張 翔，黎文明，鐘賢武，鄭 琳，李明慧，馮 翔*

（廣東省營養(yǎng)膳食與健康重點實驗室，中山大學公共衛(wèi)生學院，廣東 廣州 510080）

白藜蘆醇通過降低LYRM1 mRNA表達抑制3T3-L1前脂肪細胞增殖

張 翔，黎文明，鐘賢武，鄭 琳，李明慧，馮 翔*

（廣東省營養(yǎng)膳食與健康重點實驗室，中山大學公共衛(wèi)生學院，廣東 廣州 510080）

目的：觀察白藜蘆醇（resveratrol，Res）對3T3-L1前脂肪細胞增殖活性的影響，并探討其機制。方法：對3T3-L1前脂肪細胞進行培養(yǎng)，分別設(shè)置對照組以及25、50、75、100 μmol/L的Res干預(yù)組，噻唑藍比色法觀察不同劑量干預(yù)對細胞增殖活性的影響；實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)檢測細胞中LYR Motif containing 1（LYRM1）基因mRNA的表達情況；Western blotting實驗檢測細胞中促凋亡蛋白Bak和抑凋亡蛋白Bcl-2的表達水平。結(jié)果：Res干預(yù)可使3T3-L1前脂肪細胞增殖活性降低；細胞中LYRM1 mRNA水平降低，Bak蛋白表達含量升高，Bcl-2蛋白表達含量降低，均具有劑量依賴效應(yīng)。結(jié)論：Res可以抑制3T3-L1前脂肪細胞增殖，這可能與Res降低細胞內(nèi)LYRM1 mRNA表達，影響線粒體功能并啟動凋亡程序有關(guān)。

白藜蘆醇；3T3-L1前脂肪細胞；細胞增殖；LYRM1；Bcl-2家族

肥胖是全球流行最為廣泛的一種疾病，各種慢性疾病發(fā)病風險增加與之密切相關(guān)。但是到目前為止，幾乎沒有可以降低體質(zhì)量但又不產(chǎn)生嚴重副作用的治療藥物[1]。近年來，植物化學物的減肥功效越來越受到關(guān)注。白藜蘆醇（resveratrol，Res）是一種存在于多種植物中的多酚化合物，包括葡萄、漿果、花生等，對癌癥、衰老、Ⅱ型糖尿病和心血管疾病均有一定的治療作用[2]。

隨著對肥胖研究的逐漸深入，肥胖基因成為近些年研究的新突破點。LYR Motif containing 1（LYRM1）是最新發(fā)現(xiàn)的一個基因位點，在細胞增殖和凋亡中都扮演比較重要的角色[3]。Bcl-2家族蛋白是細胞凋亡過程中起重要作用的一組蛋白質(zhì)，大體可以分為促凋亡蛋白和抑凋亡蛋白兩類，Bak和Bcl-2是其中的典型代表。本課題組既往研究發(fā)現(xiàn)，Res可抑制3T3-L1前脂肪細胞的生命周期，同時特異性地啟動沉默信息調(diào)節(jié)因子1（silent information regulator 1，sirt1），上調(diào)絲蘇氨酸蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）磷酸化水平最終誘導細胞凋亡，且呈一定的時間-劑量依賴關(guān)系[4-5]。本研究擬采用小鼠3T3-L1前脂肪細胞為研究對象，著眼于新的肥胖基因靶點——LYRM1，檢測Res對細胞增殖活性的影響以及對LYRM1 mRNA和Bak、Bcl-2蛋白表達的影響，為探討Res影響3T3-L1前脂肪細胞增殖的機制提供新的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

