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        芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖及分化作用研究

        2010-09-13 03:58:42于華強(qiáng)籍保平高豐衣蘇春元
        食品科學(xué) 2010年15期
        關(guān)鍵詞:油紅誘導(dǎo)劑光密度

        于華強(qiáng),籍保平*,柳 嘉,周 峰,高豐衣,蘇春元

        (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

        芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖及分化作用研究

        于華強(qiáng),籍保平*,柳 嘉,周 峰,高豐衣,蘇春元

        (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

        目的:研究芹菜素(apigenin,AP)對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖及分化的影響。方法:采用3T3-L1前脂肪細(xì)胞,利用MTT比色分析法檢測(cè)不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖的影響;采用傳統(tǒng)的雞尾酒誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)分化3T3-L1前脂肪細(xì)胞,利用油紅O染色檢測(cè),通過(guò)比色分析法檢測(cè)不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞分化的影響。結(jié)果:30、50μg/mL芹菜素相對(duì)于空白組和陽(yáng)性對(duì)照組能夠顯著抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖和分化,提示其可能具有預(yù)防肥胖的作用。

        芹菜素;3T3-L1;增殖;分化;肥胖

        Abstract:Objective: To investigate the effect of apigenin on proliferation and differentiation of 3T3-L1 preadipocytes.Methods: 3T3-L1 preadipocytes were used as target cells to explore the effect of apigenin on their proliferation measured by MTT assay. Besides, cell differentiation using differentiation cocktail, oil red O staining and spectrometric determination were carried out for investigating the effect of apigenin on the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. Results: Apigenin at 30μg/mL and 50μg/mL concentrations could inhibit the proliferation and differentiation of 3T3-L1 preadipocytes in comparison with the blank group and the positive control group (established using Dulbecco s modified Eagle s medium containing 0.5 mmol/L IBXM,1μmol/L dexamethasone and 10μmol/L insulin). Conclusion: Apigenin appear to have potential for the prevention of obesity.

        Key words:apigenin;3T3-L1 preadipocytes;proliferation;differentiation;obesity

        肥胖主要是由于能量攝入和消耗失衡引起的代謝紊亂綜合癥,可引起體內(nèi)脂肪過(guò)多的堆積或異常,從而影響整個(gè)機(jī)體的正常生理功能,增加動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病、高血壓、糖尿病、腫瘤、高血脂等疾病的發(fā)病危險(xiǎn)[1-4]。2005年公布的“中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與健康狀況調(diào)查”顯示,我國(guó)兒童肥胖者為8.1%,成人超重和肥胖者分別為20%和10%。與1992年資料相比,成人超重率上升39%,肥胖率上升97%[5]。同時(shí),在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,各國(guó)在肥胖及并發(fā)癥的治療方面投入的經(jīng)費(fèi)占衛(wèi)生總經(jīng)費(fèi)的5%~10%,每年高達(dá)數(shù)千億美元。因此,開(kāi)發(fā)和利用具有減肥作用的功能食品,對(duì)提高肥胖人群的生活質(zhì)量,保護(hù)人體健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        芹菜素(apigenin,AP) 是天然存在的一種黃酮類化合物,化學(xué)結(jié)構(gòu)為4′,5,7 - 三羥黃酮,廣泛存在于水果、蔬菜、豆類、茶葉中[6],而芹菜含量最高。體外研究或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示芹菜素具有多方面的藥理作用,例如其具有明顯的抗腫瘤作用[7-13]、抗氧化作用[14]、降血壓和舒張血管預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化作用[15]以及保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)等作用[16]。因此,芹菜素對(duì)健康的影響已引起廣泛關(guān)注,成為營(yíng)養(yǎng)學(xué)及藥理學(xué)研究的熱點(diǎn)。

