研究大黄素对人胚胎肝细胞L02细胞株法尼醇X受体(FXR)通路的调节作用。
模型组采用孕二烯二酮(Guggulsterones)对L02细胞株的FXR基因干预,根据大黄素剂量分为高剂量、中剂量、低剂量组(50.0 μmol/L、25.0 μmol/L、12.5 μmol/L),另设对照组。采用实时荧光定量PCR与Western blot检测FXR及下游小异源二聚体伴侣受体(SHP)、尿苷二磷酸葡萄糖苷酸转移酶2B4(UGT2B4)、胆盐输出泵(BSEP) mRNA及蛋白表达。
1.模型组FXR mRNA及蛋白相对表达量(0.240±0.021、0.385±0.119)较对照组(1.000±0.088、1.000±0.223)显著降低,差异均有统计学意义(t=14.62、4.21,均P<0.01);与模型组比较,大黄素高、中、低剂量组FXR mRNA相对表达量(0.755±0.083、0.817±0.097、0.547±0.080)显著升高,差异均有统计学意义(t=10.42、10.03、6.39,均P<0.01);中剂量组FXR蛋白相对表达量(0.865±0.203)显著升高,差异有统计学意义(t=3.53,P<0.01);高、中剂量组FXR mRNA相对表达量(0.755±0.083、0.817±0.097)均高于低剂量组(0.547±0.080),差异均有统计学意义(t=3.11、3.70,均P<0.01)。2.模型组SHP、UGT2B4、BSEP mRNA及蛋白相对表达量(0.148±0.025、0.205±0.039、0.184±0.020,0.458±0.130、0.255±0.170、0.303±0.100)较对照组(1.000±0.099、1.000±0.104、1.000±0.125,1.000±0.129、1.000±0.157、1.000±0.162)显著降低,差异均有统计学意义(t=14.50、12.44、11.19、5.13、5.57、6.33,均P<0.01)。高、中、低剂量组SHP、UGT2B4、BSEP mRNA相对表达量(0.610±0.058、0.514±0.041、0.707±0.062,0.755±0.108、0.800±0.086、0.727±0.076,0.470±0.070、0.582±0.050、0.500±0.108)较模型组(0.148±0.025、0.205±0.039、0.184±0.020)显著升高,差异均有统计学意义(t=12.75、9.38、13.94、9.46、10.90、11.96、7.53、10.31、5.00,均P<0.01);高、中剂量组SHP、UGT2B4、BSEP蛋白相对表达量(0.658±0.091、0.624±0.113、0.607±0.097,0.868±0.194、0.883±0.099、0.913±0.131)较模型组(0.458±0.130、0.255±0.170、0.303±0.100)显著升高,差异均有统计学意义(t=2.18、3.13、3.78、3.05、5.53、6.41,均P<0.01),低剂量组SHP、BSEP蛋白相对表达量(0.645±0.135、0.572±0.076)不同程度升高,差异均有统计学意义(t=1.73,P<0.05,t=3.72,P<0.01)。大黄素高、中剂量组BSEP蛋白相对表达量(0.607±0.097、0.913±0.131)均高于低剂量组(0.572±0.076),差异均有统计学意义(t=1.99、3.90,均P<0.01);高、低剂量组SHP、UGT2B4 mRNA相对表达量(0.610±0.058、0.470±0.070,0.514±0.041、0.582±0.050)均低于中剂量组(0.800±0.086),差异均有统计学意义(t=3.75、6.47、3.83、3.42,均P<0.01);高、低剂量组UGT2B4、BSEP蛋白表达量(0.624±0.113、0.644±0.097,0.607±0.097、0.572±0.076)均低于中剂量组(0.883±0.099、0.913±0.131),差异均有统计学意义(t=4.27、2.98、6.30、3.90,均P<0.01)。
Guggulsterones能抑制L02细胞株FXR及下游SHP、UGT2B4、BSEP基因表达,大黄素可通过对FXR基因表达上调,促进SHP、UGT2B4、BSEP基因表达上调,抑制胆汁淤积通路来保护肝细胞,但有剂量差异。
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婴儿胆汁淤积发病率为活产婴儿的1/2 500[1]。熊去氧胆酸(ursodesoxycholic acid,UDCA)和糖皮质激素为治疗主药,但近三分之一患儿对UDCA无反应[2]。近年发现法尼醇X受体(farnesoid X receptor,FXR)在胆汁淤积代谢中起关键作用[3,4]。作者前期研究表明,动物水平FXR和小分子异源二聚体伴侣(small heterodimer parter,SHP)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶2B4(UDP-glucuronosyltransferase 2B4,UGT2B4)、胆盐输出泵(bile salt export pump,BSEP)参与了於胆型肝炎的发生[5]。大黄素可缓解α-异硫氰酸萘酯(alpha-naphthy-lisothiocyanate ANIT)诱导动物肝内胆汁淤积[5,6]。本研究从细胞水平探讨大黄素对FXR相关通路调节,为治疗儿童胆汁淤积药物的研发提供理论依据。
