橙皮苷对高脂高糖诱导胰岛β细胞损伤的保护作用
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EA.hy926cellswerealsoevaluatedafterGKadminis trationfor24h.Thep Aktandp ErkexpressionswereexaminedbyWesternblotafter1hofGKtreatment,whileHIF 1αwasdetectedafter6hofGKtreatment.Inaddition,PI3KinhibitorLY294002wasappliedtofurtherverifythepotentialmechanismsunderlyingthebeneficialeffectsofGK.Theexpressionsofp Aktafter1hofGKtreatment,andtheproteinlevelsofHIF 1αpathwayafter6hofGKtreatmentwerealsoanalyzedbyWesternblot.Results GKsignificantlyinhibitedthelevelsofTNF α,IL 6andIL 1βinsupernatantofBV 2cellsinjuredbyOGD/R,throughincreasingp Aktanddecreasingp Erkexpressions,andthenaffect ingHIF 1αp
athway.Inaddition,LY294002reducedtheregulatoryeffectofGK.Furthermore,GKsignifi cantlyimprovedviabilityandinhibitedthereleaseofLDHinsupernatantofEA.hy926cellssufferedfromOGD/R,andup regulatedtheexpressionsofp Akt,HIF 1α,HO 1andVEGF,whilecleavedcaspase 3/9wasinhibited.Conclusions GKexertsmulti effectsonreducingneurovascularunitinjuryinducedbyis chemicstroke,andthepotentialmechanismmightbeassociatedwiththedifferentregulatoryeffectsofHIF 1αindifferentcells.Keywords:ischemicstroke;ginkgolideK;hypoxia induciblefactor 1α;oxygen glucosedeprivationandreperfusion;neurovascularunit;inflammation;apopto sis
网络出版时间:2021-4-2217:04:00 网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20210422.1412.024.html
橙皮苷对高脂高糖诱导胰岛β细胞损伤的保护作用
张芸绮1,2
,蔺晓菁1,王妙然1,李 月1,樊 雷1,侯 毅3,肖晓秋1
(重庆医科大学1.附属第一医院重大代谢性疾病转化医学重点实验室、2.药学院、
3.实验教学管理中心中医药实验室,重庆 400016)
doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.05.011
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2021)05-0652-05中国图书分类号:R 332;R284 1;R322 491;R322 57;R329 25;R329 28;R347 8;R587 1
摘要:目的 探讨橙皮苷(hesperidin,HSD)对于高脂高糖诱导小鼠胰岛β细胞损伤的保护作用及机制。
方法 HSD预处理后,高脂高糖处理MIN6细胞。
CCK 8法、Hoechst33258荧光染色法检测MIN6细胞增殖与凋亡;Westernblot检测Bax、Bcl 2的表达;RT PCR检测炎症因子TNF α、IL 1β的表达;ELISA检测小鼠胰岛的胰岛素分泌功能。
结果 高脂高糖培养抑制MIN6细胞增殖,诱导细胞凋亡,降低Bcl 2/Bax比值,增加炎症因子TNF α、IL 1β的表达并且抑制了小鼠胰岛的胰岛素分泌;当HSD预处理后,MIN6细胞活力增加,Bcl 2/Bax比值增加,炎症因子TNF α、IL 1β的表达有不同程度的降低,小鼠胰岛的胰岛素分泌增加。
