芦丁促进3T3-L1前脂肪细胞棕色化及其机制_吕迎兰.pdf

第 29 卷第 5 期2023年 3 月中国实验方剂学杂志Chinese Journal of Experimental Traditional Medical FormulaeVol.29，No.5Mar.，2023芦丁促进 3T3-L1前脂肪细胞棕色化及其机制吕迎兰1，程龙1，石璐1，代泓钰1，段钰卉1，安永铖2，李慧敏1，王晨2，何昶昊1，黄艳2，张慧琳1，付宛鑫2，孟闫燕3*，赵保胜3*（1.北京中医药大学 中药学院，北京 102488；2.北京中医药大学 生命科学学院，北京 102488；3.北京中医药大学 北京中医药研究院，北京 100029）摘要 目的：观察芦丁对 3T3-L1前脂肪细胞棕色化效应的影响，并探讨其机制。方法：细胞增殖与活性检测-8（CCK-8）法检测不同浓度芦丁（3.125、6.25、12.5、25、50、100、200 mol L-1）对 3T3-L1 细胞活性影响，蛋白免疫印迹法（Western blot）检测不同浓度芦丁（12.5、25、50 mol L-1）对脂肪细胞产热相关蛋白解偶联蛋白 1（UCP1）、PR结构域蛋白 16（PRDM16）、过氧化物酶体增殖物激活受体 辅助激活因子-1（PGC-1）表达的影响。确定芦丁最佳浓度后，油红 O 染色观察芦丁对脂肪细胞中脂滴生成的影响，Western blot检测线粒体生物合成标志性蛋白核呼吸因子 1（NRF1）、核呼吸因子 2（NRF2）和线粒体转录因子A（TFAM）的表达。结果：与空白组比较，200 mol L-1芦丁显著抑制 3T3-L1细胞活性（P0.01）；在 12.5、25、50 mol L-1浓度下，50 mol L-1芦丁显著促进产热蛋白（UCP1、PRDM16、PGC-1）表达（P0.01），确定为最佳浓度。与空白组比较，芦丁50 mol L-1显著增加 3T3-L1 细胞线粒体 UCP1 蛋白的免疫荧光强度（P0.01）及线粒体生物合成标志性蛋白 NRF1、NRF2和TFAM 的表达（P0.01），显著抑制 3T3-L1脂肪细胞脂滴生成（P0.01）。结论：芦丁可抑制 3T3-L1脂肪细胞脂滴沉积，增加产热相关蛋白（UCP1、PRDM16和 PGC-1）及线粒体生物合成标志性蛋白（NRF1、NRF2和 TFAM）的表达，从而诱导 3T3-L1脂肪细胞棕色化，为开发安全调节白色细胞棕色化的药物提供实验室基础。关键词 芦丁；3T3-L1前脂肪细胞；脂肪细胞棕色化；肥胖；线粒体生物合成中图分类号 R22；R242；R2-031；R285.5 文献标识码 A 文章编号 1005-9903（2023）05-0137-07doi 10.13422/ki.syfjx.202201727 网络出版地址 https:/ 2022-07-20 16:31:52Rutin Promotes Browning of 3T3-L1 Preadipocytes and Its MechanismLYU Yinglan1，CHENG Long1，SHI Lu1，DAI Hongyu1，DUAN Yuhui1，AN Yongcheng2，LI Huimin1，WANG Chen2，HE Changhao1，HUANG Yan2，ZHANG Huilin1，FU Wanxin2，MENG Yanyan3*，ZHAO Baosheng3*（1.College of Chinese Materia Medica，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 102488，China；2.College of Life Sciences，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 102488，China；3.Beijing Research Institute of Chinese Medicine，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100029，China）Abstract Objective：To investigate the effect of rutin on the browning of 3T3-L1 preadipocytes and the mechanism.Method：Cell counting kit-8（CCK-8）assay was used to detect the effect of different concentration of rutin（3.125，6.25，12.5，25，50，100，200 mol L-1）on 3T3-L1 cell activity，and Western blot to examine the effect of rutin（12.5，25，50 mol L-1）on the expression of thermogenesis-associated 收稿日期 2022-04-24基金项目 国家自然科学基金项目（81973535，82004167）第一作者 吕迎兰，在读硕士，从事中医药防治代谢性疾病研究，E-mail：通信作者 *孟闫燕，博士，副研究员，从事中医药防治肺病的应用与基础研究，E-mail：myy21_；*赵保胜，博士，研究员，从事桑叶治疗 2型糖尿病作用与机制研究，E-mail：137第 29 卷第 5 期2023年 3 月中国实验方剂学杂志Chinese Journal of Experimental Traditional Medical FormulaeVol.29，No.5Mar.