立博在线体育《食品科学》：浙江科技学院蔡海莺副教授等：咖啡酸苯乙酯对HepG2细胞氧化应激和脂质代谢的调节作用
随着居民膳食结构的变化，高脂膳食摄入的不断增加成为日益显著的现象，过量摄入的高脂膳食会导致机体物质和能量代谢失衡，并且伴随着肥胖、非酒精性脂肪肝（NAFLD）、代谢综合征等多种疾病的产生。咖啡酸苯乙酯（CAPE）是来源于蜂胶中的天然活性物质，具有许多生物学特性，如抗氧化、免疫调节、抗肿瘤等。
浙江科技学院生物与化学工程学院的刘畅、常超、蔡海莺*等人用CAPE处理油酸诱导的HepG2细胞高脂肪模型，通过转录组测序，对2.5 μmol/L CAPE及高脂肪组的细胞进行测序，拟从转录组水平分析CAPE处理后HepG2细胞的基因表达差异，进而对基因进行富集分析，同时筛选出与脂代谢相关的基因，以期揭示CAPE调节脂代谢的潜在机理，为改善由高脂膳食引起的脂代谢紊乱提供理论参考。
根据文献报道，CAPE在高于20 μmol/L时具有一定细胞毒性，CCK-8细胞活力检测结果显示，10 μmol/L CAPE显著降低细胞活力，而CAPE浓度为7.5、5、2.5、2、1 μmol/L时，HepG2细胞的活力均保持在98%以上，因此，确定调节脂代谢的CAPE浓度为1～7.5 μmol/L。采用油红O染色观察各组细胞脂滴积累情况，并于490 nm波长处测定其吸光度。和NCD组相比，HFD组油红O染色效果变化显著（图1），说明油酸诱导高脂肪模型建模成功。根据染色效果及吸光度结果分析，在CAPE浓度为2.5 μmol/L时，其对脂质积累的抑制效果最为显著。对改善脂肪积累效果最佳的处理组和高脂肪组（即2.5 μmol/L CAPE组和HFD组）进行转录组分析，并对2 组细胞进行油红O染色以确定处理效果，结果如图2A、B所示。和HFD组相比，CAPE 2.5组细胞脂肪积累水平显著降低。进一步测定破碎细胞中TG及T-CHO水平，经过蛋白校准后的细胞TG和T-CHO水平变化如图2C、D所示。与HFD组对比，CAPE 2.5组细胞中TG水平有明显的下降趋势，但CAPE处理对于胆固醇代谢调节效果不显著，这进一步证明CAPE干预具有明显缓解高脂细胞模型中脂滴积累的效果。
对CAPE处理的HepG2细胞与高脂肪组细胞进行转录组测序及DEGs分析，CAPE组和HFD组经过过滤后的序列数量（即clean reads数目）分别有47 575 973 条和47 867 835 条，所占比例分别为96.07%和96.03%，根据经CAPE处理的HepG2细胞中基因表达的变化情况，共筛选出3 270 个DEGs。其中，表达上调的DEGs有1 351 个，表达下调的DEGs有1 919 个，DEGs表达模式聚类见图3。
为进一步明确DEGs的功能，对HFD组及CAPE组之间的DEGs进行KEGG功能注释分析。如图4所示，DEGs分别注释到代谢、遗传信息的处理、环境信息处理、细胞过程、有机系统和人类疾病中。经CAPE处理的HepG2高脂肪模型细胞的DEGs在脂代谢上有相关注释，说明脂代谢相关基因在CAPE的影响下产生差异性表达。
前15 条显著富集的KEGG通路如表1所示，表中比例表示相应KEGG通路在目标基因集中所占比例，分子为基因集中富集到该KEGG通路的基因或转录本数目，分母为该基因集中具有KEGG注释的基因或转录本总数目，将P＜0.05定义为该功能显著富集，可以发现显著富集的通路主要集中在代谢和信号转导上。对DEGs进行KEGG通路富集分析，发现DEGs主要参与果糖和甘露糖代谢（fructose and mannose metabolism）、糖酵解/糖异生（glycolysis/gluconeogenesis）、HIF-1信号通路（HIF-1 signaling pathway）、脂肪酸降解（fatty acid degradation）等。进一步分析KEGG通路中与脂质代谢和氧化应激相关的主要富集信号通路基因转录水平发现，在HIF-1α信号通路上DEGs显著富集，推测CAPE通过HIF-1α通路改善高脂诱导的HepG2细胞氧化应激，从而改善脂代谢紊乱和氧化应激压力；另外，多个脂肪酸降解通路相关关键基因表达量差异显著，脂肪酸代谢上游调控基因PPARα表达也发生上调，而PPARα信号通路与脂肪酸分解代谢关系密切。与GeneCards数据库（）靶点预测结果一致，CAPE对肝脏细胞具有多个作用靶点，其通过与靶点的相互作用调节脂代谢相关的多个代谢通路。Sun Lulu等所进行的小鼠实验结果显示，CAPE能够调节不同组织脂代谢的多个信号通路以及脂肪合成的一系列关键基因的表达，改善高脂膳食小鼠脂代谢紊乱，说明CAPE对脂代谢调节具有多靶点作用。