人胚胎肝细胞L02细胞株购自中国科学院细胞库。
大黄素(美国Sigma公司,生产批号:043K3505-1V);孕二烯二酮(Guggulsterones)(美国Santa Cruz公司,批号:F6058)。
HyClone南美胎牛血清与改良型1640培养液购于美国Hyclone公司;核蛋白与浆蛋白抽提试剂盒及二喹啉甲酸(BCA)蛋白浓度测定试剂盒、十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)凝胶制备试剂盒购于武汉阿斯本生物技术有限公司;FXR抗体、小分子异源二聚体伴侣抗体、胆盐输出泵抗体(美国Santa Cruz公司);UGT2B4(美国Fitzgerald公司)。SYBR Premix Ex Taq试剂盒(日本TaKaRa公司)。
电泳仪(型号:DYY-6C)及转移电泳仪(型号:DYCZ-400D)均为北京六一仪器厂;荧光定量PCR仪(型号:StepOne™ Real-Time PCR System,Life techno-logies公司)。
采用FXR抑制剂Guggulsterones抑制L02细胞中FXR表达[6]。大黄素剂量选择:通过CCK8法筛选确定对细胞抑制率为20%时大黄素浓度为50 μmol/L,参照文献[7],分为高、中、低剂量组(50.0 μmol/L、25.0 μmol/L、12.5 μmol/L)。将LO2细胞予100 g/L海克隆(HyClone)南美胎牛血清(FBS)改良型RPMI-1640培养基培养12 h后做以下处理:(1)对照组:更换相同培养基继续培养48 h收集细胞;(2)模型组:换上含50 μmol/L的Guggulsterones和100 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基继续培养24 h,换上含50 μmol/L Guggulsterones、10 g/L二甲基亚砜(DMSO)和100 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h收集细胞;(3)大黄素高剂量组:换上含50.0 μmol/L Guggulsterones和100.0 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h,换上含50.0 μmol/L大黄素的100.0 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h收集细胞;(4)大黄素中剂量组:换上含50.0 μmol/L Guggulsterones和100.0 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h,换上含25.0 μmol/L大黄素100.0 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h收集细胞;(5)大黄素低剂量组:换上含50.0 μmol/L Guggulsterones和100.0 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h,换上含12.5 μmol/L大黄素100.0 g/L FBS改良型RPMI-1640培养基培养24 h收集细胞。
收集细胞样本提取组织及细胞核蛋白(检测FXR)和总蛋白(检测SHP、UGT2B4、BSEP),BCA法检测蛋白浓度行变性预处理。经100 g/L SDS-PAGE分离胶电泳、聚偏二氟乙烯(PVDF)膜转膜、50 g/L脱脂奶粉封闭、免疫反应抗体孵育一抗(稀释比例见表1)及二抗、化学发光检测和凝胶图像分析等步骤,由AlphaEaseFC软件处理分析比较待测蛋白与内参吸光度值。
抗体名称 | 稀释比 |
---|---|
抗磷酸甘油醛脱氢酶抗体 | 1 :10 000 |
抗组织蛋白H3抗体 | 1 :2 000 |
抗法尼醇X受体抗体 | 1 :500 |
抗小分子异源二聚体伴侣抗体 | 1 :500 |
抗胆盐输出泵抗体 | 1 :500 |
抗尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶2B4抗体 | 1 :1 000 |
收集细胞样本按Trizol(日本TaKaRa公司)说明书提取组织及细胞总RNA,取2 μg总RNA反转录,将各cDNA样本定量,检测目的、内参基因(引物信息见表2)。在Applied BiosystemsStepOne Real-Time PCR System(Life technologies公司)机器上进行变性、退火、扩增反应。反应条件:预变性(95 ℃,1 min),循环(40次;95 ℃,15 s→58 ℃,20 s→72 ℃,20 s)末段延伸(72 ℃,5 min)熔解曲线(72 ℃→95 ℃,每20 s升温1 ℃)采用2-ΔΔCt数值进行数据分析。
基因(人) | 上游引物(5′→3′) | 下游引物(5′→3′) |
---|---|---|
