姜黄素缓解小鼠高脂饲料喂养诱导肥胖的相关机制研究

郭亚威 王长远 孙长怡 贺明轶 曹涛

基础研究

姜黄素缓解小鼠高脂饲料喂养诱导肥胖的相关机制研究

郭亚威 王长远 孙长怡 贺明轶 曹涛

目的 研究姜黄素缓解高脂诱导肥胖的作用及其相关机制。方法 选用8周龄C57BL/6雄性小鼠24只，随机分为3组，分别饲喂低脂日粮（对照组）、高脂日粮（模型组）和高脂日粮并灌服姜黄素（姜黄素组）。试验期为8周。结果 与模型组小鼠相比，姜黄素组小鼠体重、肝脏和附睾脂肪组织重量降低了13.8%、26.2%和61.0%（P<0.05）；与模型组小鼠相比，姜黄素组小鼠棕榈酰基转移酶（cpt1）、酰基辅酶A脱氢酶（acdam）和过氧化物酶增值体激活受体γ辅激动子1α（pgc1α）表达提高了950%、1752%和642%，P<0.05），而叉头蛋白O1（FOXO1）表达降低了83.6%（P<0.05）。结论 姜黄素通过抑制FOXO1途经，促进脂肪酸氧化和提高线粒体功能，从而抑制肥胖的发生。

姜黄素； 肥胖； FOXO1

近年来肥胖者日渐增多，且肥胖通常伴发多种代谢综合征，如2型糖尿病、胰岛素抵抗、非酒精性脂肪肝和心血管疾病等，因此肥胖及其伴发的代谢综合征已成为全球科研工作者研究的焦点[1]。姜黄素是从姜黄中提取的一种主要活性物质，长期被广泛当作食用调味品和色素添加到咖喱、马铃薯片等食物中。国内外研究表明，姜黄素具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抑制脂肪沉积、降血糖和降血脂等作用，且姜黄素具有低毒副作用和低不良反应等优点[2,3]。此外，姜黄素还可以通过调节肝脏和脂肪组织中脂肪代谢相关酶来减少机体脂肪沉积[4]。但是，目前关于姜黄素如何缓解高脂饮食导致肥胖的机制还有待进一步研究。因此，本实验通过利用高脂饲料喂养诱导小鼠发生肥胖来研究姜黄素对肝脏脂肪代谢和线粒体功能的影响，进一步探讨姜黄素的相关作用机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物与材料 SPF（specific pathogen Free）级8周龄C57BL/6雄性小鼠24只购自上海思莱克实验动物有限责任公司。姜黄素购自美国Sigma公司；小鼠高脂日粮购自江苏美迪森生物医药有限公司；小鼠实验用引物利用primer 5软件设计，由生工生物工程（上海）股份有限公司合成；抗体购自美国Santa Cruz公司。

1.2 实验方法 8周龄小鼠（22 g左右）饲喂1周（作为适应期）后，随机分为3组：饲喂低脂日粮（对照组），饲喂高脂日粮灌胃生理盐水（模型组），饲喂高脂日粮并以姜黄素200 mg/kg灌胃。小鼠自由采食和饮水，室内温度维持在（22±1）℃，光照时间为8：00-20：00。

1.3 实验采样 每隔两天记录小鼠采食量，每个星期记录小鼠体重，试验期为8周。试验结束后，计算小鼠每日平均采食量和实验期总增重。实验结束时，小鼠禁食4 h后断颈处死，开腹腔采肝脏样品，预冷的生理盐水洗净后迅速放入液氮冻存，后转入-80℃保存用于后续分析。

1.4 荧光定量分析 肝脏组织液氮研磨后，加入Trizol等试剂提取组织RNA；按照反转录试剂盒说明获得cDNA；利用primer 5设计需检测目的基因的引物，引物序列见表1。荧光定量分析采用10μl体系：5 μl SYBR Green mix，0.2 μl Rox，3 μl去离子H2O及上下游引物各0.4μmol/L。反应条件为：95℃ 变性10 s；扩增和定量，40循环（95℃5 s，60℃ 20 s）。基因相对表达量计算方法利用2-ΔΔCt公式，ΔΔCt=（Ct目的基因－CtGAPDH）处理组－Ct目的基因－CtGAPDH）对照组。

