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羊栖菜多糖对3T3-L1前脂肪细胞分化及其相关基因表达的影响※  PDF

  • ●杨旭东
  • 石杰
  • 杨骄霞
  • 王桂云
  • 宋高臣
  • 张杰

最近更新：2021-07-08

DOI：XX.XXXX/j.issn.1671-2749.2020.05.020

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引
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摘要

目的

探讨羊栖菜多糖（Sargassum fusiforme polysaccha-ride，SFPS）在3T3-L1前脂肪细胞分化中的作用及其机制。

方法

采用MTT法测定细胞增殖活性，采用油红O染色分析细胞分化程度，采用生化法检测甘油三酯（triglyceride，TG）的含量，蛋白印迹法检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ（Peroxisome proliferator activator receptorγ，PPARγ）、脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）的蛋白表达。

结果

不同浓度SFPS组与对照组比较，3T3-L1细胞的分化显著抑制，细胞中的脂质及甘油三酯含量显著降低， PPARγ、FAS蛋白表达显著减少。

结论

SFPS可以抑制3T3-L1细胞分化，其机制可能与抑制PPARγ、FAS蛋白表达有关。

• 作者单位 1.牡丹江医学院(黑龙江 牡丹江 157011)；2.牡丹江医学院附属红旗医院(黑龙江 牡丹江 157011）

脂肪细胞是人体中重要的能量储存库，现代研究表明，脂肪细胞的数目增加、过度分化及代谢紊乱，与糖尿病、冠心病、动脉粥样硬化、肿瘤等疾病密切相关[

1]。因此，如何控制脂肪细胞生长和分化已成为治疗相关疾病的作用研究靶点。羊栖菜是一种食用海藻，隶属于褐藻门、马尾藻科、马尾藻属。羊栖菜多糖（Sargassum fusiforme polysaccha-ride，SFPS）从海藻羊栖菜中提取，研究发现其具有降血脂、抗氧化、抗疲劳、抗衰老、增强免疫力等生物活性[2-4]，本课题组前期的实验研究发现，SFPS具有降低糖尿病大鼠血脂、改善胰岛素抵抗等作用[5-6]，但SFPS对脂肪细胞的增殖分化的影响及其机制未见报道。本研究观察SFPS对3T3-L1前脂肪细胞是否具有抑制增殖分化的作用，并研究其对相关基因表达的影响。

1 材料

1.1　材料与试剂

前脂肪细胞3T3-L1购自美国ATCC公司（批号：62996847）；DMEM高糖培养液购自美国Gibco公司（批号：1782825）；Trizol购自美国Gibco公司（批号：15596-026）；MTT购自索莱宝有限公司（批号：303H0524）；胰蛋白酶购自上海生工（批号：825J041）；PPARγ抗体购自英国Abcam公司（批号：ab24509）；FAS抗体购自美国CST公司（批号：31080T）；β-actin抗体购自美国CST公司（批号：4970T）；HRP标记IgG二抗购自英国Abcam公司（批号：ab45966）；其他试剂为国产分析纯。

1.2　仪器和设备

RCO-3000T-5V CO2恒温培养箱（美国G.S.公司）；7500 ABI荧光定量PCR（美国Bio-Rad公司）；UV-5200PC紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）；Elx808酶标仪（美国Biotek公司）；DYJ-909 倒置显微镜（上海点应光学仪器有限公司）；Universal HoodII凝胶成像系统（美国Bio-Rad公司）。

2 实验方法

2.1　SFPS的制备

经200目粉碎的干燥羊栖菜，先用水煮醇沉法提取[

7-8]，经3次水煮，3倍体积的95%乙醇沉淀，得到羊栖菜粗多糖（深褐色），然后用Sevag法去除羊栖菜粗多糖中的蛋白成分得到初步纯化的多糖，通过SephadexG200凝胶柱用双蒸水洗脱分离纯化SFPS。用苯酚-硫酸比色法测定多糖含量，以葡萄糖为标准品，测得羊栖菜粗多糖中多糖含量为55.13%。

2.2　细胞培养

根据参考文献[

9]，3T3-L1细胞培养于DMEM高糖培养基（10%新生牛血清、100mg/L链霉素、100IU/L青霉素），5%CO2培养箱，37℃培养。

2.3　MTT检测3T3-L1前脂肪细胞相对增殖率

3T3-L1前脂肪细胞中选取对数生长期的，以1×104/mL的细胞浓度，接种于96孔板，培养12h后，将细胞分为对照组（Control Group）、SFPS 100 mg/L组（SFPS 100 mg/L Group）、SFPS 200 mg/L组（SFPS 200 mg/L Group）和SFPS 400 mg/L组（SFPS 400mg/L Group），每个剂量设6个平行孔。继续培养24h、48h、72h后，每孔加入20μL MTT（5g/L）（调零组除外），4h后，弃去上清，加入150μL二甲基亚砜（DMSO），振荡15min，结晶物完全溶解。酶标仪于570nm处比色，测定各孔光密度（OD）值。根据OD计算细胞相对增殖率（Relative Growth Rate，RGR），按下列公式计算RGR。RGR＝实验组OD值／对照组OD值×100%。

