白藜蘆醇改善飲食誘導(dǎo)肥胖斑馬魚(yú)脂代謝的研究

冉蓋，應(yīng)力，李琳，鄧拓，燕喬喬，應(yīng)晨江，葉曉蕾

（1.溫州醫(yī)科大學(xué)　環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院，浙江　溫州　325035；2.華中科技大學(xué)　公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生系，湖北　武漢　430030）

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白藜蘆醇改善飲食誘導(dǎo)肥胖斑馬魚(yú)脂代謝的研究

冉蓋1，應(yīng)力1，李琳1，鄧拓1，燕喬喬1，應(yīng)晨江2，葉曉蕾1

（1.溫州醫(yī)科大學(xué)環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院，浙江溫州325035；2.華中科技大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生系，湖北武漢430030）

目的：研究白藜蘆醇（RSV）對(duì)飲食誘導(dǎo)肥胖斑馬魚(yú)脂代謝的影響。方法：120條野生型成年雄性斑馬魚(yú)（AB系），隨機(jī)分為4組，即正常喂飼組（Con），正常喂飼+RSV組（Con+RSV），過(guò)度喂飼組（DIO），過(guò)度喂飼+RSV組（DIO+RSV）。每條魚(yú)正常喂飼蟲(chóng)卵量每天為8 mg，過(guò)量喂飼量為每天60 mg，RSV干預(yù)劑量為20 μmol/L，每天11 h。實(shí)驗(yàn)持續(xù)8周。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)定魚(yú)體長(zhǎng)、體質(zhì)量，計(jì)算肥滿度，檢測(cè)血漿甘油三酯（TG）和總膽固醇（TC），觀察肝組織形態(tài)。檢測(cè)魚(yú)體pAMPKα/AMPKα、Sirt1、Cav-1和LC3蛋白表達(dá)水平。結(jié)果：DIO組斑馬魚(yú)體長(zhǎng)、體質(zhì)量和肥滿度較對(duì)照組分別增加11.7%、61.9%和15.1%（P＜0.01），雖然喂食量和RSV對(duì)斑馬魚(yú)體長(zhǎng)的影響存在交互效應(yīng)（P＜0.05），但RSV干預(yù)對(duì)上述指標(biāo)的影響差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。RSV干預(yù)能顯著改善過(guò)度喂飼誘導(dǎo)的脂肪浸潤(rùn)和肝臟脂滴形成，上調(diào)魚(yú)體AMPKα蛋白磷酸化水平及顯著提升Sirt1蛋白表達(dá)水平（725.8% DIO+RSV組 vs DIO組，P＜0.01），RSV干預(yù)同時(shí)顯著提升自噬標(biāo)志蛋白LC3-I I的水平（P＜0.05）。結(jié)論：RSV在沒(méi)有影響體長(zhǎng)、體質(zhì)量和血脂的情況下，可以調(diào)節(jié)飲食誘導(dǎo)肥胖斑馬魚(yú)的脂代謝，這可能與pAMPKa/Sirt1/自噬通路有關(guān)。

白藜蘆醇；自噬；脂代謝；肥胖；斑馬魚(yú)

肥胖癥（obesity）作為代謝綜合征（metabolic syndrome，MS）的主要組分之一，與高血壓、糖尿病、冠心病等疾病密切相關(guān)，嚴(yán)重危害著人類健康。2010年國(guó)際肥胖癥研究協(xié)會(huì)報(bào)告顯示，全球肥胖癥患者達(dá)4.75億，每年至少有260萬(wàn)人死于肥胖及其相關(guān)疾病［1］。近年來(lái)的研究表明，以白藜蘆醇（resveratrol，RSV）和茶多酚等多酚類為代表的植物化學(xué)物被認(rèn)為在預(yù)防MS及心血管疾病方面頗具前景，但關(guān)鍵性預(yù)防作用機(jī)制尚待探明。有研究表明，RSV可以通過(guò)腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPKα）/沉默信息調(diào)控因子1 （sirtuins 1，Sirtl）上調(diào)微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-β （microtubule-associated protein 1 light chain3-β，LC3）表達(dá)［2］。LC3是自噬的特異性標(biāo)記蛋白之一，LC3-I I/I與LC3-I I可反映自噬水平的高低。目前，對(duì)于RSV是否通過(guò)誘導(dǎo)自噬調(diào)節(jié)脂代謝尚未闡明。

