磷酸化FOXO1对高糖刺激的人肾小管上皮细胞脂质沉积的影响

目的:研究叉头框蛋白O1(FOXO1)表达和磷酸化过程对高糖刺激下人肾小管上皮细胞脂质沉积的影响。方法:体外培养人肾小管上皮细胞株HKC,给予高糖刺激后免疫荧光及Western blotting检测总FOXO1、磷酸化FOXO1和固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)的表达,油红O染色测定细胞内脂质沉积;构建野生型和磷酸化位点突变型FOXO1质粒,转染入HKC细胞后给予高糖刺激,采用免疫荧光、Western blotting和油红O染色确定FOXO1磷酸化位点突变对肾小管上皮细胞脂质代谢的影响。结果:高糖刺激HKC细胞48 h后,总FOXO1在正常糖组和高糖组的表达未见差异,而磷酸化FOXO1及SREBP-1表达明显上调,细胞内脂滴显著增加。将构建的野生型FOXO1质粒转染人细胞后,上调了总FOXO1和磷酸化FOXO1的表达,增加了SREBP-1表达和细胞内脂滴含量;而磷酸化位点突变的FOXO1质粒避免了高糖诱导引起的SREBP-1上调和细胞内脂质沉积。结论:磷酸化FOXO1参与了高糖诱导的肾小管上皮细胞SREBP-1上调和细胞内脂质聚集;磷酸化位点的突变可避免高糖引起的肾小管上皮细胞SREBP-1上调和脂质沉积。

PI3K/Akt-FoxO1信号通路在烟草烟雾暴露下单核细胞炎性反应中的作用及机制

目的:通过应用PI3K/Akt信号通路抑制剂LY294002及FoxO1-siRNA的作用,明确PI3K/Akt-FoxO1信号通路在烟草烟雾暴露下单核细胞细胞株炎性反应中的重要作用及机制。方法:以U937细胞为研究对象,分为对照组、烟草烟雾提取物(CSE)组、PI3K抑制剂组。应用Brdu法确定实验中CSE的合适浓度。PI3K抑制剂组的细胞给予LY294002预孵育2 h后给予CSE刺激过夜,之后给予TNF-α刺激过夜;CSE组不应用LY294002,其余同抑制剂组;对照组仅给予肿瘤坏死因子(TNF)-α。应用ELISA检测细胞培养上清液中IL-8的水平,应用Western印迹检测PI3K/Akt通路关键蛋白Akt、p-Akt蛋白以及FoxO1及p-FoxO1蛋白的表达。结果:CSE组的IL-8水平明显高于PI3K抑制剂组及对照组,差异有统计学意义(P<0.05);PI3K抑制剂组的p-Akt表达较CSE组减弱,但较对照组增强,p-FoxO1表达较CSE组增强,但较对照组减弱,差异有统计学意义(P<0.05),Akt及FoxO1表达无明显变化,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:PI3K抑制剂LY294002可明显减弱通路关键蛋白p-Akt的表达,增强p-FoxO1的表达,进而明显减弱烟草烟雾暴露下单核细胞的炎性反应,PI3K/Akt信号通路活性及其下游FoxO1蛋白的表达与烟草烟雾暴露的单核细胞炎性反应表达有关。

磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B/FoxO1信号通路和白细胞介素17在小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎中的表达变化

