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        辣椒素對體外肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝的影響研究*

        2017-05-03 10:42:16楊朝霞
        重慶醫(yī)學(xué) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:水平研究

        孫 玉,劉 佳,寧 波,楊朝霞△

        (1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院消化內(nèi)科 400010;2.湖北省武漢市普仁醫(yī)院消化與肝病科 430081)

        論著·基礎(chǔ)研究

        辣椒素對體外肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝的影響研究*

        孫 玉1,劉 佳2#,寧 波1,楊朝霞1△

        (1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院消化內(nèi)科 400010;2.湖北省武漢市普仁醫(yī)院消化與肝病科 430081)

        目的 探討辣椒素對脂肪變肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積的影響及自噬表達(dá)情況,為脂肪性肝病防治的研究提供新的思路和靶點。方法 用油酸(40 μg/mL)誘導(dǎo)肝原代細(xì)胞LO2細(xì)胞株建立非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)細(xì)胞模型。實驗分為空白對照組、油酸組、辣椒素組[油酸+辣椒素(100 μmol/L)]。油紅O染色和三酰甘油試劑盒檢測肝細(xì)胞內(nèi)脂肪變程度;Western blot檢測自噬體標(biāo)記分子p62和LC3的表達(dá)水平并計算LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值。結(jié)果 40 μg/mL油酸處理LO2細(xì)胞24 h后,油紅O染色觀察,油酸組肝細(xì)胞中可見大小不等的橘紅色脂滴,而空白對照組無明顯橘紅色脂滴形成,油酸在體外成功建立NAFLD模型。與油酸組相比,辣椒素組肝細(xì)胞內(nèi)三酰甘油水平顯著降低(P<0.05),脂滴明顯減少,p62蛋白水平明顯降低(P<0.05),而LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明顯上調(diào)(P<0.05)。結(jié)論 在體外利用油酸誘導(dǎo)LO2細(xì)胞株建立NAFLD模型,辣椒素刺激NAFLD細(xì)胞,上調(diào)NAFLD細(xì)胞自噬水平,減少細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積,但具體機制還需進(jìn)一步研究。

        油酸;辣椒辣素;非酒精性脂肪性肝病

        非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD) 是一種無過量酒精攝入,由遺傳-環(huán)境-代謝應(yīng)激相關(guān)因素所致的以肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)異常堆積為主要表現(xiàn)的臨床病理綜合征,與2型糖尿病、高血壓和心腦血管疾病密切相關(guān)。近年,隨著我國經(jīng)濟水平的提高,人們生活方式及膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著改變,NAFLD的發(fā)病率逐年增高,并出現(xiàn)低齡化,嚴(yán)重危害公眾健康。我國流行病學(xué)調(diào)查顯示,南方地區(qū)NAFLD發(fā)病率低于北方,該現(xiàn)象除了與經(jīng)濟水平及生活方式有關(guān)外同時飲食結(jié)構(gòu)也密切相關(guān)[1]。NAFLD發(fā)病機制尚未完全明確,探索NAFLD的發(fā)病機制,尋求有效可行的治療方法成為當(dāng)下研究熱點。辣椒素(capsaicin)是辣椒的主要成分,而辣椒是世界各地廣泛被消費的香辛料及蔬菜。隨川菜、火鍋在國內(nèi)外的迅速發(fā)展,引發(fā)了人們對辣椒素的關(guān)注。早前有研究報道辣椒素具有抗炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化等功效[2-4]?,F(xiàn)有對于辣椒素的研究主要集中在抗腫瘤方面[5],而辣椒素降脂方面的研究相對薄弱。有研究證實,在小鼠肝組織中,辣椒素可以促進(jìn)脂質(zhì)分解,減少脂質(zhì)沉積[6]。并且辣椒素能上調(diào)血管平滑肌細(xì)胞自噬表達(dá),減少血管平滑肌細(xì)胞中泡沫細(xì)胞的形成[7]。另有實驗表明,自噬的增加可以減少肝臟脂質(zhì)的沉積,而自噬功能受損同樣可以導(dǎo)致肝細(xì)胞脂質(zhì)的異常沉積[8]。本研究用油酸作用于人正常肝細(xì)胞株LO2構(gòu)建體外NAFLD細(xì)胞模型,再加用辣椒素處理脂肪變肝細(xì)胞,探討辣椒素對脂變肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積的影響及自噬表達(dá)情況,為脂肪性肝病防治的研究提供新的思路和靶點。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑 人正常肝細(xì)胞株LO2由重慶醫(yī)科大學(xué)肝病研究所提供。胎牛血清(Gibco公司),三酰甘油檢測試劑盒(長春匯力公司),辣椒素、油紅O染色劑(Sigma公司),兔抗p62多克隆抗體(貨號:SC-25730)、兔抗LC3多克隆抗體(Santa Cruz公司,貨號:SC-292354),青霉素-鏈霉素溶液(100×,碧云天公司),蛋白提取試劑盒(凱基公司),RPMI1640培養(yǎng)基、0.25%胰酶(Hyclone公司)。