，2023proteins uncoupling protein 1（UCP1），PR domain containing 16（PRDM16）and peroxisome proliferator-activated receptor coactivator-1（PGC-1）in adipocytes.After the optimal concentration of rutin was determined，the effect of rutin on lipid droplet formation in adipocytes was observed based on oil red O staining，and the expression of nuclear respiratory factor 1（NRF1），nuclear respiratory factor 2（NRF2）and mitochondrial transcription factor A（TFAM），which were the landmark proteins of mitochondrial biosynthesis，was detected by Western blot.Result：Compared with the blank group，200 mol L-1 rutin inhibited 3T3-L1 cell activity（P0.01）.Compared with the blank group，at the concentration of 12.5，25，50 mol L-1 rutin significantly promoted the expression of thermogenesis-associated proteins（UCP1，PRDM16，and PGC-1）（P0.01），which was determined as the optimal concentration.Compared with the blank group，50 mol L-1 rutin significantly increased the immunofluorescence intensity of mitochondrial UCP1 protein in 3T3-L1 cells（P0.01）and the expression of the markers of mitochondrial biosynthesis（NRF1，NRF2，and TFAM）（P0.01）.In addition，50 mol L-1 rutin significantly inhibited lipid droplet formation of 3T3-L1 adipocytes（P0.01）.Conclusion：Rutin inhibited lipid droplet deposition in 3T3-L1 adipocytes and increased the expression of thermogenesis-related proteins（UCP1，PRDM16，and PGC-1）and markers of mitochondrial biosynthesis（NRF1，NRF2，and TFAM），thereby inducing the browning of 3T3-L1 adipocytes.This lays a basis for the development of drugs that safely regulate the browning of white cells.Keywords rutin；3T3-L1 preadipocytes；adipocyte browning；obesity；mitochondrial biogenesis肥胖已成为引发全球关注的健康问题，如果不进行有效干预，预计到 2025 年，将有 10 亿成年人（占世界人口的近 20%）患有肥胖症1。肥胖常引起糖尿病、心脑血管病、脂肪肝等疾病的发生2，最近研究发现，肥胖会增加新冠肺炎患者患重症的风险3。肥胖引发的健康危机给医疗系统带来了巨大的压力。脂肪细胞功能和代谢异常是引起肥胖的主要原因之一，由于能量消耗少于能量摄入，过剩的能量以甘油三酯在白色脂肪组织（WAT）中过度沉积，使白色脂肪与棕色脂肪组织（BAT）比例失衡，大量 WAT 生成，最终导致肥胖发生4。哺乳动物有3种主要类型的脂肪细胞：白色脂肪细胞、米色脂肪细胞和棕色脂肪细胞。白色脂肪细胞用于储存能量，米色和棕色脂肪细胞是专门的生热细胞，能够以热量的形式消耗能量3。虽然白色脂肪与棕色脂肪有共同的特征，如脂质积累和内分泌功能，但棕色脂肪表现出更小的脂滴及多室结构，其功能主要是氧化甘油三酯水解产生的脂肪酸来产生热量，并以热量的形式散失，而白色脂肪则具有单室结构4。棕色脂肪组织在成年人体内存在，且功能活跃5，对2型糖尿病及心脏代谢具有重要贡献。白色脂肪棕色化和棕色脂肪产热能够促进多余的脂肪消耗。因此，增加产热脂肪组织的丰度和活性是提高能量消耗、对抗代谢性疾病和肥胖症的有效策略，研究开发安全调节棕色脂肪活性的药物对改善肥胖及相关代谢性疾病具有巨大市场潜力6。芦丁是黄酮类天然化合物之一，作为毛细血管稳定剂临床应用多年，未发现明显不良反应7，具有抗糖尿病、抗炎、促进代谢等作用8-10。芦丁在改善肥胖方面有显著成效，不仅可诱导肥胖小鼠皮下脂肪组织中棕色样脂肪细胞的形成7，还可通过单磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMPK）信号通路促进白色脂肪棕色化和棕色脂肪活化及促进高脂饮食诱导的肥胖大鼠肌肉线粒体生物合成7，11。3T3-L1前脂肪细胞是研究脂肪形成最常用的体外模型细胞之一4，近年来研究发现，肉 桂12、姜 黄 素13、人 参 皂 苷 Rb114、丹 参酮A15等多种中药、单体可促进 3T3-L1 细胞产生棕色化效应。但芦丁促进白色脂肪棕色化的机制尚不完全清楚，本研究观察芦丁对 3T3-L1脂肪细胞脂滴形成、线粒体生物合成及产热相关蛋白表达的情况，并阐明其诱导脂