斑馬魚(yú)是一種廣泛使用的模式生物，它在飲食誘導(dǎo)肥胖方面與哺乳動(dòng)物有著共同的病理生理途徑［3］。本研究以斑馬魚(yú)為對(duì)象，觀察過(guò)度喂飼和RSV干預(yù)對(duì)斑馬魚(yú)脂代謝和AMPKα、Sirt1、窖蛋白-1 （caveolin 1，Cav-1）和LC3等蛋白表達(dá)水平的影響，以明確RSV是否通過(guò)誘導(dǎo)自噬調(diào)節(jié)脂代謝。

1　材料和方法

1.1材料 RSV（購(gòu)于南京春秋生物工程有限公司，純度≥99%）。血液總膽固醇（total cholesterol，TC）酶法測(cè)定試劑盒和血液甘油三酯（triglyceride，TG）酶法測(cè)定試劑盒購(gòu)自普利萊基因技術(shù)有限公司。pAMPKα（Thr172）（40H9）和Cav-1（D46G3）抗體購(gòu)買(mǎi)于Cell Signaling Technology公司；LC3-I I （NB820-59177）購(gòu)自Novus公司；AMPKα（10929-2-AP）、Sirt1（13161-1-AP）和GAPDH（60004-1-lg）購(gòu)自Proteintech公司。

1.2方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：本研究所用斑馬魚(yú)為無(wú)病原體AB系，由溫州市水域科學(xué)與環(huán)境生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。選擇120～130 d齡雄性個(gè)體作為受試對(duì)象。飼養(yǎng)條件參照文獻(xiàn)［4］。飼養(yǎng)水溫（26±1）℃，pH值為6.5～7.5，電導(dǎo)率保持在450～1 000 μs/cm，光周期為14L：10D。以鹽水豐年蟲(chóng)幼體作為飼料，每天定時(shí)定量喂飼。每天觀察記錄魚(yú)的生長(zhǎng)情況，及時(shí)清除食物殘?jiān)图S便，一直持續(xù)至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：120條成年雄性斑馬魚(yú)隨機(jī)分為4組，每組30條：正常喂飼組（Con）、正常喂飼+RSV組（Con+RSV）、過(guò)度喂飼組（DIO）、過(guò)度喂飼+RSV組（DIO+RSV）。正常喂飼蟲(chóng)卵量為每天8 mg，9：00喂飼1次；過(guò)量喂飼蟲(chóng)卵量為每天60 mg，9：00、 12：00、17：00 3次喂飼。RSV干預(yù)劑量為20 μmol/L，每天22：00～次日9：00將斑馬魚(yú)置于新鮮配制的RSV水溶液中飼養(yǎng)干預(yù)11 h，持續(xù)8周。

1.3肥滿度的測(cè)定 待檢測(cè)斑馬魚(yú)禁食24 h后，用濾紙吸干魚(yú)體表面的殘留水分，測(cè)體長(zhǎng)、體質(zhì)量，計(jì)算肥滿度（condition factor）。

肥滿度=體質(zhì)量（g）×100/體長(zhǎng)（cm）3

1.4血漿TG和TC測(cè)定 待檢測(cè)斑馬魚(yú)禁食24 h后，用濾紙吸干魚(yú)體表面的殘留水分、斷尾，用肝素化毛細(xì)管取血，將新鮮血液置于200 μL Eppendorf管，于1 000×g離心5 min得到血漿，-80 ℃保存待用。按試劑盒說(shuō)明書(shū)操作。

1.5肝組織形態(tài)學(xué)檢測(cè) 在體視顯微鏡下將待檢測(cè)斑馬魚(yú)快速解剖摘取肝臟，置于4%的多聚甲醛溶液中固定24 h以上，常規(guī)石蠟包埋、切片，厚度為4 μm，再通過(guò)脫蠟水化后，蘇木精-伊紅染色，最后脫水封片，顯微鏡鏡檢，圖像采集分析。

1.6魚(yú)體pAMPKα/AMPKα、Sirt1、Cav-1和LC3蛋白表達(dá)水平檢測(cè) 在體視顯微鏡下將待檢測(cè)斑馬魚(yú)快速解剖摘除內(nèi)臟，去頭去尾去脊椎骨后-80 ℃保存?zhèn)溆谩estern blot法作蛋白檢測(cè)：將凍存的魚(yú)體剪碎，用RIPA裂解緩沖液提取總蛋白，BCA試劑盒測(cè)定蛋白濃度，100 ℃變性5 min，每個(gè)樣本取40 μg蛋白，經(jīng)SDS-PAGE后，電轉(zhuǎn)移至PVDF膜上，5%脫脂牛奶室溫封閉1 h，TBST洗膜10 min×3次，分別孵育pAMPKα（1：1 000）、AMPKα（1：1 000）、Sirt1 （1：1 000）、Cav-1（1：1 000）、LC3-I I（1：1 000）和GAPDH（1：5 000），4 ℃過(guò)夜，TBST洗膜10 min×3次，二抗（1：5 000）室溫孵育1 h，TBST洗膜10 min×3次，最后顯影成像分析，計(jì)算各蛋白條帶和內(nèi)參（GAPDH）的比值。