1.5 Western bloting分析 肝脏组织液氮研磨后，加入按凯基试剂盒说明配制的裂解液，冰上放置15 min后，4 ℃、13 000×g条件下离心 10 min，取上清，根据BCA试剂盒说明书测定蛋白浓度。蛋白在SDS-PAGE胶上电泳分离后，将蛋白转移到NC膜上，5%脱脂牛奶室温封闭2 h，一抗4℃孵育过夜后，TBST清洗3次，二抗室温孵育2 h后，加EZECL后拍照获得蛋白条带。

1.6 统计学方法 数据利用SPSS 16.0软件进行统计分析。所有数据均以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析方法。P<0.05为差异有统计学意义。

表1 引物序列

2 结果

表2 姜黄素对高脂饲喂小鼠采食量和体重的影响（±s）

表2 姜黄素对高脂饲喂小鼠采食量和体重的影响（±s）

注：与对照组比较，aP<0.05

组别 例数 初重（g） 末重（g） 采食量（kJ/d） 肝脏重量（g） 附睾脂肪（mg）对照组 8 23.2±0.6 24.5±1.4 52.1±3.8 0.93±0.22 219±47模型组 8 23.3±0.4 28.9±1.2a59.9±4.4a1.45±0.16a807±53a姜黄素组 8 22.7±0.6 24.9±0.8 60.7±3.5a1.07±0.12 315±69

2.1 姜黄素对采食量、体重、肝脏和脂肪重量的影响 模型组和姜黄素组采食量显著高于对照组（P<0.05）；与对照组相比，模型组小鼠体重显著增加（P<0.05），而姜黄素组小鼠无显著变化（P>0.05）；与对照组相比，模型组小鼠肝脏和附睾脂肪组织重量显著增加（P<0.05），而姜黄素组小鼠无显著变化（P>0.05）。见表2。

2.2 姜黄素对肝脏脂肪代谢和线粒体功能基因表达的影响 与对照组相比，模型组小鼠肝脏中棕榈酰基转移酶（carnitinepalmitoyltransferase 1A，cpt1）和酰基辅酶A脱氢酶（acyl-Coenzyme A dehydrogenase，acadm） 基因表达显著降低（P<0.05），而姜黄素组小鼠上述酶基因表达显著升高（P<0.05）；模型组小鼠乙酰CoA羧化酶（acetylcoA carboxylase，acc）和脂肪酸合成酶（fatty acid synthetase，fas）表达显著升高（P<0.05），而姜黄素组小鼠上述酶基因表达显著降低（P<0.05）；模型组小鼠肝脏中过氧化物酶增值体激活受体γ辅激动子 1α （peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha，pgc1α） 基因表达显著降低（P<0.05），而姜黄素组小鼠pgc1α基因表达显著升高（P<0.05）。见表 3。

2.3 姜黄素对肝脏和脂肪组织中FOXO1蛋白表达的影响与对照组相比，模型组小鼠肝脏和脂肪组织中叉头蛋白O1（FOXO1）表达显著升高（P<0.05），而姜黄素组小鼠FOXO1蛋白表达显著降低（P<0.05）。见表 4。

表3 姜黄素对肝脏脂肪代谢和线粒体功能基因表达的影响（±s）

表3 姜黄素对肝脏脂肪代谢和线粒体功能基因表达的影响（±s）

注：cpt1：棕榈酰基转移酶；acadm：酰基辅酶A脱氢酶；acc：乙酰CoA羧化酶；fas：脂肪酸合成酶；pgc1α：过氧化物酶增值体激活受体γ辅激动子1α。与对照组比较，aP<0.05；与模型组比较，bP<0.05。

组别 例数 cpt1 acadm acc fas pgc1α对照组 8 1.00±0.13 1.00±0.09 1.00±0.11 1.00±0.13 1.00±0.14模型组 8 0.34±0.08a0.23±0.11a2.03±0.17a2.33±0.19a0.36±0.11a姜黄素组83.57±0.32ab4.26±0.41ab0.36±0.05ab0.27±0.04ab2.67±0.36ab