3T3-L1細胞株 中國科學院上海細胞庫。

Res、Res溶劑二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO） 美國Sigma公司；高糖DMEM培養(yǎng)基 美國Gibco公司；胎牛血清 美國Hyclone公司；雙抗（青鏈霉素） 廣州紐普諾博生物制品有限公司；噻唑藍（methyl thiazolyl tetrazolium，MTT） 廣州艾斯金生物科技有限公司；RNA提取試劑 美國Invitrogen公司；細胞裂解液 Beyotime公司；牛血清白蛋白 美國Amresco公司；蛋白定量分析試劑盒 美國Thermo公司；逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)（real time polymerase chain reaction，RT-PCR）試劑盒 日本TaKaRa公司；兔抗Bak單克隆抗體、兔抗Bcl-2單克隆抗體 美國CST公司；兔抗β-actin單克隆抗體、辣根過氧化物酶標記的抗兔二抗 美國Santa Cruz公司。

1.2 儀器與設(shè)備

酶標儀 美國Bio-Tek公司；微量振蕩器 海門市其林貝爾儀器制造有限公司；BioPhotometer plus核酸蛋白測定儀 德國Eppendorf公司；T-gradient 96梯度PCR儀 德國Biometra公司；Vii7熒光定量PCR儀 美國ABI公司。

1.3 方法

1.3.1 3T3-L1前脂肪細胞的培養(yǎng)

高糖DMEM培養(yǎng)基中添加體積分數(shù)10%的胎牛血清和體積分數(shù)1%的雙抗配成完全培養(yǎng)基，于37 ℃、5% CO2、95%濕度條件下培養(yǎng)3T3-L1前脂肪細胞，取對數(shù)生長期的細胞用于實驗。

1.3.2 MTT法測定細胞生長曲線

將處于對數(shù)生長期的3T3-L1前脂肪細胞以5×1010個/L的密度接種于96 孔培養(yǎng)板，每孔體積100 μL。待細胞貼壁后換成含0、25、50、75、100 μmol/L Res的完全培養(yǎng)基，每組設(shè)置3 個重復(fù)，在Res干預(yù)24、48 h后分別加入5 mg/mL的MTT溶液，每孔10 μL，繼續(xù)培養(yǎng)3 h。取出96 孔培養(yǎng)板，輕輕吸去培養(yǎng)基，加入150 μL DMSO溶解沉淀，置于微量振蕩器上避光振蕩10 min后，酶標儀490 nm波長處測定光密度值。

1.3.3 RT-PCR檢測LYRM1 mRNA表達

以同樣的密度接種于5 個培養(yǎng)皿中，于對數(shù)生長期分別加入含0、25、50、75、100 μmol/L Res的完全培養(yǎng)基，培養(yǎng)24 h。采用TRIzol一步法提取細胞總RNA并定量，按照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒操作說明將RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA，進一步采用RT-PCR檢測各劑量干預(yù)組中LYRM1 mRNA表達水平。LYRM1、參照基因β-actin引物序列見表1。采用Δ ΔCt法計算LYRM1 mRNA的相對表達量。

基因mRNA相對表達量=2Ct（參照基因）-Ct（目的基因）

表1 LYRM1 β-actin基因引物序列Table 1 Nucleotide sequences for the primers of the genes LYRM1 and β-actin

1.3.4 Western blotting檢測Bak、Bcl-2蛋白表達

以同樣的密度接種于5 個培養(yǎng)皿中，于對數(shù)生長期分別加入含0、25、50、75、100 μmol/L Res的完全培養(yǎng)基，培養(yǎng)24 h。加入細胞裂解液裂解細胞，提取細胞總蛋白，二辛可酸（bicinchoninic acid，BCA）法進行總蛋白定量。配制10%分離膠和4%濃縮膠，上樣，恒壓100 V、80 mA電泳90 min，進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE），濕式轉(zhuǎn)膜，5%脫脂牛奶室溫封閉1 h，一抗4 ℃孵育過夜，二抗室溫孵育1.5 h，暗房中滴加發(fā)光底物混合物2 mL于聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）膜上，用X光片曝光、顯影、定影。Western blotting結(jié)果采用軟件Quantity One進行定量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 Res對小鼠3T3-L1前脂肪細胞增殖活性的影響