结论 HSD减少了高脂高糖诱导的小鼠胰岛β细胞株MIN6细胞凋亡和炎症因子分泌,改善小鼠胰岛素分泌。
收稿日期:2020-12-08,修回日期:2021-02-08基金项目:国家自然科学基金面上项目(No81871222)
作者简介:张芸绮(1995-),女,硕士,研究方向:内分泌与代谢,E
mail:yqzhang1479@163.com;
肖晓秋(
1964-),男,博士,教授,博士生导师,通讯作者,研究方向:内分泌与代谢,E mail:bshaw2001@163.com
关键词:橙皮苷;胰岛β细胞;糖尿病;胰腺;凋亡;增殖
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
糖尿病是由遗传与环境因素引起的代谢紊乱,主要体现为胰岛素不敏感、缺乏以及相关功能受损。
由于这种疾病的高流行率以及相关的残疾和死亡
率,它已成为全世界严重的健康问题之一[1]。
流行
病学结果调查显示,中国成年人中糖尿病的患病率从2007年的9 7%增长至2017年的11 2%,患者
总数估计为1 298亿人[2],无疑给社会和经济发展
带来了沉重负担。
病因上,世卫组织将糖尿病归类为1型糖尿病(type1diabetesmellitus,T1DM)、2型糖尿病(
type2diabetesmellitus,T2DM)、妊娠期糖尿病和其他特定类型的糖尿病[3]。
T1DM是一种自身免疫系统疾病[
4]
,特征为淋巴细胞介导破坏胰岛β细胞,导致胰岛素绝对分泌不足[5]。
T2DM是一种
受年龄、怀孕和肥胖等生活方式因素影响的最常见的糖尿病,越来越多的证据表明,T2DM的胰岛素释
放同样受损[6]。
胰岛的大小、数目和功能是胰岛β细胞分泌胰岛素的关键,胰岛β细胞受损或凋亡会
·
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显著降低胰岛素分泌水平,导致糖尿病的发生发展[7]。
由此可知,保护胰岛β细胞功能,减少其凋亡是防治糖尿病的有效手段。
橙皮苷(hesperidin,HSD)最初由法国化学家Lebreton从柑橘皮中分离出来[8],是一种黄酮类化合物。
黄酮类化合物在植物体内有着广泛的分布,主要以游离状态或糖苷的形式存在,具有一定的抗氧化、抗癌以及抗炎等作用[9]。
研究表明HSD除通过抗氧化、抗炎等作用间接改善糖尿病外,还可能具有保护大鼠胰岛β细胞和改善其功能的潜力[10]。
但目前尚无相关文献明确HSD对胰岛β细胞的体外保护作用及其机制,因此本研究将进一步采用体外培养探讨HSD对胰岛β细胞活性及胰岛素分泌功能的影响,为HSD的进一步开发提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验试剂 橙皮苷(纯度≥98%)由重庆医科大学侯毅老师惠赠。
RPMI1640培养基(货号:C11875500BT)、胎牛血清(货号:10099141)购自美国Gibco公司,Hoechst33258溶液(货号:C0003)、BCA蛋白浓度测定试剂盒(货号:P0009)购自碧云天公司;棕榈酸(palmiticacid,PA)购自美国Sigma公司(货号:P0500);CCK 8试剂盒(货号:CK04)购自日本同仁化学研究所,逆转录试剂盒(货号:RR047A)、SYBR Green荧光定量PCR试剂(货号:RR820A)购自TaKaRa公司;小鼠胰岛素ELISA试剂盒(货号:CSB E05071m)购自武汉华美公司;ECL发光液(货号:k12045 D10)购自美国advansta公司。
1.1.2 实验仪器 细胞培养箱、酶标仪购自美国Thermo公司;正置荧光显微镜购自德国Leica公司;定量PCR仪、电泳仪购自美国Bio Rad公司;凝胶/发光图像分析系统购自法国VilberLourmat公司。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养 小鼠胰岛β细胞株MIN6细胞由本实验室保存。
MIN6细胞在RPMI1640完全培养基(含10%胎牛血清与1%青霉素-链霉素),5%CO
2
、37℃条件下培养,细胞贴壁达80%-90%后传代。
1.2.2 原代胰岛的分离与提取 使用颈椎脱臼法处死小鼠,用体积分数为75的酒精浸泡消毒后迅速打开腹腔找到胆总管,用止血钳夹闭胆总管汇入十二指肠的入口处,分离胆总管,经胆总管近端缓慢注入0 65g·L-1胶原酶P(Krebs缓冲液溶解,无菌过滤)溶液2mL,胰腺充分膨胀后,剪下胰腺,放入含Krebs胶原酶的离心管中,37℃水浴消化15min,充分振摇,添加Krebs缓冲液终止消化,50目滤网过滤处理后,按照1 4×103r·min-1转速离心15s,弃上清,使用Krebs缓冲液重悬,重复3次,在显微镜下手工挑取胰岛,置于RPIM1640完全培养基中。
