云南农业大学学报JournalofYunnanAgriculturalUniversity,2013,28http://xb.ynau.edu.cnE-mail:xb@ynau.edu.onISSN1004—390X;CODENYNDXAXDOI:10.3969/j.issn.1004—390X(n).2013.06.006添加烟酰胺对小鼠脂肪细胞能量代谢的影响成海建1,臧坤2,刘晓牧1,万发春1,谭秀文1,刘桂芬1,宋恩亮h4(1.山东省农业科学院畜牧兽医研究所,山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室,山东济南250100;2.青岛农业大学动物科技学院,动物生殖发育与基因工程研究所,山东青岛266109)摘要:为研究烟酰胺(nicotinamide,NA)对小鼠脂肪细胞能量代谢的影响,本试验添加0,100,200,300,400,500Ixmol/LNA干预24h后,检测小鼠脂肪细胞一氧化氮(NO)生成量和三磷酸腺苷酶(ATPase)活性,利用实时荧光定量PCR检测细胞过氧化物酶体增殖物激活受体基因(P蹦脚)的表达。结果表明:随着NA浓度的增加,NO生成量减少,脂肪细胞能量代谢提高,P蹦研基因mRNA表达受到明显抑制,其中以200Ixmol/LNA的效果最为显著(P<0.01),但500¨moVLNA反而抑制了细胞的能量代谢。表明在一定浓度范围内,烟酰胺具有促进脂肪细胞能量代谢的作用,这可能对于肥胖、脂肪肝等多种脂肪能量代谢相关疾病有一定的治疗作用。关键词:烟酰胺;能量代谢;脂肪细胞中图分类号:Q251文献标志码:A文章编号:1004—390X(2013)06—0791—05TheEffectofNicotinamideonEnergyMetabolismCHENGofMiceAdipocytesinvitroHaijianl,ZANGKun2,LIUXiaomul,WANFachunl,TANXiuwenl,LIUGuifenl,SONGEnlian91(1.ShandongKeyLabofAnimalDiseaseControlandBreeding,InstituteofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,Jinan250100,China;2.InstituteofReproductionDevelopmentandGeneticEngineering,CollegeofAnimalScienceandTechnology,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)Abstract:Toinvestigatetheeffectofnicotinamide(NA)onenergymetabolismofmiceadipocytesinvitro,adipocyteswereculturedwith0,100,200,300,400,500I山mol/LNAfor24h,thennitrogenoxide(NO)concentrationtivitywereinculturemediumandintracellularadenosinetriphosphatase(ATPase)ao—assessed,andmRNAexpressionoftheperoxisomeproliferator-activatedreceptorgammaanalyzedusingreal・timePCR.Resultsshowedthatwiththeincreaseoftheconcentrationreduced,whilecon—gene(P以研)wascentrationofNA(0~200斗moVL),NOenergymetabolismofmiceadi—con—pocyteswasimprovedandPPARlmRNAexpressionwasmarkedlyinhibited,comparedwiththetrolgroup(P<0.01).However,energymetabolismwasinhibitedwithhigherconcentrationofNA(500斗moL/L).ThecytesinvitrowithinaresultsaboveindicatedthatNAcouldpromoteenergymetabolismofmiceadipo—certainconcentration,whichmayhaveatherapeuticeffectforobesity,fattyliver04:55收稿日期:2012—06—25修回日期:2013—08一01网络出版时间:2013—1l一13。基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2011SW043);山东省农业良种工程(2010LZ012);山东省生物基因资源发掘与种质创新利用研究项目。