2　結(jié)果

2.1斑馬魚(yú)體長(zhǎng)、體質(zhì)量、肥滿度和血脂的改變

喂食量和RSV對(duì)斑馬魚(yú)體長(zhǎng)的影響存在交互效應(yīng)（P＜0.05）；但對(duì)體質(zhì)量、肥滿度、TG和TC的交互效應(yīng)均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。在無(wú)RSV干預(yù)情況下，過(guò)度喂飼使斑馬魚(yú)體長(zhǎng)、體質(zhì)量和肥滿度分別增加11.7%、61.9%和15.1%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；但過(guò)度喂飼對(duì)TG和TC的影響均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.10）。在正常喂飼情況下，RSV干預(yù)可使體長(zhǎng)增加1.5%，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；在過(guò)度喂飼情況下，RSV干預(yù)可使體長(zhǎng)平均減少2.5%，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。RSV干預(yù)對(duì)體質(zhì)量、肥滿度、TG和TC的影響均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.10）。見(jiàn)表1。

表1　斑馬魚(yú)體長(zhǎng)、體質(zhì)量、肥滿度和血脂檢測(cè)結(jié)果（±s）

表1　斑馬魚(yú)體長(zhǎng)、體質(zhì)量、肥滿度和血脂檢測(cè)結(jié)果（±s）

組別　體長(zhǎng)（cm，n=30）　體質(zhì)量（g，n=30）　肥滿度（100 g/cm3，n=30）　TC（mmol/L，n=4）　TG（mmol/L，n=4）Con　3.25±0.15　0.265±0.028　0.781±0.104　4.39±0.51　8.06±1.15 Con+RSV　3.30±0.20　0.277±0.033　0.781±0.125　4.34±0.74　6.14±1.75 DIO　3.63±0.17　0.429±0.052　0.899±0.110　5.13±0.44　6.63±0.94 DIO+RSV　3.54±0.18　0.416±0.055　0.937±0.112　4.31±0.32　7.12±0.32 F喂食＜94.438　362.811　＜44.123　1.833　0.154 FRSV＜ 0.263　＜　0.004　＜ 0.806　2.714　1.531 F交互＜ 4.644　＜　2.365　＜ 0.841　2.075　4.335 P喂食＜0.001　＜0.001　＜0.001　0.201　0.702 PRSV＜ 0.609　＜ 0.953　＜ 0.371　0.125　0.240 P交互＜ 0.033　＜　0.127　＜ 0.361　0.175　0.059

2.2肝臟組織形態(tài)學(xué)檢測(cè) DIO組斑馬魚(yú)肝臟觀察到脂肪浸潤(rùn)和肝臟脂滴，并且出現(xiàn)肝索結(jié)構(gòu)紊亂。在Con組、Con+RSV組和DIO+RSV組中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)肝臟脂滴和肝索結(jié)構(gòu)紊亂現(xiàn)象。見(jiàn)圖1。

2.3魚(yú)體pAMPKα/AMPKα、Sirt1、Cav-1和LC3蛋白表達(dá)水平的變化 喂食量和RSV對(duì)斑馬魚(yú)pAMPKα/ AMPKα蛋白表達(dá)水平的交互效應(yīng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。喂食量對(duì)斑馬魚(yú)pAMPKα/AMPKα蛋白表達(dá)水平的影響無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；RSV干預(yù)使pAMPKα/AMPKα蛋白表達(dá)水平增高（P＜0.05），在正常喂飼情況下平均增高204.8%，在過(guò)度喂飼情況下平均增高186.5%。見(jiàn)圖2A。喂食量和RSV對(duì)斑馬魚(yú)Sirt1蛋白表達(dá)水平的影響存在交互效應(yīng)（P＜0.01）。在正常喂飼情況下，RSV對(duì)Sirt1蛋白表達(dá)水平的影響無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；但在過(guò)度喂飼情況下，RSV干預(yù)可使Sirt1蛋白表達(dá)水平增高達(dá)725.8%（P＜0.01）。見(jiàn)圖2B。

