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        醛固酮對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞與脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素表達(dá)和分泌的影響*

        2010-08-02 13:04:34張少玲
        中國(guó)病理生理雜志 2010年7期

        王 川,張少玲,嚴(yán) 勵(lì),程 樺

        (中山大學(xué)附屬第二醫(yī)院內(nèi)分泌科,廣東 廣州 510120)

        不適當(dāng)升高的醛固酮水平可引起心血管損害[1]。與同等血壓的原發(fā)性高血壓患者相比,原發(fā)性醛固酮增多癥患者心血管損傷發(fā)生早、程度重,且這種現(xiàn)象不能單用醛固酮引起水鈉潴留和血壓升高等效應(yīng)來(lái)解釋[2],因此還存在其它機(jī)制導(dǎo)致高醛固酮血癥對(duì)機(jī)體的損害。醛固酮和脂肪細(xì)胞間存在交互作用:醛固酮可促進(jìn)脂肪細(xì)胞的分化,而脂肪細(xì)胞分泌的某些因子可促進(jìn)醛固酮的合成和分泌[3,4]。內(nèi)脂素是脂肪細(xì)胞分泌的一種因子,它參與炎癥、氧化應(yīng)激和內(nèi)皮損傷等多種生理病理反應(yīng)[5],而且2型糖尿病患者內(nèi)脂素水平與醛固酮水平呈負(fù)相關(guān)[6],這些研究提示醛固酮可能通過(guò)調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素的表達(dá)和分泌,參與高醛固酮血癥對(duì)心血管的損傷。本實(shí)驗(yàn)體外培養(yǎng)3T3-L1前脂肪細(xì)胞和脂肪細(xì)胞,研究醛固酮對(duì)內(nèi)脂素基因表達(dá)和蛋白分泌的影響及其可能機(jī)制。

        材料和方法

        1 細(xì)胞與試劑

        3T3-L1前脂肪細(xì)胞(ATCC)、DMEM高糖培養(yǎng)基(Gibco)、醛固酮、安體舒通、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、油紅 O(Sigma),Trizol(Invitrogen),SYBR PrimeScriptTMRT-PCR試劑盒(TaKaRa),PCR引物(寶生物工程有限公司設(shè)計(jì)并合成),內(nèi)脂素檢測(cè)試劑盒(USCN&LIFE)。

        2 細(xì)胞培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化

        3T3-L1前脂肪細(xì)胞按1.5×105cells/cm2密度接種于6孔板,用含10%胎牛血清(fetal bovine serum,F(xiàn)BS)、25 mmol/L DMEM高糖培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)。置于37℃、5%CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱中,每2 d更換培養(yǎng)液1次,細(xì)胞接觸抑制2 d后,換用含0.5 mmol/L 3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、1.7 μmol/L胰島素、1 μmol/L地塞米松和10%FBS的高糖DMEM培養(yǎng)液培養(yǎng)2 d,再換用1.7 μmol/L胰島素和10%FBS的高糖DMEM培養(yǎng)液培養(yǎng)2 d,以后用10%FBS的高糖DMEM培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)直到細(xì)胞分化為成熟脂肪細(xì)胞。每天在倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞生長(zhǎng)分化情況,誘導(dǎo)后約6-8 d細(xì)胞分化成熟。此時(shí)可行油紅O染色進(jìn)行脂肪細(xì)胞鑒定。

        3 實(shí)驗(yàn)分組

        實(shí)驗(yàn)分為5組,分別為:(1)對(duì)照組(control):含25 mmol/L葡萄糖的DMEM高糖培養(yǎng);(2)低醛固酮組(low aldosterone,LA);(3)高醛固酮組(high aldosterone,HA):分別含10-8和10-6mol/L 醛固酮;(4)低醛固酮+安體舒通組(low aldosterone plus spironolactone,LA+SP);(5)高醛固酮+安體舒通組(high aldosterone plus spironolactone,HA+SP):分別含10-8和10-6mol/L醛固酮加10-6mol/L鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑-安體舒通。每組再分為2亞組:3T3-L1前脂肪細(xì)胞和脂肪細(xì)胞組,前脂肪細(xì)胞選擇細(xì)胞融合80%左右的進(jìn)行干預(yù),脂肪細(xì)胞為成脂誘導(dǎo)第6 d的細(xì)胞,此時(shí)大約有80%的前脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)分化成熟,每組分別處理24 h和48 h,重復(fù)3次。