作者简介:成海建(1978一),男,山东荷泽人,学士,助理研究员,主要从事动物遗传育种与繁殖研究。E—mail:98061107@163.con+。通信作者Correspondingauthor:宋恩亮(1971一),男,山东兖州人,硕士,副研究员,主要从事养牛科学研究。E-mail:enliangs@126.corn网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/53.1044.S.20131113.1655.201306.791—007.html万方数据792云南农业大学学报andotherfatenergymetabolismrelateddiseases.Keywords:nicotinamide;energymetabolism;adipocyte第28卷脂肪组织的最基本的功能是储存能量,当机体缺少能量时氧化储脂供能,在维持机体能量代谢稳态中具有重要作用。烟酰胺(nicotinamide,NA)是尼克酸的前体物,系B族维生素,在体内与核糖、磷酸、腺嘌呤形成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶I)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(辅酶II),参与大量的生物反应,为脂质代谢、组织呼吸的氧化作用和糖原分解所必需¨J。有研究报道,烟酰胺可能是高等动物细胞过程的一个关键调控因子旧。31,在维持细胞的正常生命活动中起到重要作用。CETKOVIC—CVRLJE等Ho的研究表明表明一定剂量烟酰胺可抑制NO的产生,而NO通过影响线粒体生物合成、脂肪细胞分化以及脂肪分解等,参与能量代谢的调节。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR,,/)属于核激素受体超家族中的成员,当与特异性配体结合活化后,能够在转录水平上控制多种基因的表达。PPAR',/具有脂肪组织特异性,主要在脂肪组织中参与脂肪细胞的分化,在许多脂肪细胞基因转录激活前被诱导,是诱导脂肪细胞分化的特异性转录因子。PPAR一、/的天然配体15d.PGJ2能显著抑制诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)的表达,从而减少NO的产生∞J。NISOLI等M1发现,使用NO供体SNAP孵育大鼠棕色前脂肪细胞,可明显增加细胞内线粒体的数量,并上调了JPPA脚的表达。因此,本试验用NA处理体外培养的小鼠脂肪细胞,旨在研究NA对小鼠脂肪细胞能量代谢的影响,以期为调控机体能量代谢和预防疾病提供参考。1材料与方法1.1材料1.1.1试验动物6周龄昆明雌性小鼠,山东大学实验动物中心提供。1.1.2主要试剂烟酰胺(Sigma)、牛血清白蛋白(BSA)(Sigma),DMEM/F12(Hyclone)、I型胶原酶、万方数据胎牛血清(FBS)(Gibco),Trizol试剂(Invitro-gen),NO及ATPase检测试剂盒为南京建成产品,反转录试剂盒为北京全式金生物技术有限公司产品,引物由博尚生物技术有限公司合成。1.2方法1.2.1小鼠前体脂肪细胞的原代培养无菌状态下取小鼠腹股沟皮下脂肪组织,剪成1mm3大小的组织块,加入I型胶原酶消化液(DMEM/F12+20g/LBSA,临用时加入1g/LI型胶原酶),恒温振荡水浴锅37。C消化30min。加血清培养液终止消化,200目细胞筛过滤,滤液2000r/min离心5min,弃上清液,加入DMEM/F12无血清培养液洗(1000r/min离心10min)2次后,加入含10%FBS的DMEM/F12培养液混匀,制成细胞悬液,计数、接种,即获得小鼠前体脂肪细胞。1.2.2烟酰胺干预以5×104个/cm2密度将细胞接种于24孔培养板,在细胞分化的第0天,更换为NA(0,100,200,300,400,500ixmol/L)处理培养液,干预24h,设3个重复。1.2.3生物化学检测(1)NO浓度测定:取脂肪细胞培养介质,用自动生化分析仪检测。测定过程均按相应试剂盒说明书进行。(2)细胞内ATPase活力测定:ATPase活力通过定磷法测定。Na+一K+一ATPase和Ca“一M92+.ATPase检测过程按相应试剂盒说明书进行,测出测定管和标准管的吸光度,计算出AT—Pase活力。1.2.4线粒体染色将1mg/mL的罗丹明一123加入NA干预24h的活细胞,37℃孵育15min,D—Hanks漂洗3遍,荧光显微镜下观察,在每个处理中任意选取3个视野,每个视野中对100个线粒体数目不同的细胞进行计数。1.2.5P雕Ry表达的检测在分化培养的24h取出培养板,提取细胞总RNA,利用1%琼脂糖凝胶电泳和紫外分光度计第6期成海建,等:添加烟酰胺对小鼠脂肪细胞能量代谢的影响793检测总RNA质量和纯度。取1p,L总RNA,按照反转录使用PrimeScriptTMthesisFirstStrandcDNASyn.Kit说明书进行操作,以OligodT为引物合0.200成cDNA第1链。