β-actin | 5′-GTCCACCGCAAATGCTTCTA-3′ | 5′-TGCTGTCACCTTCACCGTTC-3′ |
FXR | 5′-AAGAGATGGGAATGTTGGCTG-3′ | 5′-CTCCCTGCATGACTTTGTTGTC-3′ |
SHP | 5′-GAAAGGGACCATCCTCTTCAAC-3′ | 5′-TCTCCAATGATAGGGCGAAAG-3′ |
BSEP | 5′-CAACTGCTGGACCGACAACC-3′ | 5′-CATCCACTGCTCCCAACAAAC-3′ |
UGT2B4 | 5′-GGTCGATGGTCAGTAACACGTC-3′ | 5′-TTGTACAGCCGAGTATTGAGTCCT-3′ |
注:β-actin:β肌动蛋白;FXR:法尼醇X受体;SHP:小异源二聚体伴侣受体;BSEP:胆盐输出泵;UGT2B4:尿苷二磷酸葡萄糖苷酸转移酶2B4 FXR:farnesoid X receptor;SHP:small heterodimer parter;BSEP:bile salt export pump;UGT2B4:UDP-glucuronosyltransferase 2B4
采用SPSS 21.0统计软件,计量资料采用±s表示,多组间采用单因素方差分析,组间比较采用LSD法,P<0.05为差异有统计学意义。
模型组FXR mRNA及蛋白表达较对照组显著降低,差异有统计学意义(P<0.01)。与模型组比较,大黄素各剂量组FXR mRNA表达显著升高,差异有统计学意义(P<0.01),中剂量组FXR蛋白表达显著升高,差异有统计学意义(P<0.01)。高、中剂量组FXR mRNA表达水平相似,均高于低剂量组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。结果见表3。
组别 | FXR mRNA | FXR蛋白 |
---|---|---|
对照组 | 1.000±0.088 | 1.000±0.223 |
模型组 | 0.240±0.021a | 0.385±0.119a |
大黄素高剂量组 | 0.755±0.083bc | 0.629±0.126b |
大黄素中剂量组 | 0.817±0.097b | 0.865±0.203b |
大黄素低剂量组 | 0.547±0.080bd | 0.611±0.151ce |
F值 | 40.993 | 5.996 |
P值 | <0.001 | <0.010 |
注:FXR:法尼醇X受体;与对照组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.01,eP<0.05;与大黄素中剂量组比较,cP<0.05,dP<0.01。数据来自于3次独立实验 FXR:farnesoid X receptor;compared with the control group,aP<0.01;compared with the model group,bP<0.01,eP<0.05;compared with the middle-dose emodin group,cP<0.05,dP<0.01.The data comes from three separate experiments
模型组SHP、UGT2B4、BSEP mRNA及蛋白表达较对照组均显著降低,差异均有统计学意义(均P<0.01)。与模型组比较,大黄素各组SHP、UGT2B4、BSEP mRNA与高、中剂量组蛋白表达均显著升高,差异均有统计学意义(均P<0.01),低剂量组SHP、BSEP蛋白有升高,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。高、中剂量组BSEP mRNA表达量均明显高于低剂量组,差异均有统计学意义(均P<0.01);高、低剂量组SHP、UGT2B4 mRNA表达量均明显低于中剂量组,差异有统计学意义(均P<0.01);高、低剂量组UGT2B4和BSEP蛋白表达量均明显低于中剂量组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。结果见表4、表5。
组别 | SHP | UGT2B4 | BSEP |
---|---|---|---|
对照组 | 1.000±0.099 | 1.000±0.104 | 1.000±0.125 |
模型组 | 0.148±0.025a | 0.205±0.039a | 0.184±0.020a |
大黄素高剂量组 | 0.610±0.058bc | 0.514±0.041bd | 0.707±0.062b |
大黄素中剂量组 | 0.755±0.108b | 0.800±0.086b | 0.727±0.076b |
大黄素低剂量组 | 0.470±0.070bd | 0.582±0.050bd | 0.500±0.108bd |
F值 | 50.019 | 56.633 | 37.204 |
P值 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