        1.2 方法

        1.2.1 構(gòu)建細(xì)胞模型及分組 LO2細(xì)胞用含10%胎牛血清、1%青鏈雙抗的RPMI1640培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)細(xì)胞鋪滿瓶底,用0.25%胰蛋白酶處理細(xì)胞進(jìn)行傳代培養(yǎng)。后續(xù)實驗所用細(xì)胞為5 d以內(nèi),處于對數(shù)生長期的細(xì)胞。每2~3天傳代1次,傳3代后的細(xì)胞可用于實驗。根據(jù)前期實驗結(jié)果[9],MTT 檢測提示油酸濃度超過40 μg/mL時吸光度值下降明顯,對細(xì)胞增殖影響較大,故選取40 μg/mL作為油酸最佳誘導(dǎo)濃度,以24 h為最佳作用時間。實驗分組:空白對照組為10%FBS的RPMI1640培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h;油酸組為10%FBS的RPMI1640培養(yǎng)液+油酸(40 μg/mL)培養(yǎng)24 h;辣椒素組為10%FBS的RPMI1640培養(yǎng)液+油酸(40 μg/mL)+辣椒素(100 μmo/L)培養(yǎng)24 h。

        1.2.2 油紅O檢查各組LO2細(xì)胞內(nèi)脂滴水平 預(yù)先將1 cm×1 cm大小的蓋玻片置放于培養(yǎng)板內(nèi),5×104/mL LO2分別接種,每6孔為1個樣本,細(xì)胞貼壁后開始干預(yù),分別于0、24 h后取出,用PBS漂洗,4%多聚甲醛固定,油紅O染色,60% 異丙醇脫底色,蘇木精細(xì)胞核復(fù)染,水封片,倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞內(nèi)橘紅色,脂滴水平并拍照。

        1.2.3 檢查細(xì)胞內(nèi)三酰甘油水平 將細(xì)胞接種于培養(yǎng)板內(nèi),每6孔為1個樣本,細(xì)胞貼壁后開始干預(yù),分別于0、24 h后收集細(xì)胞,反復(fù)凍融裂解細(xì)胞,12 000 r/min離心20 min,取上清檢測三酰甘油水平,按試劑盒說明進(jìn)行操作,BCA法檢測蛋白水平,計算每毫克蛋白所對應(yīng)的三酰甘油水平。

        1.2.4 Western blot檢查肝細(xì)胞自噬蛋白p62及LC3的表達(dá) 按總蛋白提取試劑盒說明步驟提取細(xì)胞中總蛋白,BCA法進(jìn)行蛋白定量,分裝后-80 ℃保存,避免反復(fù)凍融。蛋白經(jīng)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)電泳后,電轉(zhuǎn)移至聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,加入兔抗LC3多克隆抗體(1∶1 000稀釋)、兔抗p62多克隆抗體(1∶1 000稀釋)、辣根過氧化物酶標(biāo)記的羊抗兔IgG(1∶5 000稀釋),ECL顯影,以β-actin為內(nèi)參照。Quntity one4.52圖像分析軟件進(jìn)行圖像分析,將每個樣本的積分光密度值與β-actin的積分光密度值相比的值,代表其蛋白水平。

        2 結(jié) 果

        2.1 油酸在體外成功誘導(dǎo)建立NAFLD模型 油酸組細(xì)胞中即可見大小不等的橘紅色脂滴,而空白對照組無明顯橘紅色脂滴形成。見圖1。

        A:空白對照組;B:油酸組。

        圖1 油紅O染色觀察NAFLD細(xì)胞模型肝細(xì)胞內(nèi)脂滴變化(×200)

        2.2 辣椒素對NAFLD細(xì)胞脂質(zhì)沉積影響 辣椒素組細(xì)胞脂滴明顯少于油酸組。見圖2。

        2.3 辣椒素對脂肪變細(xì)胞自噬標(biāo)志性蛋白p62及LC3-Ⅱ/LC3-I比值的影響 結(jié)果顯示,辣椒素組較油酸組p62蛋白水平明顯降低(P<0.05),LC3-Ⅱ/LC3-I比值明顯升高(P<0.05)。見圖3。