由表2可知，對照組細胞生長狀態(tài)良好，干預(yù)結(jié)束時顯微鏡下觀察，可見最大干預(yù)劑量組細胞密度低于對照組，且干預(yù)48 h較干預(yù)24 h差別更明顯。干預(yù)24 h時，25 μmol/L Res干預(yù)組的3T3-L1前脂肪細胞增殖活性與對照組細胞相比有顯著性差異（P＜0.05），其余干預(yù)劑量組細胞增殖活性與對照組相比有極顯著性差異（P＜0.01）。而干預(yù)48 h時，各個干預(yù)劑量組的細胞增殖活性與對照組細胞相比，均表現(xiàn)出極顯著性差異（P＜0.01）。

表2 不同劑量Res對3T3-L1前脂肪細胞增殖活性的影響（x±s，n=3）Table 2 Effect of resveratrol on proliferation of 3T3-L1 preadipocyte (x ±s,n=3)

2.2 Res對小鼠3T3-L1前脂肪細胞中LYRM1 mRNA表達的影響

圖1 Res對3T3-L1前脂肪細胞中LYRM1 mRNA表達的影響Fig.1 Effect of resveratrol on the expression level of LYRM1 mRNA of 3T3-L1 preadipocyte

由圖1可知，不同劑量Res干預(yù)3T3-L1前脂肪細胞24 h后發(fā)現(xiàn)，LYRM1 mRNA的表達量隨著干預(yù)劑量的升高而逐漸降低，降低幅度明顯，各個劑量干預(yù)組與對照組相比均具有極顯著差異（P＜0.01）。

2.3 Res對小鼠3T3-L1前脂肪細胞中Bak、Bcl-2蛋白表達的影響

圖2 Res對3T3-L1前脂肪細胞中Bak、Bcl-2蛋白表達的影響Fig.2 Effect of resveratrol on the expression levels of Bak and Bcl-2 proteins of 3T3-L1 preadipocyte

由圖2可知，不同劑量Res干預(yù)細胞24 h后，促凋亡蛋白Bak和抑凋亡蛋白Bcl-2的表達量發(fā)生了改變。其中，隨著干預(yù)劑量的升高，Bak的表達隨之升高，25 μmol/L干預(yù)組較對照組差異不具有統(tǒng)計學意義，50、75、100 μmol/L干預(yù)組與對照組相比明顯升高，具有極顯著性差異（P＜0.01）。而Bcl-2的表達隨干預(yù)劑量的升高而降低，其中25、50 μmol/L干預(yù)組與對照組相比，差異不具有統(tǒng)計學意義，75、100 μmol/L干預(yù)組中Bcl-2的表達水平明顯降低，具有極顯著性差異（P＜0.01）。二者的表達量與干預(yù)濃度呈一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

3 討論與結(jié)論

肥胖是由于脂肪細胞過度增殖、分化導致中性脂肪過度沉積引起的一種慢性代謝性疾病，脂肪細胞的數(shù)目和體積都與肥胖發(fā)生的程度密切相關(guān)。3T3-L1前脂肪細胞又稱為3T3-L1小鼠胚胎成纖維細胞，是國際上公認的研究脂肪代謝的細胞模型，一般可采用雞尾酒法將3T3-L1前脂肪細胞誘導分化為成熟的脂肪細胞。既然脂肪細胞數(shù)目的增多可以造成肥胖的發(fā)生，如果可以減少前脂肪細胞的數(shù)目，那么分化形成的成熟脂肪細胞數(shù)目必然減少。依照該思路，肥胖發(fā)生的風險也會隨之降低。