2.4　3T3-L1细胞内总脂质及细胞分化抑制率的测定

3T3-L1前脂肪细胞以1×104/mL的细胞浓度，接种于96孔板，将细胞分为对照组（Control Group）、SFPS 100 mg/L组（SFPS 100 mg/L Group）、SFPS 200 mg/L组（SFPS 200 mg/L Group）和SFPS 400 mg/L组（SFPS 400 mg/L Group），每个剂量设6个平行孔。待细胞生长融合后48h（开始诱导分化，诱导分化第0天），含10%胎牛血清的DMEM培养液中加入胰岛素（10µg /mL）、IBMX（0.5mmol /L）、地塞米松（1mmol /mL）诱导分化培养2d。弃上清，然后用加入胰岛素（10mg /L）的DMEM培养液继续培养2d。更换DMEM培养液，继续培养9d，细胞分化基本完成，细胞胞浆中充满脂滴，形状接近圆形。另未分化细胞组（Undifferentiated cell group，UD Group）培养于DMEM高糖培养基（10%FBS），5% CO2培养箱，37℃培养，隔天换液，继续培养9d。在分化第9d，细胞用多聚甲醛（4%）固定30min，加入油红O∶去离子水=3∶2的染料，染色60min，PBS清洗2次，显微镜下观察细胞内有红染的脂滴，细胞分化成熟。加入异丁醇250µL，反复吹打振荡5min，溶解油红O染料，吸取150µL染料溶解液，酶标仪于510nm，测定各组OD值，半定量脂肪细胞中总脂质含量并计算细胞分化抑制率。细胞分化抑制率（%）=（OD对照组-OD药物组）/OD对照组×100%。

2.5　SFPS对3T3-L1细胞TG的影响

在分化第9d，收集分化成熟的细胞后，用细胞裂解液裂解细胞，离心取上清，按照TG测定试剂盒说明操作，测定TG含量。于500nm处测定吸光度值，吸光度值与TG浓度呈正比， TG单位为mmol /L。

2.6　SFPS对3T3-L1细胞中PPARγ、FAS蛋白表达的影响

按照上述方法诱导3T3-L1前脂肪细胞分化，在诱导分化开始，加入不同浓度的SFPS，每个剂量设6个平行孔。在分化第9d，收集分化成熟的细胞，测定PPARγ、FAS蛋白表达量。裂解细胞提取蛋白：加入100μL细胞裂解液，冰上裂解细胞10min，用细胞裂解液裂解细胞提取总蛋白，BCA法定量。电泳：每组取40µg蛋白，加样于10%SDS-PAGE中电泳分离。转膜封闭：电泳结束后，湿式转膜法280mA 70min转移蛋白至PVDF膜，5%脱脂奶封闭液，室温封闭2h。特定蛋白测定：分别加入对应的一抗，4℃孵育12h；TBST洗膜10min×3次，加入相应的辣根过氧化物酶（HRP）标记的二抗，孵育2h后，弃去二抗；TBST洗膜10min×3次，加入显影剂ECL200mL，定影。用凝胶成像系统进行灰度值分析。

2.7　统计学分析

统计学处理采用SPSS 18.0软件，实验数据以（）表示，组间差异比较采用ANOVA检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1　SFPS对3T3-L1前脂肪细胞相对增殖率的影响

不同浓度的SFPS处理3T3-L1前脂肪细胞24h、48h后，与对照组比较，各剂量组的细胞相对增殖率无统计学差异(P>0.05)；而在72h后，与对照组比较，400 mg/L组的细胞相对增殖率显著下降(P<0.05)。表明SFPS在100~400 mg/L的剂量范围内，培养72h，对3T3-L1的增殖有抑制，但抑制作用不显著。见表1。