        2.4 辣椒素對NAFLD細(xì)胞內(nèi)三酰甘油水平的影響 油酸組三酰甘油水平56.65 μg/mg,與空白對照組24.28 μg/mg、辣椒素組34.62 μg/mg比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見圖4。

        A:空白對照組;B:油酸組;C:辣椒素組。

        圖2 油紅O染色觀察各組LO2肝細(xì)胞內(nèi)脂滴變化(×200)

        A:p62、LC3的Western blot;B:p62蛋白相對表達(dá)量;C:LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值;a:P<0.05,與空白對照組比較;b:P<0.05,與油酸組比較。

        圖3 Western blot檢測各組LO2肝細(xì)胞p62、LC3的蛋白表達(dá)

        a:P<0.05,與空白對照組比較;b:P<0.05,與油酸組比較。

        圖4 各組LO2肝細(xì)胞內(nèi)三酰甘油水平

        3 討 論

        NAFLD是代謝綜合征在肝臟的表現(xiàn),近年來NAFLD發(fā)病率逐漸增加,成為當(dāng)今常見的慢性疾病及公共衛(wèi)生問題。其發(fā)病機制尚未完全明確,治療方法具有一定的局限性。探索安全有效、經(jīng)濟的治療方法是當(dāng)前醫(yī)務(wù)及科研工作人員迫切的任務(wù)。辣椒素是辣椒的主要成分,全世界人口中有20%食用辣椒,而我國是主要的辣椒生產(chǎn)及食用大國[10]。依據(jù)人們?nèi)粘=?jīng)驗和一些文獻(xiàn)報道,食用辣椒具有一定的減肥效果[11],其簡單易得,食用安全的特性引發(fā)了科研工作者對辣椒素的探索。研究表明,辣椒素具有改善心肌重構(gòu)、減輕動脈粥樣硬化、改善胰島素抵抗、降脂預(yù)防肥胖等作用[11-15]。為此筆者猜想辣椒素是否可以改善NAFLD肝細(xì)胞脂質(zhì)的沉積,進(jìn)一步為辣椒素在肥胖相關(guān)代謝性疾病中的運用提供理論依據(jù)。

        通常情況下獲得人肝臟細(xì)胞相對困難,且個體差異大,難于穩(wěn)定的傳代培養(yǎng),因此研究脂代謝合適的體外肝細(xì)胞系是相當(dāng)重要的。脂肪酸誘導(dǎo)LO2細(xì)胞的脂肪變是研究NAFLD的合適實驗?zāi)P?,同時油酸可以模擬高脂環(huán)境引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積[16-19]。前期實驗證明用40 μg/mL油酸為構(gòu)建脂變肝細(xì)胞模型的最佳濃度,故本實驗應(yīng)用該濃度油酸刺激肝細(xì)胞株LO2,構(gòu)建NAFLD細(xì)胞模型,采用100 μmo/L辣椒素作用于該細(xì)胞模型。本研究結(jié)果表明,油酸組的三酰甘油和油紅O染色分別從定量和定性的角度證實40 μg/mL油酸誘導(dǎo)人正常肝細(xì)胞LO2發(fā)生了脂肪變;辣椒素組三酰甘油水平、脂滴明顯少于油酸組,提示辣椒素可以有效抑制脂肪變肝細(xì)胞內(nèi)三酰甘油的聚集。