Res是一種非黃酮類的多酚類植物化學物，在葡萄特別是葡萄皮中含量頗豐富。近些年的研究發(fā)現(xiàn)其在抗腫瘤方面有一定的功效。同時，也有研究通過提取葡萄皮中的Res作用于3T3-L1脂肪細胞，發(fā)現(xiàn)Res可以減少細胞內(nèi)脂滴沉積，并抑制細胞的分化[7]。以動物為受試對象，Res可增加大鼠原代脂肪細胞的抗氧化能力，改善胰島素抵抗[8]；同時也可減輕KKAy小鼠體質(zhì)量，降低體內(nèi)脂肪含量[9]，并改善小鼠胰島素抵抗和糖耐量異常[10]。本研究著眼于3T3-L1前脂肪細胞的增殖能力，希望通過Res干預(yù)，可以降低脂肪細胞的增殖速率。在MTT實驗中發(fā)現(xiàn)，不論干預(yù)時間是24 h或是48 h，不同劑量的Res干預(yù)組與對照組相比OD490nm值均有所降低，并隨著干預(yù)劑量的升高，降低趨勢愈加明顯。這間接表明，Res作用于細胞后，細胞的增殖速率有所降低，并且干預(yù)濃度越高，增殖速率越慢。

LYRM1基因是應(yīng)用抑制性差減雜交技術(shù)，從肥胖者與健康人群腹膜脂肪組織中篩選出來的差異表達基因。在脂肪細胞分化的后期，LYRM1的表達量顯著上調(diào)[11]。自該基因發(fā)現(xiàn)以來，對其的研究多為將其沉默或過表達后觀察效應(yīng)指標，而以其他物質(zhì)干預(yù)后觀察其表達量改變的研究尚未見報導。以肥胖者和正常人的網(wǎng)膜脂肪組織為研究對象的一項研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者組織中LYRM1表達較正常人明顯增高，且將LYRM1過表達后發(fā)現(xiàn)其可以促進細胞增殖[12]。本研究通過不同濃度Res干預(yù)3T3-L1前脂肪細胞24 h后發(fā)現(xiàn)，Res可明顯降低LYRM1在脂肪細胞中的表達，且隨著干預(yù)濃度的升高，基因表達降低愈加明顯。而由于目前LYRM1基因還沒有商業(yè)化抗體，暫無法對其蛋白表達水平進行檢測。聯(lián)系基因LYRM1本身的功能不難發(fā)現(xiàn)，Res可能以該基因為作用靶點，進而達到降低脂肪細胞增殖活性的作用效果。

促凋亡蛋白Bak和抑凋亡蛋白Bcl-2主要存在于線粒體膜上，Bak能被家族中其他的蛋白激活，并在線粒體外膜上形成能釋放膜間凋亡因子的孔道，從而導致細胞凋亡。而Bcl-2可以在整個過程中以不同的方式抑制細胞凋亡[13]。研究表明，在成脂分化過程中，Bcl-2表達上調(diào)，而Bcl-2過達可降低成熟脂肪細胞的凋亡敏感性[14]；同時Bcl-2過表達可改變線粒體膜通透性，抑制細胞色素C和凋亡誘導因子的釋放，從而抑制凋亡的啟動[15]。通過對單純性肥胖的大鼠進行針刺干預(yù)來模擬日常生活中的針灸減肥發(fā)現(xiàn)，干預(yù)組大鼠脂肪細胞內(nèi)的Bcl-2表達水平降低，脂肪細胞凋亡減少[16]。考慮到蛋白表達水平與細胞成分的生理學作用聯(lián)系更為緊密，故本研究在蛋白水平對Bak和Bcl-2進行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Res作用于脂肪細胞可引起促凋亡蛋白Bak的表達升高，并引起抑凋亡蛋白Bcl-2的表達降低，二者都可使細胞保持在較低的增殖水平。研究發(fā)現(xiàn)，在LYRM1基因沉默的小鼠脂肪細胞中，線粒體的功能得到改善，ATP生成增多，ROS生成減少[17]；將LYRM1過表達后則發(fā)現(xiàn)脂肪細胞中線粒體功能受到損傷，以ATP合成減少、線粒體膜通透性降低、ROS水平升高和抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運為表現(xiàn)[18]。線粒體作為細胞凋亡信號的關(guān)鍵點，在接收到來自死亡因子的信號后，外膜發(fā)生通透化，分裂蛋白表達增多，融合蛋白表達減少，同時線粒體表面Bcl-2家族成員Bax和Bak被活化，繼而引發(fā)細 胞釋放細胞色素c，啟動凋亡程序[19-20]。由此可以推測，線粒體很可能是聯(lián)系LYRM1和Bcl-2家族蛋白的一個樞紐。而在本實驗中，LYRM1以何種方式影響線粒體功能從而改變Bak和Bcl-2的表達尚需進一步研究。