        4 實(shí)時(shí)RT-PCR檢測(cè)內(nèi)脂素和鹽皮質(zhì)激素受體(mineralocorticoid receptor,MR)mRNA的水平

        用Trizol分別提取每組總RNA,紫外分光光度法測(cè)定RNA濃度和純度。實(shí)時(shí)RT-PCR按SYBR PrimeScriptTMRT-PCR kit的操作說(shuō)明進(jìn)行,首先1 μg總RNA為模板,反應(yīng)體積20 μL進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄,反應(yīng)條件為37℃ 15 min,85℃ 5 s。再以RT產(chǎn)物為模板,用SYBR green染料法進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR(ABI PRISM 7000實(shí)時(shí)PCR儀)擴(kuò)增目的片段,測(cè)定內(nèi)脂素和MR mRNA表達(dá),18S作為內(nèi)參照。引物序列如下:內(nèi)脂素正向5'-TACTGTGGCGGGAATTGCTCTAA -3',反向5'-CCACAGACACAGGCACTGATGA-3';MR正向5'- CTTCAGTTCGTGCGGCTTCA -3',反向 5'-AGAACCTCTGCCAACTCTGTCCA-3';18S正向5'-CAACACGGGAAACCTCACC-3',反向 5'-CAGACAAATCGCTCCACCAA -3',引物濃度 10 μmol,反應(yīng)體積20 μL。PCR采用兩步法,第一步95℃預(yù)變性10 s,第二步95 ℃ 5 s,60 ℃ 31 s,共40 個(gè)循環(huán),目標(biāo)基因與18S mRNA進(jìn)行比較,用ΔΔCt法計(jì)算相對(duì)量。反應(yīng)結(jié)束后確認(rèn)擴(kuò)增曲線和溶解曲線。

        5 酶聯(lián)免疫法檢測(cè)內(nèi)脂素水平

        取細(xì)胞培養(yǎng)上清液100 μL,按試劑盒說(shuō)明書(shū)測(cè)量?jī)?nèi)脂素的濃度。每孔均設(shè)3個(gè)復(fù)孔,用酶標(biāo)儀在450 nm波長(zhǎng)測(cè)量各孔吸光度值,根據(jù)樣品的吸光度值由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出相應(yīng)的濃度(μg/L)。

        6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

        結(jié) 果

        1 細(xì)胞形態(tài)及內(nèi)脂素基因表達(dá)和分泌變化

        隨著3T3-L1前脂肪細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化,細(xì)胞由梭型或不規(guī)則型逐漸變圓變大,胞內(nèi)可見(jiàn)串珠狀可被油紅O染成鮮紅的脂滴,見(jiàn)圖1。

        Figure1.3T3-L1 adipocytes stained with oil red O(×200).圖1 油紅O染色后的3T3-L1脂肪細(xì)胞

        隨著3T3-L1前脂肪細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化,內(nèi)脂素mRNA的表達(dá)增加,誘導(dǎo)第6 d和第7 d較前脂肪細(xì)胞對(duì)照分別增加了4.3倍和7.3倍(P<0.05)。

        3T3-L1前脂肪細(xì)胞培養(yǎng)液中內(nèi)脂素濃度低,無(wú)法測(cè)到,但脂肪細(xì)胞培養(yǎng)液中內(nèi)脂素濃度隨誘導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)明顯增高,誘導(dǎo)第6 d和第7 d分別為(70.02±9.28)μg/L和(95.20±8.17)μg/L。

        2 醛固酮對(duì)前脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素基因表達(dá)和蛋白分泌的影響

        醛固酮作用前脂肪細(xì)胞24 h,LA和HA組內(nèi)脂素mRNA的表達(dá)較同一時(shí)間對(duì)照組分別減少48.0%和52.0%,P<0.05;作用48 h,分別減少49.4%和46.6%,P<0.05,但與醛固酮濃度無(wú)關(guān)(LA vs HA,P>0.05)。聯(lián)用安體舒通48 h,LA+SP內(nèi)脂素mRNA表達(dá)高于LA,P<0.05,但仍低于對(duì)照組(P<0.05),見(jiàn)圖2。無(wú)論有無(wú)聯(lián)用安體舒通,醛固酮干預(yù)后,3T3-L1前脂肪細(xì)胞培養(yǎng)液中內(nèi)脂素濃度仍未測(cè)到。

