目的:本研究以人永生化角质形成细胞株(HaCaT)体外模型,探讨沙棘(Hippophae rhamnoides)对银屑病及非酒精性脂肪肝病(NAFLD)相关脂质代谢紊乱细胞反应的影响,重点聚焦于磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)/叉头框蛋白O1(FoxO1)信号通路。方法:将HaCaT细胞分为正常对照(NC)组(常规培养)、白细胞介素(IL)-17组(80 ng/L IL-17诱导银屑病模型)、甘油三酯(TG)组(0.15 g/L TG处理诱导脂质蓄积以建立NAFLD相关脂质应激体外细胞模型)、IL-17+TG组(联合诱导)及IL-17+TG+沙棘含药血清(SBCS)组。采用MTT法检测细胞增殖活力,酶比色法测定脂质谱指标,流式细胞术分析细胞凋亡及细胞周期分布,Western blotting检测PI3K/AKT/FoxO1通路关键组分的蛋白水平。结果:与NC组相比,IL-17组细胞增殖增加、凋亡率降低(P<0.05);TG组TG及低密度脂蛋白(LDL)升高、高密度脂蛋白(HDL)降低(P<0.05);IL-17组与TG组均出现G2/M期细胞周期阻滞,p-PI3K、p-AKT及p-FoxO1表达上调(P<0.05);IL-17+TG组上述改变较单一模型组更显著。IL-17+TG+SBCS组较IL-17+TG组显著逆转上述各指标变化(P<0.05)。结论:沙棘对银屑病及NAFLD相关脂质代谢应激的细胞模型具有明显改善作用,其主要机制可能为有效抑制过度激活的PI3K/AKT/FoxO1通路,从而改善脂质代谢及细胞功能。
论文解读:沙棘通过PI3K/AKT/FoxO1信号通路改善银屑病及NAFLD相关脂质代谢应激的体外研究
研究背景与立题依据
银屑病是一种累及多器官系统的系统性炎症性疾病,常伴发糖尿病及非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)。NAFLD以肝组织过量脂质蓄积为特征,与肥胖、2型糖尿病及代谢综合征密切相关。银屑病患者中NAFLD患病率约为普通人群的1.5~3倍,两者共享慢性低度系统性炎症特征及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B, AKT)/叉头框蛋白O1(forkhead box O1, FoxO1)通路异常活化这一共同病理机制,但目前银屑病合并NAFLD共病的防治及相关天然药物机制研究仍较匮乏。沙棘(Hippophae rhamnoides)含黄酮类、多糖及脂肪酸等活性成分,已被证实具抗炎、抗氧化及改善银屑病样病变和NAFLD脂质紊乱的作用,但其对银屑病–NAFLD共病样细胞模型及PI3K/AKT/FoxO1通路的调控尚待阐明。为此,研究人员建立IL-17与甘油三酯(triglyceride, TG)联合诱导HaCaT细胞的体外双重刺激模型,观察沙棘含药血清(sea buckthorn-containing serum, SBCS)对该模型细胞增殖、凋亡、细胞周期、脂质指标及PI3K/AKT/FoxO1通路的影响。
主要关键技术方法
研究人员采用人永生化角质形成细胞株(HaCaT)为研究对象,以80 ng/L IL-17模拟银屑病相关炎症刺激、0.15 g/L TG模拟NAFLD相关脂质超载刺激,设正常对照(NC)组、IL-17组、TG组、IL-17+TG组及IL-17+TG+SBCS组。SBCS由SD大鼠灌胃沙棘提取物(100 mg/kg,经HPLC标定总黄酮及主要黄酮苷含量)后腹主动脉采血制备。检测指标及方法包括:MTT法测细胞增殖活力;酶比色法检测上清TG、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein, HDL);流式细胞术Annexin V-FITC/碘化丙啶(propidium iodide, PI)双染测凋亡、PI染色测细胞周期;Western blotting检测PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、FoxO1、p-FoxO1蛋白表达(以GAPDH为内参)。数据以均值±标准差表示,多组间比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA)及Tukey HSD事后检验,P<0.05为差异有统计学意义。