表4 姜黄素对肝脏中FOXO1蛋白表达的影响（±s）

表4 姜黄素对肝脏中FOXO1蛋白表达的影响（±s）

注：表中数值为蛋白条带的相对光密度值。FOXO1：叉头蛋白O1。与对照组比较，aP<0.05；与模型组比较，bP<0.05。

组别 例数 FOXO1（肝脏） FOXO1（脂肪）对照组 8 1.00±0.16 1.00±0.05模型组 8 4.69±0.47a2.17±0.40a姜黄素组 8 0.77±0.14ab0.85±0.13ab

3 讨论

国内外研究表明，姜黄素可显著抑制肥胖发生，并缓解2型糖尿病的多种症状。姜黄素可提高高脂日粮诱导小鼠的葡萄糖耐受性以及缓解氧化应激[5]。姜黄素还可通过降低肝脏脂肪合成以及脂肪组织炎症来改善高脂诱导引起的胰岛素抵抗[4]。此外，姜黄素可显著降低脂肪在肝脏和脂肪组织中的沉积[6]，而这一作用可能是通过抑制脂肪合成和脂肪细胞分化来实现的[7-9]。但是，目前关于姜黄素对肝脏和脂肪组织中脂肪酸氧化尤其是线粒体功能的影响报道相对较少。本实验结果发现，高脂诱导后小鼠肝脏中脂肪酸合成相关acc和fas表达显著升高，而脂肪酸氧化相关酶cpt1和acdam表达显著降低；此外，线粒体功能相关基因cytc、nrf1、pgc1α和UCP2等表达显著降低。这些结果表明，高脂饲喂小鼠肝脏脂肪生成增加且线粒体功能降低。实验表明，姜黄素可能通过促进肝脏脂肪酸氧化和提高线粒体功能来发挥降低脂肪沉积的作用。

叉头蛋白O1（FOXO1）可通过影响基因表达来调节细胞生长、分化和代谢等。研究发现，FOXO1一方面可通过影响脂肪合成基因来调节肝脏脂肪代谢[10]，另一方面可通过影响脂肪组织中ucp2和pgc1α等基因表达来调节能量的储存和消耗[11]。此外，还有报道称抑制FOXO1可以通过提高线粒体功能，从而发挥改善肥胖和胰岛素抵抗等代谢综合征发生时肝脏的脂肪代谢[12]。本实验研究发现，高脂饲喂小鼠添加姜黄素后肝脏中FOXO1蛋白表达均降低，表明姜黄素可能通过抑制FOXO1途径来抑制肥胖的发生。

综上所述，本实验在前人研究基础上进一步阐明了姜黄素缓解高脂诱导肥胖的作用机制，即姜黄素通过抑制FOXO1途经，进而促进肝脏中脂肪酸氧化和提高线粒体功能。

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The mechanism of the curcumin relieving high-fat diet-induced obesity in mice

GUO Ya-wei，WANG Chang-yuan，SUN Chang-yi，et al.Department of Emergency，Xuanwu Hospital Capital Medical University，Beijing 100053，China

Objective The present study was conducted to investigate the effects of curcumin on high-fat induced obesity and its related mechanism.Methods 24 male C57BL/6 mice at 9 weeks old were randomly assigned to three treatments:mice fed low-fat diet（Control group），mice fed high-fat diet（Model group），and mice fed high-fat diet and supplemented with curcumin（Curcumin group）.The experiment lasted for 8 weeks.Results The results showed that when compared with micefedhigh-fat，weight gain，liver and epididymal fat weight in mice fed curcumin significantly decreased by 13.8%，26.2%and 61%（P<0.05）.Compared with mice fed high-fat，expression of mitochondrial genes［peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha（pgc1α） and fatty acid oxidation related genes（carnitinepalmitoyltransferase 1A（cpt1a） and acyl-Coenzyme A dehydrogenase（acadm）］were significantly increased by 642%，950%and 1752%（P<0.05），while forkhead box protein O1（FOXO1）was significantly decreased by 83.6%（P<0.05）.Conclusion Our results suggested that curcumin may attenuate high-fat induced obesity through decreasing lipogenesis and improving mitochondrial function via FOXO1 pathway in liver.

Curcumin； High-fat； FOXO1

CAO Tao，E-mail：taocao88@sina.com

100053 北京市，首都医科大学宣武医院急诊科

曹涛，E-mail：taocao88@sina.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2016．07．020

Q95-33；R54

A

1672-5301（2016）07-0651-04

2016-04-28）