        Figure2.The expression of visfatin mRNA in 3T3-L1 preadipocytes after aldosterone treatment for 24 h and 48 h..n=3.*P<0.05 vs control at the same time;◇P <0.05 vs LA at the same time.圖2 醛固酮作用24 h和48 h 3T3-L1前脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素mRNA表達(dá)變化

        3 醛固酮對(duì)脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素基因表達(dá)和蛋白分泌的影響

        醛固酮作用脂肪細(xì)胞24 h,LA和HA組內(nèi)脂素mRNA的表達(dá)較對(duì)照組分別降低43.5%和51.2%,P<0.05,培養(yǎng)液中脂聯(lián)素濃度分別減少48.4%和47.1%,P<0.05;作用48 h,內(nèi)脂素mRNA的表達(dá)降低39.7%和48.6%,P<0.05,脂聯(lián)素濃度分別減少57.7%和56.1%,P<0.05,以上變化均與醛固酮的濃度無(wú)關(guān)(LA vs HA,P >0.05),見(jiàn)圖3、4。

        聯(lián)用安體舒通,LA+SP的內(nèi)脂素mRNA的表達(dá)以及培養(yǎng)液中蛋白濃度均高于LA(P<0.05),其中蛋白濃度仍然低于同一時(shí)間對(duì)照組(P<0.05);HA+SP的內(nèi)脂素mRNA的表達(dá)以及蛋白濃度低于同一時(shí)間對(duì)照組(P<0.05),但與HA比較差異無(wú)顯著。

        4 醛固酮對(duì)前脂肪細(xì)胞和脂肪細(xì)胞MR基因表達(dá)的影響

        3T3-L1脂肪細(xì)胞MR基因表達(dá)較前脂肪細(xì)胞降低,誘導(dǎo)第6 d和第7 d分別降低30%和55%,P <0.05。

        醛固酮作用前脂肪細(xì)胞48 h,LA的MR mRNA表達(dá)高于同一時(shí)間對(duì)照組(P<0.05),見(jiàn)圖5;作用于脂肪細(xì)胞無(wú)論24 h還是48 h,LA和HA的MR mRNA表達(dá)均高于同一時(shí)間對(duì)照組(P<0.05),見(jiàn)圖6。

        Figure3.The expression of visfatin mRNA in 3T3-L1 adipocytes after aldosterone treatment for 24 h and 48 h..n=3.*P<0.05 vs control at the same time;◇P<0.05 vs LA at the same time.圖3 醛固酮作用24 h和48 h脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素mRNA表達(dá)變化

        Figure4.The visfatin concentration in 3T3-L1 adipocytes after aldosterone treatment for 24 h and 48 h..n=3.*P<0.05 vs control at the same time;◇P<0.05 vs LA at the same time;#P<0.05 vs HA at the same time.圖4 醛固酮作用24 h和48 h脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素濃度變化

        Figure5.The expression of MR mRNA in 3T3-L1 preadipocytes after aldosterone treatment for 24 h and 48 h..n=3.*P<0.05 vs control at the same time.圖5 醛固酮作用24 h和48 h 3T3-L1前脂肪細(xì)胞MR mRNA表達(dá)變化

        聯(lián)用安體舒通,無(wú)論前脂肪細(xì)胞還是脂肪細(xì)胞,LA+SP和HA+SP的MR mRNA表達(dá)與對(duì)照組比差異無(wú)顯著(P>0.05)。

        Figure6.The expression of MR mRNA in adipocytes after aldosterone treatment for 24 h and 48 h..n=3.*P<0.05 vs control at the same time;◇P<0.05 vs LA at the same time;#P <0.05 vs HA at the same time.圖6 醛固酮作用24 h和48 h脂肪細(xì)胞MR mRNA表達(dá)變化

        討 論

        本研究用10-8和10-6mol/L醛固酮干預(yù)3T3-L1脂肪細(xì)胞24 h和48 h,內(nèi)脂素基因表達(dá)降低,同時(shí)培養(yǎng)液中的蛋白濃度下降,由此可見(jiàn)醛固酮可抑制脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素的基因表達(dá)和分泌。