挑取后的胰岛放入细胞培养箱中进行培养。
1.2.3 CCK 8法检测细胞活性 将MIN6细胞以6×103/孔接种于96孔细胞培养板中,37℃、5%CO
2条件下培养24h贴壁,分别用含0、10、20、40、80、160μmol·L-1浓度HSD的无血清培养基预孵育4h后,换用含33 3mmol·L-1葡萄糖和0 25mmol·L-1PA的高糖高脂培养基培养24h,并设无细胞空白组以及5 5mmol·L-1正常糖组。
每孔加入新鲜无血清培养基90μL及10μLCCK 8试剂,培养箱培养2h,用酶标仪检测各孔450nm波长处的吸光度(A)值,实验重复3次。
细胞存活率/%=(A实验组-A空白组)/(A对照组-A空白组)×100%。
1.2.4 细胞分组及处理 将MIN6细胞以2×105/孔接种于12孔细胞培养板。
贴壁后处理细胞,分为4组:①5 5mmol·L-1正常糖对照组(Control组);
②高脂高糖(33 3mmol·L-1葡萄糖+0 25mmol·L-1PA)实验组(HFHG组);③20μmol·L-1HSD预处理4h+HFHG处理24h组;④40μmol·L-1HSD预处理4h+HFHG处理24h组。
1.2.5 Hoechst33258检测细胞凋亡 细胞2×105/孔接种于放有细胞爬片的12孔板中,贴壁后对细胞分组进行处理,到时间后,将培养基去除,使用PBS清洗3次,每次3min。
在孔中添加0 5mL4%多聚甲醛溶液,固定时间为10min,PBS洗涤。
每孔加0 5mLHoechst33258染色液,避光染色15min,PBS洗涤,加入抗荧光淬灭封片液封片,正置荧光显微镜检测各组细胞核内染色质固缩情况。
1.2.6 Westernblot 提取各组细胞总蛋白,BCA法测定浓度。
依照20μg上样量,明确上样体积,使用SDS PAGE凝胶电泳方法,湿法转入PVDF膜,封闭2h,TBST洗膜3次,每次10min。
4℃孵育一抗,低速摇床上过夜。
次日TBST洗膜,加HRP标记的山羊抗鼠或山羊抗兔二抗,室温孵育1h,TBST洗膜3次,ECL化学发光法曝光。
使用FusionFXSpectrasystem自带图像分析软件分析图像。
1.2.7 实时荧光定量PCR TRIzol法提取各组细胞总RNA,Nanodrop2000检测浓度,逆转录试剂盒将RNA逆转录成cDNA后进行RT PCR。
反应条件:95℃预变性10min,95℃变性4s,58℃退火10
·
3
5
6
·
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s,65℃延伸5s,共40个循环。
PCR扩增目的基因
上、下游引物序列见Tab1。
计算2-△△Ct值,以GAP
DH为内参,
分析目的RNA表达水平。
Tab1 Primersequenceforreal timePCR
Gene
Forwardprimer(5′→3
′)Reverseprimer(5′→3′)GAPDHAGGTCGGTGTGAACGGATTTGGGGGTCGTTGATGGCAACATNF αG
TCTACTGAACTTCGGGGTGATATGATCTGAGTGTGAGGGTCTG
IL 1βG
GCAACTGTTCCTGAACTCAACTGCCATTGAGGTGGAGAGCTTTCAGC1.2.8 葡萄糖刺激的胰岛素分泌 挑选大小相近的胰岛各2
0个置于12孔板内,各组胰岛处理同MIN6细胞,分组处理后,在含有2 8mmol·L-1葡
萄糖的Krebs Ringer碳酸氢盐缓冲液(KRB)中洗涤并预孵育30min;再孵育2h,将上清液收集,-20
℃环境下保存;之后在16 7mmol·L-1葡萄糖的
KRB中再孵育2h,收集上清,-20℃保存。
最后将各组胰岛总蛋白提取出来,测定浓度;ELISA检测上清液中胰岛素含量。
1.2.9 统计学分析 采用GraphPadPrism7 0、
SPSS24 0统计分析,全部实验数据均使用珋x±s表示,两组计量资料比较采用student t检验,多组比较采用单因素方差分析。
2 结果
2.1 HSD减少HFHG对MIN6细胞诱导的凋亡 HSD处理24h对MIN6细胞活力影响的结果表
明,0-160μmol·L-1
浓度的HSD均不会损害细胞
活性(Fig1A)。
不同浓度的HSD预处理4h后用HFHG处理24h的实验结果表明当HSD浓度为20
-80μmol·L-1时细胞存活率高于HFHG实验组,选用2
0、40μmol·L-1
浓度的HSD用于之后的实验(P<0 05,Fig1B)。