表1 SFPS对3T3-L1前脂肪细胞相对增殖率的影响（, n=6）
组别细胞相对增殖率（%）
24 h48 h72 h

对照组

SFPS 100 mg/L组

SFPS 200 mg/L组

SFPS 400 mg/L组

100.00

99.12 ±4.32

98.35±4.12

98.24±3.51

100.00

98.63 ±4.63

98.27±4.26

97.95±3.07

100.00

95.93±4.71

93.16±3.04

85.10±2.83*

注：  与对照组比较，*P<0.05

3.2　SFPS对3T3-L1细胞总脂质及分化抑制率的影响

与对照组比较，不同浓度SFPS作用后，分化成熟的脂肪细胞中总脂质含量显著降低（P<0.01），SFPS 400 mg/L组降低最明显，说明SFPS在脂肪细胞分化过程中能够减少细胞中总脂质含量。并通过测定的OD值，计算出脂肪细胞分化抑制率，SFPS 100 mg/L组、SFPS 200 mg/L组和SFPS 400 mg/L组的细胞分化抑制率分别为14.51%、21.82%、44.11%。说明不同浓度SFPS均可抑制脂肪细胞的分化（P<0.01），SFPS 400 mg/L组抑制效果最显著（P<0.01）。见图1。

图1 SFPS对3T3-L1细胞中脂质含量的影响

注：  与对照组相比，**P<0.01；与未分化组相比，##P<0.01

2.3　SFPS对3T3-L1细胞中TG含量的影响

与对照组比较，不同浓度SFPS作用后，分化成熟的脂肪细胞中TG含量显著降低（P<0.01），SFPS 400 mg/L组TG含量降低最明显，说明SFPS在脂肪细胞分化过程中能够减少细胞中TG含量。见图2。

图2 SFPS对3T3-L1细胞甘油三酯含量的影响

注：  与对照组相比，**P<0.01；与未分化组相比，##P<0.01。

3.4　SFPS对3T3-L1细胞中PPARγ、FAS蛋白表达的影响

与对照组比较，SFPS各剂量组PPARγ、FAS蛋白表达量均显著降低（P<0.01），且PPARγ、FAS蛋白表达量随着SFPS浓度的增高而逐渐降低。说明SFPS在脂肪细胞分化过程中，能够通过影响细胞中PPARγ、FAS蛋白表达量来抑制3T3-L1细胞分化。见图3。

图3 SFPS对3T3-L1细胞中PPAR-γ、FAS蛋白表达的影响

注：  与对照组相比，**P<0.01；与未分化组相比，##P<0.01。

4 讨论

SFPS是从褐藻门食用海藻羊栖菜中提取的多糖成分，主要包括褐藻淀粉、褐藻糖胶和褐藻酸。SFPS已被证实在脂代谢中具有降血脂、抑制脂质沉积和保护脂肪变的肝细胞等作用[

10-11]，本课题组前期的实验研究也进一步验证了其在脂代谢中的作用。肥胖、脂肪细胞的过度增殖分化及代谢紊乱与多种疾病相关[12]，因此，本实验进一步研究SFPS对3T3-L1前脂肪细胞分化是否具有抑制作用，并初步探讨其作用机制。

前脂肪细胞要经过融合前增殖、接触抑制、克隆扩增、扩增停止四个阶段分化为成熟的脂肪细胞[

13]，此过程中需要多种转录因子诱导细胞转化，促进脂滴形成。PPARγ属于核内受体转录因子超家族，是众多脂肪分化因子中最关键的，可直接调控脂肪细胞分化，参与脂的代谢[14-15]，PPARγ与生理性或药理性配体结合后，改变构象，结合相关DNA上的PPARγ反应元件，从而调节相关基因的转录。PPARγ是脂肪细胞分化过程中必须的转录因子，可进一步调控脂代谢的相关酶的表达。为了研究SFPS对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响，诱导分化开始，加入不同浓度的SFPS。实验结果显示，在分化第9d，不同浓度的SFPS各组细胞中PPAR-γ蛋白的表达量显著减少。

FAS是脂肪酸合成的关键酶[

16]，以乙酰辅酶A为原料催化生成长链脂肪酸，并进一步形成甘油三酯储存于细胞中。实验研究表明，脂肪组织中FAS的mRNA表达量与肥胖是正相关的，抑制FAS的量可以减少脂滴的生成[17-18]。PPARγ是前脂肪细胞分化关键的转录因子，而FAS出现在分化的中期、后期，属于PPARγ下游靶基因之一，调节脂类的合成、储存。实验结果显示，在分化第9d，不同浓度的SFPS各组细胞中FAS蛋白的表达量显著减少，表明SFPS可通过降低FAS蛋白的表达，抑制3T3-L1中脂质的生成。

本研究结果显示：①SFPS抑制3T3-L1前脂肪细胞分化，减少脂肪细胞中总脂质及TG的含量，浓度越大，抑制作用越明显。②SFPS可以明显下调3T3-L1细胞PPARγ蛋白的表达，降低FAS蛋白的表达。实验结果提示，SFPS抑制3T3-L1前脂肪细胞分化的分子机制可能与调控PPARγ和FAS蛋白的表达有关。

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