研究结果
3.1. Comparison of HaCaT cell proliferation viability in each group(各组HaCaT细胞增殖活力比较)
MTT检测显示,IL-17组细胞活力较NC组显著升高(P<0.05);IL-17+TG组细胞活力较IL-17组及TG组进一步升高(P<0.05);IL-17+TG+SBCS组较IL-17+TG组细胞活力显著降低(P<0.05),表明SBCS可抑制双重刺激诱导的角质形成细胞过度增殖。
3.2. Comparison of extracellular lipid levels of HaCaT cells in each group(各组HaCaT细胞外脂质水平比较)
酶比色法结果显示,TG组上清TG、LDL较NC组升高,HDL降低(P<0.05);IL-17+TG组TG、LDL较IL-17组及TG组进一步升高,HDL进一步降低(P<0.05);IL-17+TG+SBCS组较IL-17+TG组TG、LDL下降,HDL上升(P<0.05),提示SBCS改善双重刺激下的脂质代谢应激相关指标。
3.3. Comparison of HaCaT apoptosis rate(HaCaT细胞凋亡率比较)
流式细胞术检测显示,IL-17组凋亡率较NC组降低(P<0.05);IL-17+TG组凋亡率较IL-17组及TG组更低(P<0.05);IL-17+TG+SBCS组较IL-17+TG组凋亡率显著升高(P<0.05),说明SBCS可部分恢复被双重刺激抑制的细胞凋亡。
3.4. Comparison of the cell cycle distribution of HaCaT cells(HaCaT细胞周期分布比较)
PI染色流式分析显示,各组成G0/G1期比例无显著差异(P>0.05);IL-17+TG组S期细胞比例显著增加(22.3%升至34.6%),G2/M期比例下降(18.7%降至12.4%),提示S期聚集;IL-17+TG+SBCS组S期比例回落(24.1%),G2/M期比例回升(16.8%),表明SBCS可使双重刺激引起的细胞周期分布趋于正常。
3.5. Comparison of PI3K/AKT/FoxO1 pathway status of HaCaT cells in each group(各组HaCaT细胞PI3K/AKT/FoxO1通路活化状态比较)
Western blotting结果显示,IL-17组及TG组p-PI3K、p-AKT、p-FoxO1较NC组升高(P<0.05);IL-17+TG组上述磷酸化蛋白水平较IL-17组及TG组进一步升高(P<0.05);IL-17+TG+SBCS组较IL-17+TG组p-PI3K、p-AKT、p-FoxO1表达显著降低(P<0.05),证实SBCS抑制双重刺激导致的PI3K/AKT/FoxO1通路过度活化。
讨论与结论翻译
本研究中,IL-17诱导HaCaT细胞过度增殖及凋亡受抑成功模拟银屑病细胞模型;TG处理致上清TG、LDL升高及HDL降低,模拟NAFLD相关脂质代谢失调微环境。二者联合诱导产生更显著的增殖增强、凋亡受抑、S期聚集及p-PI3K/p-AKT/p-FoxO1上调。SBCS干预可部分逆转上述异常改变,包括降低细胞活力、促进凋亡、恢复正常细胞周期分布、改善脂质相关指标及下调PI3K/AKT/FoxO1通路磷酸化水平。研究表明沙棘含药血清通过抑制过度激活的PI3K/AKT/FoxO1信号通路,对银屑病及NAFLD相关脂质代谢应激的体外双重刺激细胞模型发挥改善作用,为沙棘用于银屑病合并NAFLD的临床潜在应用提供了实验依据。但本研究为单一角质形成细胞体外模型,未模拟多器官交互及免疫细胞参与,尚需体内实验及肝细胞模型进一步验证。
Conclusion(结论原文浓缩翻译)
综上所述,经IL-17和TG联合诱导建立的银屑病及NAFLD相关脂质代谢应激细胞模型可促进角质形成细胞增殖、抑制凋亡、扰乱细胞周期进程并上调PI3K/AKT/FoxO1通路磷酸化水平。沙棘能够通过抑制PI3K/AKT/FoxO1信号通路的异常激活逆转上述异常改变,该结果为沙棘应用于临床银屑病合并NAFLD患者治疗提供了重要的实验证据。
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