        本實(shí)驗(yàn)采用3T3-L1前脂肪細(xì)胞,利用MTT比色分析法研究不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖的影響;并進(jìn)一步采用傳統(tǒng)的雞尾酒誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)分化3T3-L1前脂肪細(xì)胞,利用油紅O染色,通過(guò)比色分析法研究不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞分化的影響;從抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖和分化兩個(gè)方面研究芹菜素預(yù)防肥胖的作用效果。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        3T3-L1前脂肪細(xì)胞 中科院上海細(xì)胞所;胎牛血清(FBS)、高糖DMEM培養(yǎng)液 美國(guó)Gibco公司;MTT、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤(IBMX)、胰島素(Insulin)、地塞米松(DEX)、胰蛋白酶 美國(guó)Sigma公司;油紅O染料 上海化學(xué)試劑廠;青霉素-鏈霉素溶液(100×) 碧云天生物技術(shù)研究所。

        1.2 儀器與設(shè)備

        XDOS-1B倒置生物顯微鏡 重慶光電有限公司;SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司;MCO-15ACCO2培養(yǎng)箱(37℃) 日本Sanyo公司;TDL-40B臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;Multiscan MK3自動(dòng)酶標(biāo)分析儀 美國(guó)Thermo公司;DHG-9075A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司。

        1.3 試劑的配制

        MTT溶液:稱取50mg MTT溶于PBS溶液中配制成5mg/mL MTT溶液,過(guò)濾后4℃避光保存兩周內(nèi)有效,避免反復(fù)凍融,最好小劑量分裝,避光保存。

        胰島素溶液:最終培養(yǎng)基中胰島素的質(zhì)量濃度為10μg/mL。酸化水的配制:4.9mL的注射用水加0.lmL的濃鹽酸混合備用。工作液的配制:稱取胰島素2.5mg溶于1mL酸化水中,得到胰島素2.5mg/mL的工作液,分裝-20℃保存?zhèn)溆谩1苊夥磸?fù)凍融。

        地塞米松溶液:最終培養(yǎng)基中地塞米松的濃度為1μmol/L。工作液的配制:稱取地塞米松溶于無(wú)水乙醇溶液,終質(zhì)量濃度為5mg/mL (12700μmol/L),取上述溶液10μL加入990μL注射用水得到地塞米松0.05mg/mL(127μmol/L)的工作液,4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        IBMX:最終培養(yǎng)基中IBMX的濃度為0.5mmol/L。工作液的配制:稱取IBMX 5mg,溶于100μL DMSO得到IBMX 0.225mol/L的工作液,-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        誘導(dǎo)劑Ι:用DMEM完全培養(yǎng)基配制終濃度為0.5mmol/L IBMX、1μmol/L地塞米松和10μg/mL胰島素的誘導(dǎo)劑。

        誘導(dǎo)劑Ⅱ:用DMEM完全培養(yǎng)基配制終質(zhì)量濃度為10μg/mL胰島素的誘導(dǎo)劑。

        油紅O染料:稱取0.25g油紅O加入100mL異丙醇,50℃加熱助溶lh,冷卻后,過(guò)濾作為儲(chǔ)存液,使用時(shí),取6份上述儲(chǔ)存液加4份雙蒸水混勻,靜置10min,即為使用液。

        由表11中的各分析參數(shù)可知,F(xiàn)=840.7143遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fcrit=5.192168,故由此證明不同調(diào)和比例油樣之間在該方法下凝點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果差異顯著。P-value=2.97E-07,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于α=0.05,表明在置信度為95%時(shí)該結(jié)果可信。該方法能夠區(qū)分凝點(diǎn)不同的柴油。

        1.4 3T3-L1前脂肪細(xì)胞的培養(yǎng)

        將3T3-L1前脂肪細(xì)胞置于含10%胎牛血清的DMEM高糖培養(yǎng)基(25mmol/L)中,37℃、5%CO2飽和濕度,1%雙抗條件培養(yǎng),長(zhǎng)滿80%時(shí)傳代。

        1.5 3T3-L1前脂肪細(xì)胞的密度與MTT光密度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系

        將3T3-L1前脂肪細(xì)胞置于含10%胎牛血清的DMEM高糖培養(yǎng)基中,37℃、5%CO2飽和濕度,1%雙抗條件下培養(yǎng)。顯微鏡下觀察細(xì)胞已貼壁,呈梭形、透亮,換培養(yǎng)液,生長(zhǎng)至接觸抑制時(shí)細(xì)胞用胰酶消化,吹打成單個(gè)細(xì)胞,計(jì)數(shù),然后將細(xì)胞密度分別調(diào)整至1×l06、5×l05、1×l05、5×l04、1×l04、5×l03個(gè)/mL接種至96孔板,每個(gè)密度6個(gè)復(fù)孔,12h細(xì)胞貼壁后采用MTT法測(cè)定其光密度值,以得到3T3-L1前脂肪細(xì)胞細(xì)胞密度與MTT光密度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

