Denne protokol undersøger de beskyttende virkninger af platycodin D på ikke-alkoholisk fedtleversygdom i en palmitinsyre-induceret in vitro-model .
Forekomsten af ikke-alkoholisk fedtleversygdom (NAFLD) er steget med alarmerende hastighed over hele verden. Platycodon grandiflorum anvendes i vid udstrækning som en traditionel etnomedicin til behandling af forskellige sygdomme og er en typisk funktionel mad, der kan indarbejdes i den daglige kost. Undersøgelser har antydet, at platycodin D (PD), en af de vigtigste aktive ingredienser i Platycodon grandiflorum, har høj biotilgængelighed og væsentligt mindsker udviklingen af NAFLD, men den underliggende mekanisme for dette er stadig uklar. Denne undersøgelse har til formål at undersøge den terapeutiske virkning af PD mod NAFLD in vitro. AML-12-celler blev forbehandlet med 300 μM palmitinsyre (PA) i 24 timer for at modellere NAFLD in vitro. Derefter blev cellerne enten behandlet med PD eller modtog ingen PD-behandling i 24 timer. Niveauerne af reaktive iltarter (ROS) blev analyseret under anvendelse af 2′,7′-dichlor-dihydro-fluorescein diacetat (DCFH-DA) farvning, og mitokondriemembranpotentialet blev bestemt ved JC-1 farvningsmetoden. Desuden blev proteinekspressionsniveauerne af LC3-II / LC3-I og p62 / SQSTM1 i cellelysaterne analyseret ved western blotting. PD viste sig at reducere ROS- og mitokondriemembranpotentialeniveauerne signifikant i den PA-behandlede gruppe sammenlignet med kontrolgruppen. I mellemtiden øgede PD LC3-II / LC3-I-niveauerne og reducerede p62 / SQSTM1-niveauerne i den PA-behandlede gruppe sammenlignet med kontrolgruppen. Resultaterne viste, at PD forbedrede NAFLD in vitro ved at reducere oxidativt stress og stimulere autofagi. Denne in vitro-model er et nyttigt værktøj til at studere PD’s rolle i NAFLD.
Platycodon grandiflorus (PG), som er den tørrede rod af Platycodon grandiflorus (Jacq.) A.DC., bruges i traditionel kinesisk medicin (TCM). Det produceres hovedsageligt i de nordøstlige, nordlige, østlige, centrale og sydvestlige regioner i Kina1. PG-komponenterne omfatter triterpenoidsaponiner, polysaccharider, flavonoider, polyphenoler, polyethylenglycoler, flygtige olier og mineraler2. PG har en lang historie med at blive brugt som mad og urtemedicin i Asien. Traditionelt blev denne urt brugt til at lave medicin mod lungesygdomme. Moderne farmakologi giver også bevis for effekten af PG til behandling af andre sygdomme. Undersøgelser har vist, at PG har en terapeutisk effekt på en række lægemiddelinducerede leverskademodeller. Kosttilskuddet af PG- eller platycodinekstrakter kan forbedre fedtfattig diætinduceret fedme og dets relaterede metaboliske sygdomme 3,4,5. Polysaccharider fra PG kan anvendes til behandling af akut leverskade forårsaget af LPS/D-GalN hos mus6. Desuden forbedrer saponiner fra PG’s rødder fedtfattig diætinduceret ikke-alkoholisk steatohepatitis (NASH)7. Desuden kan platycodin D (PD), en af de vigtigste terapeutiske komponenter i PG, forbedre lipoproteinreceptorekspression med lav densitet og lipoproteinoptagelse med lav densitet i humane hepatocellulære carcinomceller (HepG2)8. Desuden kan PD også inducere apoptose og hæmme vedhæftning, migration og invasion i HepG2-celler 9,10. I denne undersøgelse anvendes således AML-12-celler fra mus til in vitro-modelkonstruktion og til yderligere undersøgelse af de farmakologiske virkninger og underliggende mekanismer for PD i denne model.
Udtrykket ikke-alkoholisk fedtleversygdom (NAFLD) refererer til en gruppe leversygdomme, der omfatter simpel steatose, NASH, skrumpelever og hepatocellulært carcinom11. Selvom patogenesen af NAFLD er ufuldstændigt forstået, fra den klassiske “to-hit” teori til den nuværende “multiple-hit” teori, anses insulinresistens for at være central i patogenesen af NAFLD12,13,14. Undersøgelser har vist, at insulinresistens i hepatocytter kan føre til øgede frie fedtsyrer, som danner triglycerider, der deponeres i leveren og får leveren til at blive fed15,16. Akkumuleringen af fedt kan føre til lipotoksicitet, oxidativ stressinduceret mitokondriel dysfunktion, endoplasmatisk retikulumstress og inflammatorisk cytokinfrigivelse, hvilket resulterer i patogenese og progression af NAFLD17,18. Derudover spiller autofagi også en rolle i patogenesen af NAFLD, da den er involveret i regulering af cellulær insulinfølsomhed, cellulær lipidmetabolisme, hepatocytskade og medfødt immunitet 19,20,21.