根据KIM等¨o提供的尸!尸A脚基因序列合成引物,上游F:CGTG从GcccATcGAGGACATC;下游R:TGGAGCACCrITI'GGCG从CAG,产物长度为104bp;根据SUBAUSTE等旧1提供的O.10018S基因序列合成引物,上游F:AcTCAACAcGGGAAACCTCACC,下游R:CCAGACAAATCGCTC—CACCAAC,产物长度为120bp。25uIPCR反应体txL,fP<O.05).图1Fig.1NA/(斗mnl・L-I)系:10pjnol/L目标基因引物(F上游)1注:同行肩注不同小写字母表示差异显著(P<0.05).Note:1)ifferen!lettersin.qa/llecolumnmeansignifican!differen,10斗mol/L目标基因引物(R下游)1¨L,2×EasyPFuPCRSuperMix12.5斗L,cDNA产物1斗L,min,94℃NA对脂肪细胞NO产生的影响TheeffectofNAonNOinadipocytes灭菌超纯水9.5止。反应条件:95℃530S。60oC45S,72℃4010min,4。C10S,35个循环,72℃●Na+一K+一ATPase口Ca“一M92+-A~1PaspB600min。2%的琼脂糖凝胶电泳检测扩raqlM(PerfectReal增产物,将PCR产物切胶回收进行纯化。采用SYBR@PremixExTime)试剂575盒(TaKaRa)进行两步法RT—PCR反应体系。反转录后,取2在AppliedtxLcDNA作模板,加样于96孔板,7500进行实时PCR。550Biosystems1.2.6统计学分析试验数据以平均值±标准误(mean±阳)表示,采用SPSSl3.0统计分析软件中的One—wayANOVA进行方差分析和显著性检验,用LSD检验不同处理之间的差异。2结果与分析图22.10NM(p.mol’L1)注:同行肩注不同大写字母表示Na+一K+一A1甲ase差异显著(P<O.05)同行肩注不同小写字母表示Ca2+一M矿一ATPase差异显著(P<o.05)。Nore:thedifferentcapitalletterinSalllecolumnmeanssignificantdifferenceNa+一lo—ATPase(P<o.05):thedifferentletterinsalnecolumnmeanssignificantdifferenceinCa2+-MgE+-ATFasefP<O.05).inNA对脂肪细胞ATPase活性的影响onNA对脂肪细胞NO的影响Fig.2TheeffectofNAATPaseactivitiesinadipocytes由图1可见,在体外培养的脂肪细胞中添加NA后,与对照相比,100—400panol/L2.3NA对脂肪细胞线粒体的影响为了检测NA对细胞内线粒体的影响,通过NA使细胞NOixrnoL/Lla,mol/LNA的生成量下降了0.8%~10.7%,其中以200NA的作用最为显著(P<0.05),而500罗丹明一123染色,观察细胞内线粒体数量的变化。如图3所示,经200用(P<0.01),而500I山mol/LNA处理的细胞则无抑制作用,而是促进了NO的产生,但与对照组相比差异并不明显(P>0.05)。2.2内,线粒体数目明显多于正常细胞,呈极显著作ixmol/LNA则显示出一定NA对脂肪细胞内ATPase的影响鉴于200Ixmol/L和500Ixmol/L的抑制作用,但效果不显著(P>0.05)。2.4NA能抑制/NA对脂肪细胞P刚确,表达的影响促进NO的产生,而NO又参与细胞能量代谢的调节,所以笔者检测了细胞内ATPase的活性,如图2。结果表明,与对照组相比,200抑制了ATPase的活力。I山mol/LNA与对照组相比,经200panol/LNA处理的细胞PPARy表达显著下降,而500txmol/LNA则使促进了该基因的表达(表1)。说明一定浓度范围内NA是P黝Ry的一个有效抑制剂,它能通过影响使ATPase的活力显著增强,而500斗mol/LNA则尸!PA研的表达来促进/抑制脂肪细胞的能量代谢。万方数据794云南农业大学学报B100第28卷蓬;—工一so妻l翟{i器_!{詈§{60翕£蓦鲁告g囊3。{40U=;浏0;籁:‘故警l叫=20卷imv}O0●■2()I)5()I】、~(p.nml’L“j注:A.罗丹明.123染色后的脂肪细胞,a为线粒体数目正常的细胞,b为线粒体数目增多的细胞。B.经NA处理后不同线粒体数目的细胞计数,一表示与对照组相比,线粒体数目正常和增多的细胞数量差异极显著(P<0.01)。Note:A.adiposecellswithRhodamine.123stained.arepresentsnOlTllalmitochondriaandbrel:Iresentscellswhichincreasedmitochondria.B.cellcountsformitochondria,”meansignificantdifierenceinnormalandincreasedmitochondria(P<0.011.