        1.6 細(xì)胞增殖活力檢測(cè)

        活細(xì)胞線粒體中有與NADP相關(guān)的脫氫酶,可將黃色的四甲基偶氮唑藍(lán)(MTT)還原為不溶性的藍(lán)紫色結(jié)晶,用DMSO將藍(lán)紫色結(jié)晶溶解后,在550nm波長(zhǎng)處用酶標(biāo)儀檢測(cè)光密度值。

        3T3-L1前脂肪細(xì)胞接種于96孔板,調(diào)整每孔細(xì)胞密度為5×103個(gè)/mL。常規(guī)培養(yǎng)12h,換以用DMEM培養(yǎng)液配制的芹菜素溶液200μL,芹菜素質(zhì)量濃度分別為5、10、30、50、100μg/mL,陽(yáng)性對(duì)照為3.4μg/mL羅格列酮,同時(shí)設(shè)空白對(duì)照組。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)12個(gè)平行孔,連續(xù)培養(yǎng)2d。在此期間,分別在24h和48h時(shí),于芹菜素各劑量組中分別選取6個(gè)平行孔加入20μL新鮮配制的5mg/mL的MTT培養(yǎng)液培養(yǎng)4h。將培養(yǎng)液吸干后,每孔加入200μL DMSO,輕輕振蕩10min溶解紫色結(jié)晶。酶標(biāo)儀550nm波長(zhǎng)處測(cè)定光密度值,觀察芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖的影響。

        1.7 3T3-Ll前脂肪細(xì)胞株的誘導(dǎo)分化

        將3T3-Ll前脂肪細(xì)胞接種于96孔培養(yǎng)板,使每孔細(xì)胞密度為5×104個(gè)/mL。用含10%胎牛血清的高糖DMEM培養(yǎng)基在37℃、5%CO2培養(yǎng),待細(xì)胞融合2d后,設(shè)一組空白對(duì)照組,正常加入誘導(dǎo)劑Ι;一組陽(yáng)性對(duì)照組加入由誘導(dǎo)劑Ι配制的3.4μg/mL羅格列酮;各實(shí)驗(yàn)濃度組加入由誘導(dǎo)劑Ι配制的質(zhì)量濃度分別為5、10、30、50、100μg/mL的芹菜素,培養(yǎng)48h;換以用誘導(dǎo)劑Ⅱ配制的各組溶液,再培養(yǎng)48h,隨后以含10%胎牛血清的高糖DMEM培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng),每2d換培養(yǎng)液一次[17]。

        1.8 3T3-L1前脂肪細(xì)胞油紅O染色

        油紅O是目前被認(rèn)為最優(yōu)良的脂肪染色染料,為脂溶性,在脂肪內(nèi)能高度溶解,從而染色,并能保存組織細(xì)胞中的脂肪滴。

        不同組的3T3-L1前脂肪細(xì)胞,用PBS洗3次,10%多聚甲醛固定細(xì)胞30min,PBS洗凈后將細(xì)胞晾干30 min,加入油紅O染液于細(xì)胞表面,靜置60min后用60%異丙醇洗細(xì)胞2次去除多余的染料。再以雙蒸水洗3~4次后。倒置顯微鏡下觀察結(jié)果,拍攝照片[18]。

        1.9 3T3-Ll前脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)分化過(guò)程中脂肪積聚的定量檢測(cè)

        成熟的脂肪細(xì)胞含有脂肪滴,這些脂肪滴可被脂溶性的油紅O染料染成橘黃色或紅色。用異丙醇溶解脂肪細(xì)胞中的油紅O染料后,在550nm波長(zhǎng)處用酶標(biāo)儀檢測(cè)光密度值,可以定量檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)脂肪的含量,判斷脂肪細(xì)胞的分化程度。