转录组DEGs分析显示，CAPE处理能上调高脂诱导细胞的HIF-1α基因转录表达水平（提高了0.326 倍），并且显著调节HIF-1α下游厌氧呼吸等通路基因PDK1、HK1、PFKP、PFKFB3、LDHA、ALDOC、ENO1、PGK1、EGLN3的表达（表2），表明CAPE处理能调节HIF-1α通路。另外，CAPE组细胞RTK、MEK、elf4E相关基因表达相较于高脂肪组分别上升了1.5、1.37、1.2 倍，且4E-BP1表达量下降了42%，表明CAPE可能通过MEK-ERK-4E-BP1-elf4E通路上调HIF-1α的表达（图5）。计算机辅助预测发现，mTOR和MAPK相关的蛋白激酶为CAPE的潜在作用靶点，表明CAPE分子能通过与潜在靶点相互作用，影响HIF-1α蛋白翻译表达。进一步分析显示，CAPE组中参与HIF-1α泛素化降解通路的基因PHD表达量降低，表明CAPE处理能抑制泛素化介导的HIF-1α蛋白降解，提高HIF-1α蛋白积累水平。因此，CAPE处理能调节HIF-1α的翻译和泛素化降解，促进机体无氧呼吸的进程，缓解高脂处理细胞的氧化应激压力。氧化应激在脂代谢紊乱及相关疾病中的重要作用备受瞩目。研究表明，机体氧化应激的增加常伴随脂质的异常堆积加剧以及脂质从头合成的显著改变。另外，活性氧和炎症诱导的氧化应激能够导致脂质过氧化、线粒体和过氧化物酶体的脂肪酸氧化功能损伤，并促进细胞因子释放，进一步加剧炎症和肝细胞纤维化，这是酒精性脂肪肝和其他肝脏疾病的主要发展机制。
对CAPE调节脂代谢作用具体机制的研究表明，可能存在多种作用靶点和调节通路以及组织和细胞特异性。迟乐对3T3-L1脂肪细胞研究发现，CAPE通过调节PPAR-γ、CEBPα和TGF-β信号通路影响脂肪合成，抑制脂质合成相关转录因子和下游相关因子的表达，发挥抗肥胖的作用。Nie Jiarui等研究发现，CAPE可通过抑制糖尿病小鼠和HepG2细胞模型的JNK和NF-κB炎症信号通路改善胰岛素抵抗和糖脂代谢。最近有研究表明，CAPE能显著抑制小鼠肠道菌群胆盐水解酶（bile salt hydrolase，BSH）活性，提高胆汁酸中牛磺β-鼠胆酸含量，从而选择性抑制胆汁酸法尼醇X受体（farnesoid X receptor，FXR），抑制高脂膳食引起的神经酰胺含量升高和脂肪生成，同时改善胰高血糖素样肽-1（glucagonlike peptide-1，GLP-1）分泌，改善小鼠NAFLD。另外，金铭等利用25-羟固醇（25-hydroxycholesterol，25-OHC）通过14-3-3η信号蛋白研究蛋白组磷酸化修饰作用诱导肝脏上皮L02细胞的脂代谢紊乱，发现CAPE可通过泛素化依赖途径促进14-3-3η信号蛋白降解，进而逆转25-OHC诱导的肝脏细胞脂代谢紊乱。有别于小鼠实验以及脂肪细胞体外实验研究，本研究采用HepG2细胞体外实验和转录组测序高通量筛选方法，进一步分析CAPE对脂肪酸诱导的高脂肪模型细胞的直接作用靶点。研究发现，CAPE对肝细胞同样具有多重靶点，与脂代谢相关的作用通路包括调节HIF-1α通路（缓解高脂细胞氧化应激）和脂肪酸分解代谢通路。CAPE通过调节HIF-1α的翻译和泛素化降解，促进机体无氧呼吸的进程，缓解高脂处理细胞的氧化应激压力，改善细胞代谢微环境和脂代谢紊乱；CAPE处理可能通过调节PPARα通路和脂肪酸β氧化通路多个关键基因表达从而改善高脂诱导HepG2细胞内的脂代谢。
CAPE对细胞脂代谢的改善机制和关键靶基因的研究并不完善，本研究结果显示，CAPE可以显著影响油酸诱导的HepG2高脂肪模型细胞的基因表达谱，表明CAPE调节脂代谢的靶点具有多重性。KEGG信号通路富集分析结果表明，CAPE的主要调节通路包括HIF-1α通路和脂肪酸降解通路，CAPE处理促进高脂细胞模型中HIF-1α的表达，并抑制了HIF-1α蛋白的泛素化降解，通过对下游调节基因表达的调控，缓解肝细胞内的氧化应激并改善细胞微环境。此外，受CAPE影响的高脂细胞模型PPARα通路被激活，与脂肪酸转运和氧化代谢相关的CPT1、CPT2等蛋白表达量升高立博.体育，表明CAPE也可通过PPARα通路调节细胞内脂肪酸氧化分解，改善脂代谢。本研究为CAPE调节脂代谢的分子机制研究提供了一定的理论依据，为膳食干预高脂膳食引起的脂代谢紊乱提供参考。
本文《咖啡酸苯乙酯对HepG2细胞氧化应激和脂质代谢的调节作用》来源于《食品科学》2023年44卷第17期86-93页，作者：刘畅，常超，陈瑞达，林萌慧，孙蓉，蔡成岗，赵敏洁，蔡海莺。DOI:10.7506/spkx0909-085。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：渤海大学食品科学与工程学院 王雨婷 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。
本文由:立博.体育(ladbrokes)官方网站提供