图3Fig.3NA对脂肪细胞线粒体的影响onTheeffectofNAadiposecellsmitochondria表1NA对脂肪细胞PPARy表达的影响(均值±标准误)Tab.1EffectsofNAon1),这与CETKOVIC.CVRLJE等一。的报道一致。ATPase是质膜上重要的离子泵,对维持细胞膜结P只4尺vexpressionofbovineadipoeytes(mean±SE)NA/(um01.L“)0JWMRy1.002±0.045a构的完整性和保持细胞正常的生理生化活动具有重5000.951±0.111a2002.846±0.856b要作用,是能量代谢的重要检测指标,Na+.K+.ATPase是镶嵌在细胞膜上的一种特殊蛋白质,其主要功能是逆电化学梯度将Na+泵出细胞,运入K+,而Ca7+一M92+一ATPase主要作用是维持细胞内低ca“水平。有研究表明,NO可对Na+.K+.AT.Pase活性进行调节¨4。。本试验中,经200注:同行不同的肩标字母表示差异显著(P<0.05,,rt=3)。Note:Differentlettersinthesamerowindicatesignificantdifferences(P<0.05,n=3).3讨论Ixmol/LNA处理的脂肪细胞内,ATPase活性显著提高(图脂肪组织是贮能库和重要的内分泌器官,可通过局部和全身信号网络调节能量代谢,使机体适应不同的代谢状态。其合成、释放的NO是一种具有广泛生理效应的气体信号分子,通过影响线粒体生物合成、脂肪细胞分化以及脂肪分解,直接参与能量代谢的调节旧J。先前有研究表明,交感神经激活一J、瘦素¨0I、胰岛素¨叫均可作用于脂肪细胞,使NO生成增加,从而对能量代谢进行调节。2),从而加快ATP的产生,并且通过细胞内线粒体染色,可以清楚地观察到该浓度下线粒体数目较对照组明显增多(图3)。由此可见,NA通过抑制NO的产生,激活ATPase,增加线粒体内ATP的产生,加快了细胞能量代谢。KUROSAKI等¨纠的研究表明,P尸4.唧在介导脂肪酸氧化及脂质代谢中起重要作用。P黝脚对能量代谢的影响是通过调节控制细胞内能量平衡烟酰胺系B族维生素类物质,通常用于治疗一些疾病,如焦虑症、骨关节炎和精神失常等,哺乳动物组织中烟酰胺的浓度大约为ll~400panoL/L¨2|,的基因来完成的¨引,但其机制尚不明确。我们通过实时RT.PCR检测了NA对P朋晰表达的影响,结果显示200的表达,500i咀moL/LNA能明显抑制该基因近年来主要用于临床治疗癌症和I型糖尿病¨3I,但NA对脂肪细胞能量代谢影响的相关报道并不多见。本研究发现,在体外培养的脂肪细胞中添加一定浓度的NA后,细胞NO的产生显著减少(图p。mol/LNA则能上调P以尺y,而NA的这一双向作用与其对NO,ATPase和线粒体的影响相一致,由此,我们推测,NA通过调控P烈尺y的表达,调节NO的产生,而NO生成量万方数据第6期成海建,等:添加烟酰胺对小鼠脂肪细胞能量代谢的影响795的变化又影响ATPase活性,使线粒体内ATP代谢发生变化,最终调节了脂肪细胞的能量代谢。WILLIAMS等’1刊的研究结果表明NA具有一定的弱毒性,能使细胞失去活力或死亡。本研究中500斗mol/LNA作用恰证实了这一结论,笔者推测可能是因为大剂量NA通过上调艘A研,使细胞产生大量具有细胞毒性的NO,导致细胞能量代谢降低。但NA的这一双向作用是否是通过同一途径实现的,还有待于进一步的研究和证实。总之,本研究初步表明一定剂量的烟酰胺能促进脂肪细胞能量代谢,这可能对于肥胖、脂肪肝等多种脂肪能量代谢相关疾病有一定的治疗作用。[参考文献][1]DIETRICHLS.Regulationofnicotinamidemetabolism[J].Americanjournalofclinicalnutrition,1971,24(7):800—804.[2]ANDERSONRM,BITFERMANKJ,WOODJG,eta1.NicotinamideandPNClgovernlifespanextensionbycalorierestrictioninSaccharomycescerevisiae『J].Na.ture,2003,423(6936):181—185.[3]刘丽华,熊燕.一氧化氮与脂肪细胞能量代谢[J].国际病理科学与临床杂志,2006,26(1):59—62.[4]CETKOVIC—CVRLJEM,SANDLERS,EIZIRIKDL.Nicotinamideanddexamethasoneinhibitinterleukin.1.in.ducednitricoxideproductionbyRINmSFcellswithoutdecreasingmessengerribonucleicacidexpressionforni-tricoxidesynthase[J].Endocrinology,1993,133(4):1739—1743.