En række dyremodeller og cellulære modeller er blevet etableret for at danne grundlag for at udforske patogenesen og potentielle terapeutiske mål for NAFLD22,23. Imidlertid kan enkeltdyrmodeller ikke fuldt ud efterligne alle de patologiske processer i NAFLD24. Individuelle forskelle mellem dyr fører til forskellige patologiske træk. Anvendelse af levercellelinjer eller primære hepatocytter i in vitro-undersøgelser af NAFLD sikrer maksimal konsistens i de eksperimentelle betingelser. Hepatisk lipidmetabolisme dysregulering kan føre til højere niveauer af hepatocyt lipid dråbe akkumulering i NAFLD25. Frie fedtsyrer som oliesyre og palmeolie er blevet brugt i in vitro-modellen til at efterligne NAFLD forårsaget af en fedtrig diæt26,27. Den humane hepatoblastomcellelinje HepG2 bruges ofte til konstruktion af NAFLD-modeller in vitro, men som tumorcellelinje er metabolismen af HepG2-celler signifikant forskellig fra levercellernes under normale fysiologiske forhold28. Derfor er det mere fordelagtigt at anvende primære hepatocytter eller primære hepatocytter til mus til at konstruere in vitro NAFLD-modellen til lægemiddelscreening end at anvende tumorcellelinjer. Sammenligning af den synergistiske undersøgelse af lægemiddeleffekter og terapeutiske mål i både dyremodeller og in vitro hepatocytmodeller ser det ud til, at brug af musehepatocytter til at konstruere in vitro NAFLD-modellen har bedre anvendelsespotentiale.
Frie fedtsyrer, der kommer ind i leveren, oxideres for at producere energi eller opbevares som triglycerider. Signifikant har frie fedtsyrer en vis lipotoksicitet og kan fremkalde cellulær dysfunktion og apoptose12. Palmitinsyre (PA) er den mest rigelige mættede fedtsyre i humant plasma29. Når celler i ikke-fedtvæv udsættes for høje koncentrationer af PA i lang tid, stimulerer dette produktionen af reaktive iltarter (ROS) og forårsager oxidativ stress, lipidakkumulering og endda apoptose30. Derfor bruger mange forskere PA som en inducer til at stimulere leverceller til at producere ROS og dermed konstruere in vitro fedtleversygdomsmodellen og evaluere de beskyttende virkninger af visse aktive stoffer på celler31,32,33,34. Denne undersøgelse introducerer en protokol til undersøgelse af de beskyttende virkninger af PD på en cellemodel af NAFLD induceret af PA.
Undersøgelser har fremhævet det faktum, at NAFLD er et klinisk patologisk syndrom, der spænder fra fedtlever til NASH, der kan udvikle sig til skrumpelever og leverkræft51. En fedtfattig kost og en inaktiv livsstil er typiske risikofaktorer for NAFLD. Både ikke-medicinske terapier og lægemiddelterapier til NAFLD-behandling er blevet undersøgt51,52,53. Imidlertid er patogenesen af NAFLD ikke blevet …
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde støttes af tilskud fra Chongqing Science and Technology Commission (cstc2020jxjl-jbky10002, jbky20200026, cstc2021jscx-dxwtBX0013 og jbky20210029) og China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2021MD703919).
5% BSA Blocking Buffer | Solarbio, Beijing, China | SW3015 | |
AML12 (alpha mouse liver 12) cell line | Procell Life Science&Technology Co., Ltd, China | AML12 | |
Beyo ECL Plus | Beyotime, Shanghai, China | P0018S | |
Bio-safety cabinet | Esco Micro Pte Ltd, Singapore | AC2-5S1 A2 | |
cellSens | Olympus, Tokyo, Japan | 1.8 | |
Culture CO2 Incubator | Esco Micro Pte Ltd, Singapore | CCL-170B-8 | |
Dexamethasone | Beyotime, Shanghai, China | ST125 | |
Dimethyl sulfoxide | Solarbio, Beijing, China | D8371 | |
DMEM/F12 | Hyclone, Logan, UT, USA | SH30023.01 | |
Foetal Bovine Serum | Hyclone, Tauranga, New Zealand | SH30406.05 | |
Graphpad software | GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA | 8.0 | |
HRP Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | ABclonal, Wuhan, China | AS003 | |
Hydrophobic PVDF Transfer Membrane | Merck, Darmstadt, Germany | IPFL00010 | |
Insulin, Transferrin, Selenium Solution, 100× | Beyotime, Shanghai, China | C0341 | |
MAP LC3β Antibody | Santa Cruz Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd | SC-376404 | |
Mitochondrial Membrane Potential Assay Kit with JC-1 | Solarbio, Beijing, China | M8650 | |
Olympus Inverted Microscope IX53 | Olympus, Tokyo, Japan | IX53 | |
Palmitic Acid | Sigma, Germany | P0500 | |
Penicillin-Streptomycin Solution (100x) | Hyclone, Logan, UT, USA | SV30010 | |
Phenylmethanesulfonyl fluoride | Beyotime, Shanghai, China | ST506 | |
Phosphate Buffered Solution | Hyclone, Logan, UT, USA | BL302A | |
Platycodin D | Chengdu Must Bio-Technology Co., Ltd, China | CSA: 58479-68-8 | |
Protease inhibitor cocktail for general use, 100x | Beyotime, Shanghai, China | P1005 | |
Protein Marker | Solarbio, Beijing, China | PR1910 | |
Reactive Oxygen Species Assay Kit | Solarbio, Beijing, China | CA1410 | |
RIPA Lysis Buffer | Beyotime, Shanghai, China | P0013E | |
SDS-PAGE Gel Quick Preparation Kit | Beyotime, Shanghai, China | P0012AC | |
SDS-PAGE Sample Loading Buffer, 5x | Beyotime, Shanghai, China | P0015 | |
Sigma Centrifuge | Sigma, Germany | 3K15 | |
SQSTM1/p62 Antibody | Santa Cruz Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd | SC-28359 | |
Tecan Infinite 200 PRO | Tecan Austria GmbH, Austria | 1510002987 | |
WB Transfer Buffer,10x | Solarbio, Beijing, China | D1060 | |
β-Actin Mouse mAb | ABclonal, Wuhan, China | AC004 |