        已經(jīng)完成油紅O染色的細(xì)胞,加異丙醇溶解油紅O,振蕩搖勻5min,用酶標(biāo)儀在550nm的波長(zhǎng)處測(cè)定各孔的光密度值[19]。

        1.10 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

        數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS12.0軟件進(jìn)行One-Way ANOVA分析,鄧肯氏多重檢驗(yàn)用來(lái)確定數(shù)據(jù)間的顯著性差異,顯著水平設(shè)定為P<0.05。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 3T3-L1前脂肪細(xì)胞的密度與MTT光密度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系

        MTT光密度值可以間接反映活細(xì)胞密度,由于3T3-L1前脂肪細(xì)胞生長(zhǎng)曲線根據(jù)MTT光密度值制得,因此實(shí)驗(yàn)分別采用不同密度細(xì)胞測(cè)定其MTT光密度值得到對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

        2.2 3T3-L1前脂肪細(xì)胞生長(zhǎng)曲線

        圖1 3T3-L1前脂肪細(xì)胞生長(zhǎng)曲線Fig.1 Cell growth curve of 3T3-L1 preadipocytes

        由圖1可知,3T3-Ll前脂肪細(xì)胞以1×103個(gè)/mL開(kāi)始培養(yǎng),從第2天開(kāi)始細(xì)胞開(kāi)始快速增殖,至第4天增殖速度顯著降低,其中第2天開(kāi)始快速增殖時(shí)細(xì)胞密度約為5×103個(gè)/mL,第2天到第4天為細(xì)胞對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期,因此評(píng)價(jià)不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)3T3-Ll前脂肪細(xì)胞增殖活力的影響時(shí),細(xì)胞接板密度確定為5×103個(gè)/mL,培養(yǎng)時(shí)間確定為48h。

        2.3 芹菜素對(duì)3T3-Ll前脂肪細(xì)胞增殖活力的影響

        圖2 不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)前脂肪細(xì)胞增殖的影響Fig.2 Effect of different concentrations of apigenin on the proliferation of 3T3-L1 preadipocytes

        MTT是一種能夠接收氫原子的化學(xué)染料,活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能使外源性的MTT還原為難溶解的藍(lán)紫色結(jié)晶并沉積在細(xì)胞中,而死細(xì)胞無(wú)此功能。在一定細(xì)胞數(shù)量范圍內(nèi),藍(lán)紫色結(jié)晶的形成量與細(xì)胞數(shù)量成正比,因而光密度值可以間接反映活細(xì)胞數(shù)量。由圖2可知,芹菜素對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞有明顯生長(zhǎng)抑制作用,隨著其質(zhì)量濃度的增加,其抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的作用逐漸加強(qiáng)。24h后,陽(yáng)性對(duì)照組及各質(zhì)量濃度實(shí)驗(yàn)組OD值相對(duì)于空白組明顯降低,其中30、50μg/mL質(zhì)量濃度實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞增殖分別比空白組低16.18%、17.64%,與陽(yáng)性對(duì)照組相比具有顯著差異。48h后,陽(yáng)性對(duì)照組及5、10μg/mL實(shí)驗(yàn)組相對(duì)于空白組抑制增殖效果不明顯。30μg/mL質(zhì)量濃度以上實(shí)驗(yàn)組抑制作用明顯提高,相對(duì)于陽(yáng)性對(duì)照組差異顯著。

        2.4 芹菜素對(duì)3T3-Ll前脂肪細(xì)胞分化的影響

        圖3 分化前脂肪細(xì)胞與分化后脂肪細(xì)胞Fig.3 Morphological mirographs of 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes

        表1 3T3-L1前脂肪細(xì)胞密度與MTT光密度值對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 Density of 3T3-L1 preadipocytes versus optical density in MTT assay

        由圖3可知,誘導(dǎo)分化前的3T3-L1脂肪細(xì)胞呈典型的梭形,胞漿中無(wú)脂滴,形態(tài)與成纖維細(xì)胞相似。當(dāng)細(xì)胞完全融合后,處于生長(zhǎng)停滯,未見(jiàn)處于明顯分裂相的細(xì)胞,誘導(dǎo)分化第4天時(shí),細(xì)胞變大、變圓,細(xì)胞中有脂滴出現(xiàn)。誘導(dǎo)分化第12天時(shí),前脂肪細(xì)胞分化為成熟的脂肪細(xì)胞,表現(xiàn)為細(xì)胞胞漿豐富,含有大量的脂滴,脂滴分布于核周圍,形成“戒指環(huán)”結(jié)構(gòu),為典型的成熟脂肪細(xì)胞形態(tài)。

