葡萄糖對人肝細胞血管生成素樣蛋白3表達范文

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作者：李倩，王繼紅，程梅，王欣，曾建濤

【摘要】目的：觀察高濃度葡萄糖對人肝細胞株（L02）及胰島素抵抗細胞模型（IRL02）的血管生成素樣蛋白3（ANGPTL3）表達的影響，探討ANGPTL3與糖尿病（DM）并發(fā)高脂血癥的關系，在細胞水平分析DM并發(fā)高脂血癥的分子機制.方法：以L02為研究對象，并建立胰島素抵抗模型（IRL02）.L02和IRL02兩組細胞分別在含5.6，7.0，11.1，28.0和33.0mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，5.6mmol/L組作為對照組.用RTPCR方法檢測ANGPTL3的mRNA表達量，并用WesternBlot方法檢測ANGPTL3蛋白質(zhì)表達水平，分析ANGPTL3與DM并發(fā)高脂血癥的關系.結(jié)果：高濃度葡萄糖可促進L02和IRL02兩組細胞ANGPTL3的mRNA和蛋白質(zhì)表達，并呈一定的量效關系，變化差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001）；IRL02細胞對葡萄糖的刺激尤為敏感（P<0.0001）.結(jié)論：高濃度葡萄糖可上調(diào)ANGPTL3的基因和蛋白質(zhì)表達，其在DM并發(fā)高脂血癥中可能起重要作用.

【關鍵詞】血管生成素樣蛋白3；糖尿病；高脂血癥；葡萄糖；胰島素抗藥性

0引言

人血管生成素樣蛋白3（angiopoientinlikeprotein3，ANGPTL3）是Mr約為70ku的分泌蛋白，由460個氨基酸組成，其氨基端的螺旋樣結(jié)構(gòu)域與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的功能相關，主要在肝臟中表達［1］.ANGPTL3可通過抑制脂蛋白脂肪酶（lipoproteinlipase，LPL）的活性導致以極低密度脂蛋白（verylowdensitylipoprotein，VLDL）三酰甘油升高為主的高脂血癥.脂代謝與糖代謝在多個環(huán)節(jié)相互作用，共同影響糖尿病（diabetesmellitus，DM）的發(fā)生與發(fā)展.血脂異常是DM的危險因素，而有關ANGPTL3與DM相關性的研究目前國內(nèi)外都極少報道.本實驗通過研究高糖環(huán)境下人肝細胞株（L02）及其胰島素抵抗細胞模型（insulinresistantL02，IRL02）ANGPTL3的mRNA和蛋白表達量變化，分析葡萄糖對該基因表達的影響，擬從分子水平探討ANGPTL3在DM并發(fā)高脂血癥中的病理生理作用.

1材料和方法

1.1材料L02（重慶醫(yī)科大學基礎研究所）；RPMI1640培養(yǎng)基，1∶125胰蛋白酶（美國Gibco公司）；胎牛血清（美國Hyclone公司）；RTPCR試劑盒（寶生物大連有限公司）；ANGPTL3基因引物和βActin引物，胰島素（上海生物工程技術服務有限公司）；ANGPTL3小鼠mAb和βActin小鼠mAb（英國Abcam公司）；辣根過氧化物酶標記羊抗鼠mAb，PVDF膜（北京鼎國生物制品公司）；免疫印跡（WesternBlot）試劑盒（SantaCruz公司）.PCR儀，微型電轉(zhuǎn)移裝置，GelDoc100凝膠成像儀（美國BioRad公司）.

1.2方法

1.2.1細胞培養(yǎng)和胰島素抵抗模型的建立L02細胞用含100mL/L胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)液在50mL/LCO2,37℃條件下培養(yǎng)，選取對數(shù)生長期的細胞用于實驗.用含5×10-7mol/L胰島素的培養(yǎng)液培養(yǎng)16h的L02細胞代替胰島素抵抗模型，稱為IRL02細胞，以在不含胰島素的培養(yǎng)液中培養(yǎng)16h的L02細胞為對照.細胞計數(shù),接種后隨機分為L02細胞組和IRL02細胞組.其中L02細胞組在上述條件培養(yǎng)16h，更換無血清培養(yǎng)液培養(yǎng)24h后，又分為G1~G5五個亞組，分別用含5.6，7.0，11.1，28.0，33.0mmol/L的葡萄糖培養(yǎng)液培養(yǎng)24h，設G1為對照組.IRL02細胞組：除用含5×10-7mol/L胰島素的培養(yǎng)液替換胎牛血清培養(yǎng)L02細胞外，其它培養(yǎng)條件和時間與L02細胞組完全相同，同樣分為IRG1~G5五個亞組，設IRG1為對照組.