        細(xì)胞自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)的一種溶酶體依賴的降解產(chǎn)物再利用的過程,可在營養(yǎng)匱乏、電離輻射、氧化應(yīng)激等情況下被誘導(dǎo),它可將細(xì)胞質(zhì)內(nèi)損壞蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類及功能異常細(xì)胞器降解或去除,從而使細(xì)胞內(nèi)環(huán)境得以維持穩(wěn)態(tài)[20-23]。近年越來越多研究表明自噬參與細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的調(diào)節(jié)[8,24],在長期高脂飲食喂養(yǎng)的NAFLD動物模型中,肝細(xì)胞自噬受到損傷,由此說明自噬可以有效調(diào)節(jié)脂質(zhì)在肝臟的代謝過程,對過度脂質(zhì)沉積誘導(dǎo)的肝損害具有保護(hù)作用[25]。并且體外研究也證實自噬水平提高可以降低NAFLD細(xì)胞脂質(zhì)沉積[6]。p62是一種多功能蛋白,作用于蛋白質(zhì)降解酶體,可以促進(jìn)錯誤或損傷蛋白質(zhì)降解,在自噬過程中起到重要作用,細(xì)胞內(nèi)p62的蓄積抑制自噬的發(fā)生。LC3有LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ兩種形式,分別定位于前自噬體和自噬體膜表面,LC3-Ⅱ的水平或LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值與自噬的數(shù)量呈正相關(guān),一定范圍內(nèi)p62蛋白水平與自噬水平呈負(fù)相關(guān)[25-28]。因此p62的蛋白表達(dá)水平及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值可作為自噬發(fā)生的標(biāo)記。本研究觀察到,p62和LC3在肝LO2細(xì)胞中具有一定基礎(chǔ)水平表達(dá),加入油酸(40 μg/mL)處理后,p62表達(dá)水平有所上升、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值降低,說明脂肪變肝細(xì)胞模型中肝細(xì)胞自噬水平受到損傷,這也再次證實了自噬參與肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝過程[24-25]。這與Li等[6]在HepG2及小鼠構(gòu)建的NAFLD的模型中研究結(jié)果一致。當(dāng)脂肪變肝細(xì)胞LO2加入辣椒素其p62蛋白表達(dá)明顯降低,而LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值顯著高于油酸組,表明辣椒素可能通過上調(diào)脂肪變肝細(xì)胞自噬水平來減少肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積。這與辣椒素能上調(diào)血管平滑肌細(xì)胞自噬表達(dá),減少低密度氧化脂蛋白在血管平滑肌細(xì)胞中的沉積阻止了泡沫細(xì)胞的形成,具有異曲同工之處[7]。

        綜上所述,本實驗利用油酸誘導(dǎo)LO2細(xì)胞株建立體外肝細(xì)胞脂肪變模型,辣椒素刺激NAFLD細(xì)胞,上調(diào)NAFLD細(xì)胞自噬水平,減少細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積,但具體機制還需進(jìn)一步研究。

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        《重慶醫(yī)學(xué)》對臨床研究論文醫(yī)學(xué)倫理學(xué)要求

        凡投本刊的涉及人的生物醫(yī)學(xué)研究論文,作者應(yīng)說明所在用的試驗程序是否經(jīng)過倫理審查委員會(單位性的、地區(qū)性的或國家性的)評估,注明批準(zhǔn)號。涉及患者(受試者)的應(yīng)簽訂知情同意書。

        《重慶醫(yī)學(xué)》編輯部

        Effects of capsaicin on lipid metabolism of liver cells in vitro*

        SunYu1,LiuJia2#,NingBo1,YangZhaoxia1△

        (1.DepartmentofGastroenterology,theSecondAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing,400010,China;2.DepartmentofGastroenterologyandHepatic,PurenHospitalofWuhanCity,Wuhan430081,China)

        Objective To observe the effect of capsaicin on lipid deposition in liver cells and the expression of autophagy,to provide new ideas and targets for the study of fatty liver disease.Methods The model of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) was established by inducing LGF cell line of liver primary cells with oleic acid (40 μg/mL).The experiment was divided into blank control group,oleic acid group,capsaicin group[oleic acid+capsaicin(100 μmol/L)].The level of intracellular lipid was detected by oil red O staining and triglyceride (TG) kit.Western bolt was used to detect the expression level of autophagy marker molecule p62 and LC3,and to calculate the ratio of LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ.Results After treated with 40 μg/mL oleic acid for 24 h,the oil red O staining showed that orange-red lipid droplets were found in the oleic acid group,but there was no obvious orange-red lipid droplet formation in the blank group,which suggesting that the NAFLD cell model was established successfully by using 40 μg/mL oleic acid in vitro.Oil red O staining was observed,the cells in the capsaicin group were significantly less than the oleic acid group,and the content of triglyceride in the liver cells was significantly lower than that in the oleic acid group(P<0.05).Western bolt test results showed that capsaicin group p62 protein levels were significantly lower compared with the oleic acid group(P<0.05),while the LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ ratio was higher than that of oleic acid group(P<0.05).Conclusion NAFLD model was established by inactivating LO2 cell line with oleic acid in vitro.Capsaicin stimulated NAFLD cells,upregulated the autophagy level of NAFLD cells and reduced intracellular lipid deposition,but the specific mechanism need further study.

        oleic acid;capsaicin;nonalcoholic fatty liver disease

        10.3969/j.issn.1671-8348.2017.11.003

        國家自然科學(xué)青年科學(xué)基金(81000357)。 作者簡介:孫玉(1989-),在讀碩士,主要從事非酒精性脂肪性肝病的研究。#并列第一作者:劉佳(1988-),住院醫(yī)師,主要從事非酒精性脂肪性肝病的研究?!?/p>

        ,E-mail:yangzhx2003@163.com。

        R575.5

        A

        1671-8348(2017)11-1450-04

        2016-10-21

        2016-12-27)

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