喂食量和RSV對(duì)斑馬魚(yú)LC3蛋白表達(dá)水平的交互效應(yīng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。喂食量對(duì)斑馬魚(yú)LC3-I I蛋白表達(dá)水平的影響無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；RSV干預(yù)使LC3-I I蛋白表達(dá)水平增高（P＜0.05），在正常喂飼情況下平均增高47.3%，在過(guò)度喂飼情況下平均增高100.0%。見(jiàn)圖2C。喂食量和RSV對(duì)斑馬魚(yú)Cav-1蛋白表達(dá)水平的影響存在交互效應(yīng)（P＜0.05）。DIO組Cav-1蛋白表達(dá)水平高于Con組（P＜0.05）；在正常喂飼情況下，RSV干預(yù)使Cav-1蛋白表達(dá)水平增高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；在過(guò)度喂飼情況下，RSV干預(yù)可使Cav-1蛋白表達(dá)水平降低（P＜0.05）。見(jiàn)圖2D。

圖1　斑馬魚(yú)肝臟組織學(xué)檢測(cè)結(jié)果（HE染色，×400）

3　討論

模式動(dòng)物斑馬魚(yú)具有個(gè)體小、養(yǎng)殖成本低、生長(zhǎng)周期短、體外發(fā)育、胚體透明、在解剖學(xué)與生理學(xué)上與人類具有高度的相似性且其在基因組水平上與包括人類在內(nèi)的其他脊椎動(dòng)物具有驚人的相似等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域。肥胖是由遺傳和環(huán)境因素共同作用而引起的體質(zhì)量增加、脂肪積聚過(guò)多所致的慢性代謝性疾病，嚴(yán)重影響機(jī)體健康。肥滿度是衡量和反映魚(yú)類肥瘦程度和生長(zhǎng)情況的指標(biāo)，用于分析不同環(huán)境對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)狀況的影響等［5］。本研究通過(guò)以每天60 mg喂飼8周后成功誘導(dǎo)了斑馬魚(yú)肥胖，表現(xiàn)為體長(zhǎng)、體質(zhì)量和肥滿度明顯增加，這一結(jié)果與Oka等［3］的研究結(jié)果相一致。

圖2　RSV對(duì)斑馬魚(yú)魚(yú)體pAMPKα/AMPKα、Sirt1、LC3-I I和Cav-1蛋白表達(dá)水平的影響

RSV是一種非黃酮多酚類植物化合物，廣泛來(lái)源于花生、葡萄、虎杖、桑椹等植物，研究表明它具有抗肥胖作用。Lagouge等［6］和Wang等［7］的研究表明，在RSV長(zhǎng)期干預(yù)或者高劑量的RSV（200或400 mg·d/kg）作用下，可使得高脂飲食誘導(dǎo)肥胖的小鼠體質(zhì)量下降。在本研究中，RSV干預(yù)（20 mmol/L）在斑馬魚(yú)形態(tài)學(xué)上未見(jiàn)有明顯改善，對(duì)血脂也未見(jiàn)有明顯影響，但肝臟組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)它能顯著改善過(guò)度喂飼誘導(dǎo)的脂肪浸潤(rùn)和肝臟脂滴形成。說(shuō)明RSV能夠影響斑馬魚(yú)的脂代謝，防止過(guò)度飲食誘導(dǎo)的肝臟脂肪變性。

AMPK是對(duì)細(xì)胞能量代謝敏感的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可通過(guò)調(diào)節(jié)Sirt1的表達(dá)從而調(diào)控脂代謝，維持細(xì)胞內(nèi)能量穩(wěn)態(tài)，因此被稱為“細(xì)胞能量檢測(cè)器”。AMPK是由α、β、γ 3個(gè)亞基組成，其中α為反應(yīng)亞基，它的Thr172磷酸化是調(diào)節(jié)其活性的關(guān)鍵位點(diǎn)。本研究結(jié)果顯示，RSV干預(yù)使得pAMPKα/AMPKα表達(dá)水平升高，說(shuō)明RSV激活A(yù)MPKα的磷酸化。而磷酸化的AMPKα可以增加NAD+和NAD+/NADH水平，進(jìn)而增強(qiáng)Sirt1的活性［8］。本研究結(jié)果顯示，在過(guò)度喂飼情況下，RSV干預(yù)使Sirt1蛋白表達(dá)水平增高。提示在DIO+RSV組中RSV通過(guò)激活A(yù)MPK的磷酸化水平上調(diào)Sirt1蛋白的表達(dá)。Sirt1參與自噬調(diào)節(jié)，通過(guò)以NAD+依賴方式與Atg5、Atg7和Atg8形成復(fù)合物，使其脫乙酰化，激活自噬［9］，進(jìn)而參與脂質(zhì)降解代謝過(guò)程［2］。因此，Sirt1能夠通過(guò)誘導(dǎo)自噬，促進(jìn)脂質(zhì)降解代謝。