2.2 Hoechst33258染色观察MIN6细胞核形态 染色后如Fig2所示,Control组细胞核内染色质分
布均匀,20、40μmol·L-1
HSD预处理4h+HFHG
处理24h组与单独HFHG组比,细胞核呈致密浓染,细胞减少(如白色箭头所示)。
由此可知,HSD预处理后能显著减少HFHG诱导的细胞凋亡。
2.3 HSD对凋亡相关蛋白表达的影响 观察20、
40μmol·L-1HSD预处理4h+HFHG处理24h
组与单独HFHG处理组对凋亡相关蛋白表达的影响。
与Control组相比,HFHG组Bcl 2/Bax比值降低(P<
0 05,Fig3),与HFHG组比,HSD预处理后Bcl 2/Bax比值上调(P<0 01,Fig3)。
2.4 HSD对炎症因子表达的影响 与Control组相比,HFHG组IL 1β、TNF αm
RNA
表达均显著增Fig1 EffectsofdifferentconcentrationsofHSDonMIN6cellviabilityandHFHG inducedapoptosisreducedbyHSD(
珋x±s,n=4)##
P<0 01vsControlgroup; P<0 05vsHFHGgrou
p
Fig2 EffectsofHFHGtreatmentfor24hafterHSDpretreatmentfor4handHFHGtreatmentfor24hon
nuclearmorphologyofMIN6cells
(×200)A:Control;B:HFHG;C:20μmol·L-1
HSD+HFHG;D:40μmol·L-1
HSD+HFHG
加,与HFHG组相比,HSD预处理+HFHG组IL 1βmRNA的表达水平有下降趋势,TNF αmRNA的表达下降(P<0 05,Fig4)。
·
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Fig3 EffectsofHFHGaloneandpretreatmentwithHSDonexpressionofapoptosis relatedproteins(珋x±s,n=4) #P<0 05vsControl; P<0 01vsHFH
G
Fig4 EffectsofHSDonactivitiesofIL 1β,TNF αinMIN6cellstreatedwithHFHG(珋x±s,n=3)
#
P<0 05,##P<0 01vsControlgroup;
P<0 05vsHFHGgroup
2.5 HSD对胰岛素分泌的影响 由于MIN6细胞的胰岛素分泌能力较弱,因此提取原代胰岛并进行相同的分组处理后检测胰岛素分泌。
结果显示,与Control组相比,高糖刺激下HFHG组胰岛的胰岛素分泌作用减弱,而HSD一定程度上恢复了胰岛素分泌作用(P<0 05或P<0 01,Fig5)。
3 讨论
糖尿病是一个日益增长的公共卫生问题,不同类型糖尿病病理生理学的一个共同特征是β细胞
的凋亡和/或β细胞功能的损害[11]。
细胞凋亡信号
Fig5 EffectsofHSDonglucose stimulatedinsulinsecretionofislets
(珋x±s,n=3)##
P<0 01vsControlgroup; P<0 05, P<0 01vsHFHG
group
传导途径主要分为内源性和外源性途径,均与糖尿
病发生过程中胰岛β细胞的凋亡有关[12]。
内源性途径通过不同类型的细胞应激(如缺氧或氧化应激)激活,其中包括B
cl 2家族的参与[13]。
Bcl 2家族分为3类:第一类抑制细胞凋亡,包括Bcl 2等;第二类促进细胞凋亡,包括Bax等;第三类抑制用作细胞应激传感器的抗凋亡蛋白来促进凋亡信号,包
括Bad等[14]。
外源性途径通过如TNF α、IL 1β等细胞因子[
15-16]
与胰岛β细胞表面一些表达凋亡信号的受体结合,激活细胞内信号通路诱导凋亡。
β
细胞功能的损害主要表现在机体内胰岛素分泌的减少,而恢复β细胞分泌的手段主要包含以下4种:防止其凋亡/功能障碍、促进增殖、改善去分化、诱导
细胞转分化为可以分泌胰岛素的β样细胞[11]。
本研究从预防β细胞凋亡、促进其增殖入手,
探究HSD对小鼠胰岛β细胞株MIN6细胞活性的影响。
鉴于长期暴露于高水平的葡萄糖和游离脂肪酸会导致β细胞功能障碍,并诱导β细胞凋亡,实验选用高糖高脂培养刺激胰岛β细胞建立β细胞受损的体外模型。
结果表明,高糖高脂处理后,MIN6细胞凋亡显著增加,而HSD预处理后细胞凋亡显著减少。
同时,HSD预处理后增加了MIN6细胞中抗凋亡蛋白B
cl 2的表达;抑制了促凋亡蛋白Bax,炎症因子TNF α、IL 1β的表达。
