本研究采用转录组测序分析了HFHC模型组和天麻素组小鼠肝脏以及PO模型组和天麻素组小鼠原代肝细胞样本。GSEA和GSVA分析显示天麻素显著抑制了脂质代谢、炎症和纤维化相关的通路,如PPARγ信号传导、NF-κB信号通路和TGF-β信号通路等。结果发现天麻素治疗显著抑制了脂质代谢(Scd1、Cd36、Fasn等)、炎症(Ccl2、Cxcl10、Tnf等)和纤维化(Col1a1、Acta2、Ctgf等)相关的基因的表达。利用GSEA筛选原代肝细胞和小鼠肝脏中变化最显著的KEGG通路,发现AMPK通路是天麻素调控的主要通路。同时使用Western blot检测发现天麻素处理显著上调p-AMPK蛋白水平(P<0.01)。(4)本研究通过抑制AMPK通路后观察天麻素对肝细胞脂质代谢和炎症的影响。使用重组腺病毒或AMPK抑制剂(Compound C,CC)阻断AMPK通路,再给予天麻素处理,油红O染色结果发现天麻素并不能减少由PO刺激引起的肝细胞脂滴蓄积;q PCR试验表明天麻素组的脂质代谢相关基因(Scd1、Fasn、Acaca等)和炎症相关基因(Cxcl10、Il1β、Jun等)的m RNA水平与模型组相比无显著差异。对PO组、PO+天麻素组和PO+天麻素+CC组的原代肝细胞进行转录组学测序,结果显示CC阻断了天麻素对脂质代谢和炎症通路及关键基因的下调作用。(5)本研究抑制AMPK通路后检测天麻素对NASH小鼠肝脏的影响。结果表明CC阻断了天麻素对肝重、肝重/体重、肝脏和血清脂质含量(TG和TC)的降低作用。油红O、H&E和PSR染色结果表明CC阻断了天麻素降低肝脏脂质蓄积、炎症和纤维化的作用。q PCR试验表明CC阻断了天麻素对脂肪酸合成(Cd36、Fasn、Scd1、Pparg)、炎症(Cxcl10、Il1β、Ccl2)和纤维化(Col3a1、Acta2、Ctgf)相关基因的m RNA水平的下调作用。综上所述,天麻素通过激活AMPK信号通路改善非酒精性脂肪肝炎的脂质积累、炎症和纤维化水平,为治疗NASH提供一种新疗法。
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