LC3是自噬特異性的標(biāo)記蛋白。最近研究表明，LC3-I I以乙酰化的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)，而Sirt1通過(guò)對(duì)其K49和K51位點(diǎn)進(jìn)行去乙酰化激活LC3［10］。LC3定位自噬體膜上，與Cav-1耦合形成脂筏［11］。Cav-1參與調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)膽固醇的流出，并與LC3結(jié)合，維持著自噬和脂代謝的穩(wěn)態(tài)［11］。本研究結(jié)果表明，在過(guò)度喂飼情況下，RSV干預(yù)使LC3-I I表達(dá)升高，而Cav-1表達(dá)降低，提示在過(guò)度喂飼情況下，RSV可能通過(guò)下調(diào)Cav-1蛋白表達(dá)調(diào)控脂代謝。但在正常喂飼情況下，RSV的干預(yù)同樣使LC3-I I表達(dá)水平升高，而Cav-1蛋白表達(dá)水平卻呈增高趨勢(shì)。這表明在正常喂飼與過(guò)度喂飼情況下，RSV對(duì)自噬影響的機(jī)制不同。

RSV在沒(méi)有明顯影響體長(zhǎng)、體質(zhì)量和肥滿度等前提下，可以調(diào)節(jié)飲食誘導(dǎo)肥胖斑馬魚(yú)脂代謝，這種調(diào)節(jié)作用可能涉及Sirt1/pAMPKa/自噬機(jī)制。

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(本文編輯：吳彬)

Resveratrol ameliorates the lipid metabolism in the diet-induced obese zebrafish

RAN Gai1YING Li1LI Lin1DENG Tuo1YAN Qiaoqiao1YING Chenjiang2YE Xiaolei1.1.School of Environmental Science and Public HealthWenzhou Medical UniversityWenzhou325035； 2.Department of Nutrition and Food HygieneSchool of Public HealthHuazhong University of Science and TechnologyWuhan430030

ObjectiveTo investigate the effect of resveratrol （RSV） on lipid metabolism in diet-induced obese zebrafish.MethodsOne hundred and twenty adult zebrafish （Danio rerio） of the wild-type strain （AB） were randomly allocated into 4 groupscontrol group （Con）Con+RSVdiet-induced obese （DIO）and DIO+RSV.The Con group was fed on freshly hatched live Artemia （8 mg cysts/fish/day） once a day for 8 weeks.The DIO group was fed on freshly hatched live Artemia （60 mg cysts/fish/day） three times a day for 8 weeks.The fish were exposed to 20 mmol/L resveratrol for 11 hours every day.After 8 weeksthe body lengthbody weighttotal cholesterol （TC）and triglyceride （TG） were measured.The histology of the liver was evaluated.The protein levels of pAMPKαAMPKαSirt1caveolin-1 （Cav-1） and LC3-II were analyzed by western blotting.ResultsAfter 8 weeksthe body lengthbody weight and condition factor increased by 11.7%61.9% and 15.1% （P＜0.01）respectively.There was interaction effect on body length between the food intake and resveratrol （P=0.033）but resveratrol had no effect on the above parameters.Resveratrol could significantly alleviate the fatty infiltration and the formation of lipid droplets in the liverand resveratrol up-regulated protein levels of pAMPKαSirt1 （725.8% DIO+RSV group vs.DIO groupP＜0.01） and autophagy marker protein LC3-II （P=0.047）.ConclusionWithout affecting the body lengthbody weight and lipid parametersresveratrol ameliorates the lipid metabolism via pAMPK/Sirt1/autophagy pathway in the diet-induced obese zebrafish.

resveratrol； autophagy； lipid metabolism； obesity； zebrafish

R151.3

ADOI10.3969/j.issn.2095-9400.2016.06.005

2015-12-08

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81273060，81373007）。

冉蓋（1989-），男，四川達(dá)州人，碩士生。

葉曉蕾，教授，碩士生導(dǎo)師，Email：yexiaolei@wmu.edu.cn。