[5]WEINBERGJB,GRANGERDL,PISETSKYDS,eta1.Theroleofnitricoxideinthepathogenesisofsponta—neousmurineautoimmunedisease:increasednitricoxideproductionandnitricoxidesynthaseexpressioninMRL-lpr/lprmice,andreductionofspontaneousglomerulone・phritisandarthritisbyorallyadministeredNG..monometh..yl-L・arginine[J].neJournalofexperimentalmedi—cine,1994,179(2):651—660.[6]NISOLIE,CLEMENTIE,TONELLOC,eta1.Effectsofnitricoxideonproliferationanddifferentiationofratbrownadipocytesinprimarycultures[J].BritishJour-nalofPharmacology,1998,125(4):888—894.[7]KIMJ,SATOM,LIQx,eta1.Peroxisomeproliferator—activatedreceptorgammaisatargetofprogesteroneregu—lationinthepreovulatoryfolliclesandcontrolsovulation万方数据inmice[J].MolecularandCellularBiology,2008,28(5):1770一1782.[8]SUBAUSTEAR,BURANTCF.RoleofFox01inFFA—inducedoxidativestressinadipocytes[J].AmericanJournalofPhysiology—endocrinologyandMetabolism,2007,293(1):E159一E164.[9]GIORDANOA,TONELLOC,BULBARELLIA,eta1.Evidenceforafunctionalnitricoxidesynthasesysteminbrownadipocytenucleus[J].FEBSLetters,2002,514(2/3):135—140.[10]MEHEBIKN,JAUBERTAM,SABOURAULTD,eta1.Leptin・inducednitricoxideproductioninwhiteadi—pocytesismediatedthroughPKAandMAPkinaseacti・vation[J].AmericanJournalofPhysiology-cellPhysi・ology,2005,289(2):C379一C387.[11]RIBIEREC,JAUBERTAM,SABOURAULTD,eta1.Insulinstimulatesnitricoxideproductioninratadipo—cytes[J].BiochemicalandBiophysicalResearchCom—munications,2002,291(2):394—399.[12]HOSHINOJ,SCHLILITERU,KROGERH.Nicotinam.idemethylationanditsrelationtoNADsynthesisinratlivertissueculture.Biochemicalbasisforthephysiolog—icalactivitiesof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作者:作者单位:
成海建, 臧坤, 刘晓牧, 万发春, 谭秀文, 刘桂芬, 宋恩亮, CHENG Haijian, ZANG Kun, LIUXiaomu, WAN Fachun, TAN Xiuwen, LIU Guifen, SONG Enliang
成海建,刘晓牧,万发春,谭秀文,刘桂芬,宋恩亮,CHENG Haijian,LIU Xiaomu,WAN Fachun,TAN Xiuwen,LIUGuifen,SONG Enliang(山东省农业科学院畜牧兽医研究所,山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室,山东济南250100), 臧坤,ZANG Kun(青岛农业大学动物科技学院,动物生殖发育与基因工程研究所,山东青岛266109)
云南农业大学学报
Journal of Yunnan Agricultural University2013,28(6)
刊名:英文刊名:年,卷(期):
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