注:FXR:法尼醇X受体;SHP:小异源二聚体伴侣受体;UGT2B4:尿苷二磷酸葡萄糖苷酸转移酶2B4;BSEP:胆盐输出泵;与对照组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.01;与大黄素中剂量组比较,cP<0.05,dP<0.01。数据来自于3次独立实验 FXR:farnesoid X receptor;SHP:small heterodimer parter;UGT2B4:UDP-glucuronosyltransferase 2B4;BSEP:bile salt export pump;Compared with the control group,aP<0.01;compared with the model group,bP<0.01;compared with the middle-dose emodin group,cP<0.05,dP<0.01.The data comes from three separate experiments
组别 | SHP | UGT2B4 | BSEP |
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对照组 | 1.000±0.129 | 1.000±0.157 | 1.000±0.162 |
模型组 | 0.458±0.130a | 0.255±0.170a | 0.303±0.100a |
大黄素高剂量组 | 0.658±0.091b | 0.624±0.113b | 0.607±0.097b |
大黄素中剂量组 | 0.868±0.194b | 0.883±0.099b | 0.913±0.131b |
大黄素低剂量组 | 0.645±0.135cd | 0.644±0.097d | 0.572±0.076be |
F值 | 6.856 | 14.396 | 17.230 |
P值 | <0.010 | <0.001 | <0.001 |
注:FXR:法尼醇X受体;SHP:小异源二聚体伴侣受体;UGT2B4:尿苷二磷酸葡萄糖苷酸转移酶2B4;BSEP:胆盐输出泵;与对照组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.01,cP<0.05;与大黄素中剂量组比较,dP<0.01,eP<0.05。数据来自于3次独立实验 FXR:farnesoid X receptor;SHP:small heterodimer parter;UGT2B4:UDP-glucuronosyltransferase 2B4;BSEP:bile salt export pump;Compared with the control group,aP<0.01,bP<0.01;compared with the model group,cP<0.05;compared with the middle-dose emodin group,dP<0.01,eP<0.05.The data comes from three separate experiments
Guggulsterones为为目前公认FXR抑制剂[8]。采用Guggulsterones干预L02细胞。本研究旨在细胞水平探讨大黄素对FXR及其下游与胆汁酸合成、解毒、转运有关SHP、UGT2B4、BSEP分子表达情况。
本研究结果表明,对照组L02细胞株存在FXR及SHP、UGT2B4、BSEP mRNA和蛋白表达。模型组FXR及SHP、UGT2B4、BSEP mRNA和蛋白表达较对照组降低,模型组有FXR表达,证实Guggulsterones对FXR部分抑制效果,成功建立细胞株FXR抑制模型组。
与模型组比较,大黄素各组FXR及下游SHP、UGT2B4、BSEP mRNA与高、中剂量组SHP、UGT2B4、BSEP蛋白表达均升高,低剂量组SHP、BSEP蛋白表达量升高。大黄素组间比较,高、中剂量组FXR、BSEP mRNA表达量均明显高于低剂量组;高、低剂量组SHP、UGT2B4 mRNA表达量均明显低于中剂量组;高、低剂量组UGT2B4和BSEP蛋白表达量明显低于中剂量组。从mRNA和蛋白水平,中剂量组上调FXR及下游SHP、UGT2B4、BSEP 3个分子的表达最强,可能与SHP、UGT2B4、BSEP启动子相同调节因素是核受体FXR相关[9,10,11]。
大黄素各组FXR及SHP mRNA都较模型组明显扩增,但仅中剂量组对FXR和SHP的蛋白表达有上调作用,而高低剂量组没有显示出这样的作用,这种大黄素不同剂量组所显示出来的差异提示大黄素各组在L02细胞FXR及SHP基因表达调控水平上,对于转录、转录后及翻译、翻译后调控环节尚存在未知调控方式,需要后续探究。
从高、低剂量组FXR蛋白表达无增加,但UGT2B4及BSEP蛋白表达量增加,表明高、低剂量组中,可能有独立于FXR之外的因素调控UGT2B4及BSEP表达。研究发现过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferstor activated receptor γ,PPARγ)可以激活UGT2B4基因与蛋白表达,但抑制BSEP基因与蛋白表达[12],表明PPARγ不是引起BSEP升高因素,具体原因需后续研究。
大黄素能提高L02细胞株FXR及下游SHP、UGT2B4、BSEP mRNA及蛋白表达,但存在剂量差异。大黄素通过促进FXR表达来调节与胆汁酸合成、解毒、转运相关基因SHP、UGT2B4、BSEP表达,介导抑制胆汁淤积通路,保护肝细胞。