1.2.2RTPCR檢測ANGPTL3的mRNA表達量按總RNA抽提試劑盒說明操作提取細胞總RNA，用UV法定量分析RNA得率和純度，瓊脂糖凝膠電泳分析其完整性.cDNA合成（10μL反應體系）：取MgCl22μL，10×RT緩沖液1μL，無核酸酶蒸餾水3.75μL，dNTP混合液1μL，RNA酶抑制劑0.25μL，AMV逆轉(zhuǎn)錄酶0.5μL，隨機引物0.5μL，總RNA(300ng)1μL.逆轉(zhuǎn)錄反應條件：30℃10min，42℃30min，99℃5min，5℃5min，所得產(chǎn)物用于PCR擴增.PCR反應：采用PrimerPremier5.0軟件設計ANGPTL3引物和βActin引物.ANGPTL3上游引物序列：5′TCCAGAACACCCAGAAGTAAC3′，下游引物序列:5′CCAGCCTCCTGAATAACCCT3′；βActin上游引物序列:5′TCCTCCCTGGAGAAGAGCTA3′，下游引物序列：5′TCAGGAGGAGCAATGATCTTG3′.ANGPTL3和βActin反應同管進行，終體積50μL.PCR反應條件：94℃2min，1個循環(huán)；94℃30s，55℃30s，72℃1min，共35個循環(huán).取8μL反應液進行25g/L瓊脂糖凝膠電泳，凝膠成像系統(tǒng)采集圖片，QuantityOne軟件分析，將ANGPTL3與βActin面積灰度值的比值作為ANGPTL3的mRNA表達量參數(shù).

1.2.3WesternBlot檢測細胞ANGPTL3的蛋白質(zhì)表達量提取細胞總蛋白質(zhì)，Lowry法測定總蛋白濃度.WesternBlot：蛋白質(zhì)提取液（含60μg總蛋白）與5×SDS上樣緩沖液按體積比4∶1混合，常規(guī)處理后進行100g/LSDS聚丙烯酰胺電泳，電轉(zhuǎn)過夜，將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至PVDF膜.常規(guī)WesternBlot方法操作，ANGPTL3

mAb1∶1000稀釋，βActinmAb1∶5000稀釋，辣根過氧化物酶標記羊抗鼠mAb1∶5000稀釋.凝膠成像系統(tǒng)采集圖像，QuantityOne軟件分析，ANGPTL3與βActin的面積灰度值比值作為ANGPTL3的蛋白質(zhì)表達參數(shù).

統(tǒng)計學處理：數(shù)據(jù)用x±s表示，用SAS9.1軟件分析，采用析因設計方差分析，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義.

2結(jié)果

2.1實驗整體統(tǒng)計結(jié)果由表1可見，隨著葡萄糖濃度增加，L02細胞及IRL02細胞ANGPTL3的mRNA和蛋白質(zhì)表達量也隨之增加，對mRNA表達影響的析因設計方差分析結(jié)果為F=84.14,P<0.0001；對蛋白質(zhì)表達影響分析結(jié)果為F=115.93,P<0.0001，差異均有統(tǒng)計學意義.在mRNA水平，葡萄糖濃度的影響：F=178.67，P<0.0001；細胞組間比較：F=6.33，P<0.05；葡萄糖濃度與細胞組比較：F=9.07，P=0.0002.即葡萄糖對ANGPTL3的mRNA表達有明顯影響，在葡萄糖不同濃度組、不同細胞組和兩者的交互作用方面差異均有統(tǒng)計學意義.在ANGPTL3蛋白質(zhì)表達方面，葡萄糖濃度變化對ANGPTL3表達影響的F=181.05；細胞組間比較F=194.72；濃度與細胞組間比較F=31.11，三者差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001）.表1葡萄糖對L02細胞和IRL02細胞ANGPTL3表達的影響

2.2不同濃度葡萄糖對L02細胞ANGPTL3的mRNA和蛋白質(zhì)表達的影響結(jié)果顯示，在mRNA水平，G2組與G1組比較，雖然表達量有升高，但兩個亞組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）.說明ANGPTL3的基因表達對低葡萄糖濃度刺激不太敏感；而G3~G5組與G1組比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001）.5個亞組間任意兩組兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05），即當葡萄糖濃度升至11.1~33.3mmol/L時，L02細胞ANGPTL3的mRNA表達升高（表1,圖1）.在蛋白質(zhì)表達水平，G2~G5組與G1組比較差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；此外G1~G5組各組間兩兩比較，除G4組與G5組呈現(xiàn)表達量雖升高，但差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）外，其它各組間差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05），顯示高濃度葡萄糖可促進L02細胞ANGPTL3蛋白質(zhì)的表達（表1，圖2）.

