姜黄素对人肝细胞LO2氧化应激及胰岛素抵抗的影响

摘要

背景:
　　非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD）是指除外酒精及其他明确的肝损害因素所致的，以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主要特征的临床病理综合征，其包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis,NASH）、肝纤维化和肝癌，是临床常见的疾病。NASH是NAFLD的一种，其组织病理学特征包括肝细胞损伤和脂肪变、肝炎和轻重程度不一的肝脏纤维化，是由单纯性脂肪肝发展至肝纤维化、肝硬化甚至肝癌的关键转折点。近年来随着我国经济发展、生活方式及饮食结构的转变，NASH发病率呈现明显上升趋势。因此，NASH愈来愈受到人们的重视。然而，NASH发病机制复杂，至今尚未完全阐明，仍缺乏有效的治疗方法。目前公认的“二次打击”学说认为氧化物和抗氧化剂之间失衡造成的氧化应激是肝脏脂肪变发展为脂肪性肝炎的催化剂，氧化应激与脂质过氧化损伤在脂肪肝的形成和发展过程中起重要作用，是脂肪肝遭受第二次打击进一步发展的重要因素。
　　据国内外文献报道氧化应激、脂质过氧化、胰岛素抵抗、遗传等因素均与NASH发病有关，目前关于NASH发病机制的研究多集中于氧化应激、脂质过氧化及胰岛素抵抗；实验证实，氧化应激可以引起肝细胞胰岛素抵抗，表现为IGF-1R/IR－PI3K-Akt信号通路异常。
　　转录因子NF-E2相关因子2（NF-E2-related factor 2，Nrf2）是细胞调节抗氧化应激反应的重要转录因子，生理情况下它和胞浆蛋白分子伴侣Keap1（Kelch-like ECH-associated protein 1）结合使得活性处于相对抑制状态。Nrf2-Keap1系统在细胞抵御外源性及内源性氧化应激机制中有重要地位。最近研究表明，Nrf2和它的细胞质接头蛋白Keap1是细胞抗氧化反应的中枢调节者。实验证明,Nrf2通过与ARE相互作用调节编码抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的表达。大量的研究发现Keap1-Nrf2和ARE通路在诸如抗肿瘤、神经保护、抗炎症反应等方面具有广泛的细胞保护功能。
　　姜黄素是一种天然的具有抗氧化功能的物质，属于多酚类化合物，几乎无毒。它能预防许多与过氧化相关的疾病，在生物体内的抗氧化性引起人们的关注。它可以促进细胞内Nrf2由胞浆进入胞核，增加具有抗氧化功能的Ⅱ相酶的合成。
　　本实验以人肝细胞LO2为研究对象，用葡萄糖氧化酶制备LO2氧化应激模型，适当浓度姜黄素干预氧化应激的LO2，利用间接免疫荧光法及western blot法测定细胞内的Nrf2核转位情况；利用生物化学方法测定细胞培养液中的MDA、GSH水平，用速率法检测细胞上清液中AST、ALT活性，用流式细胞法测定细胞内超氧化物阴离子DHE水平，用western blot法测定反映肝细胞胰岛素抵抗水平的IRS1/P-IRS1、JNK/P-JNK和细胞培养液中剩余葡萄糖含量,观察氧化损伤对肝细胞胰岛素抵抗的影响，以及姜黄素能否通过促进LO2中Nrf2核转位发挥其抗氧化和改善胰岛素抵抗功能。
　　目的:
　　本实验采用GO制备人肝细胞LO2氧化应激模型，观察姜黄素干预对人肝细胞LO2中Nrf2核转位及氧化损伤的变化，研究能否通过姜黄素激活Nrf2核转位改善人肝细胞LO2氧化损伤及其胰岛素抵抗状态，为以Nrf2为靶点进行NASH防治提供新的实验基础及理论依据。
　　方法:
　　1.用含25U/L、50U/L、75U/L、100U/L和125U/LGO的细胞培养液分别干预肝细胞LO22h，制备氧化应激细胞模型。分光光度法检测细胞MDA、GSH、LDH水平，速率法检测细胞培养液AST和ALT的水平，观察不同浓度的GO对细胞氧化损伤程度。
　　2.将人肝细胞LO2分成对照组、模型组、干预组及抑制剂组四组。
　　①对照组：正常培养未给予GO和姜黄素干预；
　　②模型组：仅加入100U/LGO干预2h，制备细胞氧化应激模型；
　　③干预组：加入最佳浓度的姜黄素干预12h，然后给予100U/LGO干预2h；
　　④抑制剂组：先给予Wortmannin作用1h，后实验步骤与干预组相同。
　　3.用间接免疫荧光法和western blot法观察Nrf2核转位水平，分光光度法检测细胞MDA、GSH水平，速率法检测细胞培养液AST和ALT的水平，流式细胞术检测细胞内DHE水平的变化。Western blot检测胰岛素信号通路中的JNK/P-JNK、IRS1/P-IRS1，葡萄糖氧化酶-过氧化物酶法（GOD-POD）检测上清液中葡萄糖的含量。
　　结果:
　　1.成功用葡萄糖氧化酶法建立人肝细胞LO2氧化应激的模型。GO作用2h时，随着GO浓度的增加，LDH活性不断增加，模型各浓度组与对照组相比较LDH活性均上升，差异有显著性，当GO浓度超过100U/L时，LDH活性上升幅度减小。AST、ALT浓度在25U/L组较对照组有上升，但差异无显著性。故选择100U/L浓度的GO作为造模浓度。
　　2.间接免疫荧光及Western blot结果显示姜黄素能够诱导Nrf2的核转位，其中30μmol/L的作用优于15μmol/L，各浓度时12h作用优于6h。
　　3.模型组MDA、DHE、AST、ALT较对照组显著升高（P<0.01），干预组MDA、DHE、AST、ALT较模型组显著降低（P<0.01），抑制剂组MDA、DHE、AST、ALT较干预组显著升高（P<0.01），模型组GSH较对照组显著降低（P<0.01），干预组GSH较模型组显著升高（P<0.01），抑制剂组GSH较干预组显著降低（P<0.01）。
　　4.模型组细胞培养液葡萄糖水平较对照组显著增高（P<0.01），干预组葡萄糖水平较模型组显著降低（P<0.01），抑制剂组葡萄糖水平较干预组水平显著增高（P<0.01）。
　　结论:
　　本实验成功复制了人肝细胞氧化应激模型，证实姜黄素通过促进肝细胞LO2的Nrf2核转位，降低细胞内ROS的水平，减轻细胞氧化应激损伤，进而减轻肝细胞的胰岛素抵抗水平。通过实验证实了Nrf2对氧化应激损伤的保护作用，并通过降低细胞氧化应激水平，改善氧化应激引起的肝细胞胰岛素抵抗。

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缩略语表

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前言

文献回顾

1 NASH 的病因和危险因素

2 NASH 的流行病学

3 NASH 的发病机制

4 抗氧化剂在 NASH 中的应用

5 改善胰岛素抵抗在 NASH 中的应用

6 姜黄素及其作用

7 Nrf2 及其在氧化应激中的作用

正文

实验一 建立人肝细胞 LO2 氧化应激模型

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验二 姜黄素激活转录因子 Nrf2 对人肝细胞LO2 氧化应激的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验三 姜黄素对氧化应激引起的肝细胞胰岛素抵抗的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