        前脂肪細(xì)胞為纖維細(xì)胞,分化成熟的脂肪細(xì)胞形態(tài)為近圓形和圓形。二者最重要的區(qū)別是分化成熟的脂肪細(xì)胞能夠合成甘油三酯,進(jìn)行脂質(zhì)貯存。細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)多個(gè)小脂滴或者單獨(dú)一個(gè)大脂滴,將胞核擠在旁邊。油紅O可以與脂滴結(jié)合呈紅色,因此油紅O染色可以直觀反應(yīng)脂肪細(xì)胞的分化程度。

        圖4 不同質(zhì)量濃度芹菜素對(duì)脂肪細(xì)胞分化的影響(油紅O染色)Fig.4 Effect of different concentrations of apigenin on the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes (oil red O staining)

        由圖4可知,經(jīng)不同質(zhì)量濃度芹菜素干預(yù)后,各組細(xì)胞分化不同程度被抑制。隨著芹菜素質(zhì)量濃度的升高抑制作用逐漸加強(qiáng),相對(duì)于空白組,芹菜素組:10μg/mL組細(xì)胞分化降低37.29%,30μg/mL組降低41.52%,50μg/mL組降低46.61%,100μg/mL組降低52.54%。質(zhì)量濃度大于10μg/mL實(shí)驗(yàn)組相對(duì)于陽(yáng)性對(duì)照組分化程度顯著降低,差異顯著,提示芹菜素具有抑制脂肪細(xì)胞分化的作用。

        3 討 論

        3T3-L1細(xì)胞屬小鼠源的成纖維細(xì)胞系,是前脂肪細(xì)胞,經(jīng)特殊的誘導(dǎo)分化劑作用后,可以分化為成熟的脂肪細(xì)胞。包括在形態(tài)學(xué)改變、細(xì)胞生長(zhǎng)、多種脂肪代謝酶的表達(dá)、脂質(zhì)積累等方面能充分展示體脂肪細(xì)胞的特點(diǎn),是目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行脂肪細(xì)胞功能及糖脂代謝研究中使用最廣泛的細(xì)胞株之一[20-21]。抗肥胖主要原理為提高能量消耗,增加脂肪分解和氧化,減少能量攝入,減少前脂肪細(xì)胞分化和增殖,減少脂肪細(xì)胞脂肪合成。前脂肪細(xì)胞可轉(zhuǎn)化成為成熟脂肪細(xì)胞,因此抑制前脂肪細(xì)胞增殖和分化是抗肥胖的一個(gè)重要方法。

        芹菜素作為一種天然存在的黃酮類化合物,其對(duì)腫瘤的化學(xué)預(yù)防作用及其機(jī)制已得到較為深入的研究,而近年來(lái)芹菜素的其他藥理藥效也得到日益廣泛的關(guān)注和研究。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)顯示芹菜素具有抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞增殖和分化的作用,提示其可能具有預(yù)防肥胖的作用。然而,芹菜素藥理學(xué)作用的研究大多尚處于體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物模型階段,許多作用機(jī)制仍不清楚,對(duì)芹菜素的研究還需進(jìn)一步深入。

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        Effect of Apigenin on the Proliferation and Differentiation of 3T3-L1 Preadipocytes

        YU Hua-qiang,JI Bao-ping*,LIU Jia,ZHOU Feng,GAO Feng-yi,SU Chun-yuan
        (College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

        Q946.8

        A

        1002-6630(2010)15-0260-04

        2010-02-01

        于華強(qiáng)(1982—),男,碩士研究生,研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail:yhqiang2012@yahoo.com.cn

        *通信作者:籍保平(1958—),男,教授,碩士,研究方向?yàn)楣呒庸づc功能食品。E-mail:jbping@cau.edu.cn

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