2.3不同濃度葡萄糖對IRL02細胞ANGPTL3表達的影響在IRG1~IRG5五個亞組細胞間ANGPTL3的mRNA和蛋白質(zhì)表達量比較（表1，圖3），差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001，）.在mRNA水平，IRG2~IRG5各組與IRG1組間比較，以及各亞組間兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001），顯示高糖可明顯刺激IRL02細胞ANGPTL3的mRNA表達，使其顯著升高.在蛋白質(zhì)表達水平（表1，圖4），IRG2~IRG5各組與IRG1組比較差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001），即隨培養(yǎng)液中葡萄糖濃度的增加，ANGPTL3蛋白質(zhì)的表達明顯升高.IRG2，IRG3和IRG5組組間兩兩比較顯示差異有統(tǒng)計學意義（P<0.0001）；IRG3與IRG4，IRG4與IRG5組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）.顯示在極高濃度葡萄糖環(huán)境中，ANGPTL3蛋白質(zhì)表達數(shù)量的增加已受到限制.

2.4同濃度葡萄糖對L02和IRL02兩組細胞ANGPTL3表達的影響兩組細胞ANGPTL3的mRNA表達，除葡萄糖濃度5.6mmol/L組IRL02細胞的表達量低于L02細胞外；其它各組均呈現(xiàn)IRL02細胞表達量明顯高于L02細胞(表1).比較同葡萄糖濃度兩組細胞mRNA表達量，結(jié)果顯示，除7.0mmol/L和11.1mmol/L組IRL02細胞的表達雖比L02細胞增高，但差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）外；其余三組葡萄糖濃度對任意兩組細胞的影響差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）.在ANGPTL3蛋白質(zhì)表達水平，IRL02細胞的表達量除葡萄糖5.6mmol/L組低于L02細胞外，其它各組ANGPTL3的表達均明顯高于L02細胞組（表1），且各濃度葡萄糖對兩組細胞ANGPTL3表達的影響除葡萄糖5.6mmol/L組外，其它組組間差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.0001）.

3討論

DM導致患者死亡的最常見原因是心血管并發(fā)癥，2型DM患者約有58%死于動脈粥樣硬化性心血管病，其特征是胰島素（相對）缺乏和胰島素抵抗，而胰島素抵抗常引起內(nèi)源性胰島素過渡分泌，嚴重的高胰島素血癥因?qū)PL的激活作用明顯減弱可引起三酰甘油水平升高［2］，并與血糖控制不滿意密切相關.本研究結(jié)果顯示，高糖可明顯刺激L02細胞ANGPTL3的mRNA和蛋白質(zhì)表達，在IRL02細胞高糖對該基因的上調(diào)作用更加明顯，說明ANGPTL3基因的表達在體內(nèi)極可能受血糖的調(diào)控，提示高血糖可以通過上調(diào)ANGPTL3的表達促進高脂血癥的發(fā)生與發(fā)展，ANGPTL3與DM及其相關高脂血癥密切相關.實驗結(jié)果還顯示，當環(huán)境葡萄糖濃度升高到7.0~33.0mmol/L時，IRL02的ANGPTL3基因和蛋白質(zhì)表達量都顯著增加，并有劑量依賴性，但當細胞處于葡萄糖濃度為5.6mmol/L時，ANGPTL3的基因和蛋白質(zhì)表達反而降低，說明良好地控制血糖對預防DM脂代謝紊亂有重要意義.有關胰島素抵抗血糖異常狀態(tài)下，胰島素信號通路可能通過上調(diào)ANGPTL3的表達導致血脂升高的具體機制我們正在進一步研究.

ANGPTL3大量表達可引發(fā)三酰甘油升高為主的高脂血癥［3］.而高三酰甘油血癥參與了一系列代謝性疾病的發(fā)病過程［4-5］.ANGPTL3的大量表達還可促進脂肪細胞的脂解作用，釋放大量FFA［6］，而FFA是肥胖導致IR的一項重要因素［7］；攝入高脂飲食和循環(huán)中的游離脂肪酸濃度增高可導致外周組織和肝臟的胰島素抵抗，進而產(chǎn)生2型DM和代謝綜合征［8］.我們的研究結(jié)果提示，胰島素抵抗引發(fā)的高血糖狀態(tài)可通過上調(diào)ANGPTL3的表達，導致循環(huán)中三酰甘油和FFA增高，發(fā)生高脂血癥，而增高的三酰甘油和FFA又加重了肝臟及外周組織的胰島素抵抗，形成惡性循環(huán)，互為因果.有研究還發(fā)現(xiàn)ANGPTL3基因是L

XR的直接靶點［9-11］.對LXR的研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖是其內(nèi)源性配基［12］，提示葡萄糖上調(diào)ANGPTL3的表達機制可能與LXR有關.

綜上所述，ANGPTL3可能是DM和高脂血癥發(fā)生、發(fā)展和橋接的關鍵點，對于ANGPTL3的基礎研究有助于DM，高脂血癥等代謝性疾病的病因?qū)W的發(fā)展，而針對ANGPTL3表達的調(diào)控和干預有望成為治療這類疾病的新型治療手段和途徑.

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