最后通过原代胰岛的葡萄糖刺激胰岛素分泌试验证明HSD预处理改善了胰岛素分泌功能。
综上所述,高糖高脂环境能够使MIN6细胞活性降低、凋亡增加,胰岛的胰岛素分泌功能障碍,而HSD预处理可增加该环境下Min6细胞活性、抑制其凋亡,
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改善胰岛的胰岛素分泌功能。
因此,HSD预处理对胰岛β细胞的保护作用可能是通过抑制细胞凋亡信号传导途径、改善胰岛素分泌作用来实现的。
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glucolipotoxicityinisletbetacells
ZHANGYun qi1,2,LINXiao jing1,WANGMiao ran1,LIYue1,FANLei1,HOUYi3,XIAOXiao qiu
1
(1.TheChongqingKeyLaboratoryofTranslationalMedicineinMajorMetabolicDiseases,theFirstAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,2.CollegeofPharmacy,3.TheExperimentalTeachingManagementCenterofTraditional
ChineseMedicineLaboratory,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing 400016,China)
Abstract:Aim Toinvestigatetheprotectiveeffectof
hesperidin(HSD)ontheinjuryofmousepancreaticbetacellsinducedbyhighglucoseandfattyacidandtheunderlyingmechanism.Methods MIN6cellsweretreatedwithhighglucoseandfattyacidafterpre
treatmentofHSD.Cellcountingkit 8
(CCK 8)andHoechst33258fluorescencestainingwereusedtode terminetheproliferationandapoptosisofMIN6cells.Westernblotwasusedtodetecttheexpressionsofap optosis relatedproteinsBcl 2andBax.RT PCRwasusedtodetecttheexpressionsofinflammatoryfactors
tumornecrosisfactor α(TNF α)andinterleukin 1β
(IL 1β).ELISAwasusedtotesttheinsulinsecretionofpancreaticislets.Results HighglucoseandfattyaciddecreasedtheratioofBcl 2/Bax,increasedthe
expressionofinflammatoryfactorsTNF αandIL 1βandinhibitedtheinsulinsecretionofmousepancreaticislets.AfterpretreatmentofHSD,thecellviabilityand
Bcl 2/BaxratioofMIN6increased
,theexpressionsofinflammatoryfactorsTNF αandIL 1βdecreased,andtheinsulinsecretionofmousepancreaticisletsin creased.Conclusions HSDcouldresisttheapopto sisofmousepancreaticisletβcelllineMIN6inducedbyhighfatandhighglucose,reducethesecretionofinflammatoryfactorsandimprovetheinsulinsecretionofpancreaticislets.Keywords:hesperidin;pancreaticβ cells;diabetes;pancreas;apoptosis;proliferation
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