綜上所述，白藜蘆醇可抑制3T3-L1前脂肪細胞增殖，而這一功能可能是通過降低LYRM1表達，影響線粒體功能進而啟動凋亡信號通路完成的。這為白藜蘆醇的開發(fā)和應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

[1] BAEK S H, CHUNG H J, LEE H K, et al. Treatment of obesity with the resveratrol-enriched rice DJ-526[J]. Scientific Reports, 2014, 4: 3879.

[2] SALDANHA J F, LEAL V D, STENVINKEL P, et al. Resveratrol: why is it a promising therapy for chronic kidney disease patients?[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2013, 2013: 963217.

[3] ZHU Chun, LIU Yaoqiu, CHEN Fukun, et al. LYRM1, a gene that promotes proliferation and inhibits apoptosis during heart development[J]. Molecules, 2010, 15(10): 6974-6982.

[4] 黎文明, 張翔, 譚炳炎, 等. 白藜蘆醇對小鼠前脂肪細胞凋亡及細胞周期的影響[J]. 華南預(yù)防醫(yī)學, 2013, 39(5): 1-5.

[5] CHEN Sifan, XIAO Xincai, FENG Xiang, et al. Resveratrol induces Sirt1-dependent apoptosis in 3T3-L1 preadipocytes by activating AMPK and suppressing AKT activity and survivin expression[J]. The Journal of Nutritional Biochemistry, 2012, 23(9): 1100-1112.

[6] ZHANG Min, ZHAO Haiming, QIN Zhenying, et al. Regulation of LYRM1 gene expression by free fatty acids, adipokines, and rosiglitazone in 3T3-L1 adipocytes[J]. Experimental Diabetes Research, 2012, 2012: 820989.

[7] ZHANG Xianhua, HUANG Bo, CHOI S K, et al. Anti-obesity effect of resveratrol-amplified grape skin extracts on 3T3-L1 adipocytes differentiation[J]. Nutrition Research and Practice, 2012, 6(4): 286-293.

[8] 陳思凡, 肖新才, 孫延雙, 等. 白藜蘆醇對大鼠脂肪細胞抗氧化及胰島素明感性的影響[J]. 食品科學, 2010, 31(13): 263-266.

[9] 孫延雙, 陳思凡, 朱偉, 等. 白藜蘆醇對KKAy小鼠體質(zhì)量和脂肪分布的影響及機制[J]. 食品科學, 2011, 32(13): 289-292.

[10] 孫延雙, 陳思凡, 朱偉, 等. 白藜蘆醇對KKAy小鼠的胰島素敏感性影響及機制[J]. 食品科學, 2011, 32(1): 221-224.

[11] YIN Chunyan, XIAO Yanfeng, ZHANG Wei, et al. DNA microarray analysis of genes differentially expressed in adipocyte differention[J]. Journal of Biosciences, 2014, 39(3): 415-423.

[12] QIU Jie, GAO Chunlin, ZHANG MIN, et al. LYRM1, a novel gene promotes proliferation and inhibits apoptosis of preadipocytes[J]. European Journal of Endocrinology, 2009, 160(2): 177-184.