        醛固酮和脂肪細(xì)胞間存在交互作用:醛固酮可促進(jìn)脂肪細(xì)胞的分化,而脂肪細(xì)胞分泌的某些因子可促進(jìn)醛固酮的合成和分泌[3,4]。在超重的原發(fā)性高血壓患者中體重指數(shù)與血醛固酮水平呈正比;體重減輕后,醛固酮水平下降[7]。此外,Wada 等[8]觀察到醛固酮作用于3T3-L1脂肪細(xì)胞可抑制胰島素誘導(dǎo)的葡萄糖攝取。結(jié)合本研究結(jié)果可見(jiàn)無(wú)論體內(nèi)還是體外,醛固酮均可影響脂肪細(xì)胞的功能。

        內(nèi)脂素是一種由脂肪細(xì)胞分泌的脂肪細(xì)胞因子,與炎癥、氧化應(yīng)激、血管內(nèi)皮損傷和心肌纖維化等有著密切的聯(lián)系。2型糖尿病患者醛固酮水平與內(nèi)脂素水平呈負(fù)相關(guān)[6],而安體舒通可增加糖尿病腎病患者內(nèi)脂素水平[9]。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示血管緊張素Ⅱ可抑制體外培養(yǎng)的人脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素mRNA表達(dá),而血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑可增加內(nèi)脂素mRNA表達(dá)[10]。因此我們推測(cè)醛固酮抑制脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素的基因表達(dá)和分泌,可能參與了其對(duì)心腎等臟器損害。

        本實(shí)驗(yàn)還觀察到醛固酮促進(jìn)MR基因表達(dá),而安體舒通可對(duì)抗醛固酮這種作用。醛固酮可與MR特異結(jié)合,醛固酮水平的變化能引起細(xì)胞內(nèi)MR數(shù)量的改變,并且不同疾病狀態(tài)和不同細(xì)胞MR變化趨勢(shì)不一致。醛固酮可降低大鼠循環(huán)中單核細(xì)胞MR的數(shù)量,而對(duì)B和T淋巴細(xì)胞MR的數(shù)量無(wú)影響。在糖尿病患者中,低醛固酮水平伴隨著單核細(xì)胞MR表達(dá)的上升;相反,在妊高征的患者中,低醛固酮血癥卻降低單核細(xì)胞MR的表達(dá)[11]。而本研究中醛固酮促進(jìn)了脂肪細(xì)胞MR基因的表達(dá)。

        MR是核受體家族的一員,近年來(lái),MR的作用日益受到重視。MR不僅維持水鈉平衡,還與心血管重構(gòu)、行為認(rèn)知以及脂肪分化等病理生理反應(yīng)有關(guān)。細(xì)胞內(nèi)MR數(shù)量的變化可引起功能的改變,在小鼠前腦選擇性地敲除MR,會(huì)損傷小鼠的空間學(xué)習(xí)能力;相反,在前腦選擇性地過(guò)表達(dá)MR,會(huì)導(dǎo)致小鼠應(yīng)激后焦慮樣行為的減少[12]。在小鼠心肌細(xì)胞上過(guò)度表達(dá)MR可引起離子通道重建,心室復(fù)極延長(zhǎng),導(dǎo)致嚴(yán)重室性心律失常[13]。激活MR可促進(jìn)前脂肪細(xì)胞分化為成熟的脂肪細(xì)胞[14]。此外,MR拮抗劑-安體舒通可增加肥胖糖尿病小鼠脂肪組織[15]和糖尿病腎病患者[9]內(nèi)脂素水平。結(jié)合本研究結(jié)果:聯(lián)用安體舒通,醛固酮對(duì)3T3-L1脂肪細(xì)胞內(nèi)脂素基因表達(dá)和分泌的抑制作用減弱,提示MR與脂肪細(xì)胞的功能有著密切聯(lián)系。

        總之,本研究顯示醛固酮可抑制3T3-L1脂肪細(xì)胞內(nèi)酯素的基因表達(dá)和分泌,提示脂肪細(xì)胞及其分泌的內(nèi)脂素可能參與了高醛固酮對(duì)機(jī)體的損傷,這為我們治療高醛固酮血癥帶來(lái)的危害提供了一種新的思路,但體內(nèi)情況如何尚需進(jìn)一步研究。

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