[13] ESPOSTI M D, DIVE C. Mitochondrial membrane permeabilisation by Bax/Bak[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2003, 304(3): 455-461.

[14] NAGEL S A, KEUPER M, ZAGOTTA I, et al. Up-regulation of Bcl-2 during adipogenesis mediates apoptosis resistence in human adipocytes[J]. Molecular and Cellu lar Endocrinology, 2014, 382(1): 368-376.

[15] 龔海霞, 郭錫熔, 陳榮華, 等. Bcl-2、Bak基因表達改變與禁食誘導的脂肪細胞凋亡研究[J]. 南京醫(yī)科大學學報, 2001(3): 186-188.

[16] 高建芝, 李新娟, 李娜娜, 等. 針刺對單純性肥胖大鼠脂肪組織中Bcl-2的表達及脂肪細胞凋亡的影響[J]. 新鄉(xiāng)醫(yī)學院學報, 2009(5): 437-440.

[17] ZHU Guanzhong, ZHANG Min, KOU Chunzhao, et al. Effects of Lyrm1 knockdown on mitochondrial function in 3T3-L1 murine adipocytes[J]. Journal of Bioenergetics and Biomembranes, 2012, 44(1): 225-232.

[18] CAO Xinguo, KOU Chunzhao, ZHAO Yaping, et al. Overexpression of LYRM1 induces mitochondrial impairment in 3T3-L1 adipocytes[J]. Molecular Genetics and Metabolism, 2010, 101(4): 395-399.

[19] TWIG G, ELORZA A, MOLINA A J, et al. Fission and selective fussion goven mitochondrial segregation and elimination by autophagy[J]. The EMBO Journal, 2008, 27(2): 433-446.

[20] ANDERSEN J L, KORNBLUTH S. The tangled circuitry of metabolism and apoptosis[J]. Molecular Cell, 2013, 49(3): 399-410.

Suppressive Effect of Resveratrol on 3T3-L1 Preadipocyte Proliferation by Reducing LYRM1 mRNA Expression

ZHANG Xiang, LI Wen-ming, ZHONG Xian-wu, ZHENG Lin, LI Ming-hui, FENG Xiang*
(Guangdong Provincial Key Laboratory of Food, Nutrition and Health, School of Public Health, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510080, China)

Purpose: To investigate the effect of resveratrol (Res) on proliferation of 3T3-L1 preadipocyte and its potential molecular mechanisms. Methods: 3T3-L1 preadipocytes were plated in plastic dishes and treated with or without indicated levels of Res (25, 50, 75, and 100 μmol/L). Cell toxicity of different doses of Res was assayed by MTT test. The mRNA expression of LYRM1 was determined by real time polymerase chain reaction (RT-PCR), and the expressions of proapoptotic protein Bak and anti-apoptotic protein Bcl-2 were confirmed by Western blot. Results: Res treatments dosedependently suppressed the proliferation potential of preadipocyte, via reduced expression of LYRM1 mRNA, increased Bak protein expression and decreased Bal-2 protein expression. Conclusion: Res treatments suppressed 3T3-L1 preadipocyte proliferation, which may be associated with reduced LYRM1 expression and then mitochondrial dysfunction, finally leading to progressive apoptotic process.

resveratrol; 3T3-L1 preadipocyte; proliferation; LYRM1; Bcl-2 family

Q946.8

A

1002-6630（2014）13-0250-04

10.7506/spkx1002-6630-201413049

2014-03-07

廣東省醫(yī)學科學基金項目（A2013176）

張翔（1989—），女，碩士研究生，研究方向為營養(yǎng)與健康。E-mail：zhangxiang198989@126.com

*通信作者：馮翔（1969—），男，副教授，博士，研究方向為營養(yǎng)與健康。E-mail：fengx@mail.sysu.edu.cn