目的探讨磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/FoxO1和白细胞介素17(IL-17)与自身免疫性脑脊髓炎(EAE)发病的相关机制。方法将C57BL/6小鼠60只随机分为对照组和模型组(EAE),每组30只。采用髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG35~55)联合完全弗氏佐剂诱导建立EAE模型。观察各组小鼠的行为学评分,并于评分4分时取各组小鼠的脊髓、脾脏和外周血。HE染色及Luxol fast blue染色观察脊髓炎性细胞浸润及髓鞘脱失情况;脾细胞在体外用a-CD3和MOG35~55分别刺激7 d,收集其上清液,ELISA检测小鼠脾细胞上清液和血清中细胞因子白细胞介素17(IL-17)和干扰素γ(IFN-γ)的含量;流式细胞术检测小鼠脾脏中CD4+IL-17+细胞的百分比;Western blotting检测IL-17及PI3K/Akt/FoxO1在小鼠脊髓中表达。结果与对照组相比,EAE组小鼠行为学评分明显高于对照组(P<0.05);HE染色及Luxol fast blue染色结果显示,EAE组脊髓病理组织表现出炎性浸润和髓鞘脱失显著增多(P<0.05)。ELISA结果显示,EAE组血清中及体外培养脾细胞的上清中IL-17和IFN-γ的含量明显升高。流式结果表明,EAE组小鼠脾细胞中CD4+IL-17+T细胞的百分比明显增加(P<0.05)。Western blotting结果显示,EAE组小鼠脊髓IL-17、磷酸化Akt(p-Akt)蛋白水平明显升高,但磷酸化FoxO1(p-FoxO1)蛋白水平显著降低(P<0.05)。结论 EAE组小鼠脊髓中促炎因子IL-17分泌增加,可能与PI3K/Akt/FoxO1信号通路活化进而激活T细胞功能有关。

miR-365通过靶向FoxO1抑制胃癌细胞的增殖

为了探究miR-365对胃癌细胞活力、增殖的影响及作用机制,使用RT-qPCR技术检测胃癌细胞(AGS和MGC80-3)与正常胃上皮细胞(GES-1)中miR-365的内源性表达水平及临床样本中胃癌组织和癌旁组织中miR-365的内源性表达水平;使用CCK-8检测细胞增殖活力;使用RT-qPCR及Western-blot检测周期蛋白依赖性激酶4(cyclin-dependent kinase 4,CDK4)、CDK6、周期蛋白D1(cyclinD1)和FoxO1的mRNA及蛋白质水平;采用荧光素酶报告实验验证miR-365与FoxO13´-UTR的结合能力。实验结果显示,与正常胃上皮细胞相比,两种胃癌细胞内miR-365的表达下调;转染miR-365模拟物后,胃癌细胞的增殖活力下降,cyclinD1、CDK4、CDK6及FoxO1的mRNA和蛋白质水平均下调;miR-365可结合FoxO1的3´-UTR,进而抑制FoxO1蛋白的表达;与癌旁组织比较,癌组织中miR-365的表达降低。以上结果表明,miR-365可通过靶向结合FoxO1的3´-UTR抑制FoxO1蛋白表达,进而抑制胃癌细胞的增殖。

氧化应激通过激活Cdk5抑制FOXO1的神经元损伤及其机制

目的探究氧化应激通过激活细胞周期蛋白依赖性激酶5(cyclin-dependent kinase 5, Cdk5)抑制叉头框转录因子O亚家族蛋白1(forkhead box O1, FOXO1)的神经元损伤的具体机制。方法在HEK细胞中,共同转染过表达P39/Cdk5和FOXO1-WT或者FOXO1-S249A突变体,利用特异性磷酸化抗体pS249-FOXO1能够特异识别FOXO1的Ser249位点磷酸化特点,通过Western blot检测Cdk5/p39对FOXO1的磷酸化。通过体外培养HEK细胞中过表达Cdk5、p39和FOXO1,免疫共沉淀探究Cdk5和FOXO1以及Cdk5和p39的相互作用。在原代神经元过表达不同的Cdk5激活因子(p25、p35、p39)以及Cdk5激酶复合物,使用双荧光素酶实验探究其不同组合对FOXO1转录活性的影响。用Cdk5抑制剂rocovitine干预,观察其对FOXO1出入的影响;同时通过核质分离的方法对比了Cdk5杂合小鼠和野生型大脑皮层组织的FOXO1核质定位。分别用H_2O_2、glutamate处理神经元,通过Western blot观察氧化应激对Cdk5的活性调节,同时用双荧光素酶实验探究其对FOXO1转录因子的影响;最后通过caspase-3染色观察H_2O_2、glutamate的不同时间梯度处理对神经元凋亡的影响。结果 Cdk5和p39能够直接与FOXO1相互作用,并磷酸化FOXO1的Ser249位点。激活Cdk5能够显著抑制FOXO1的转录活性,而用Cdk5抑制剂(roscovitine)能够显著提高FOXO1的转录活性并诱导FOXO1入核。与野生型对比,在Cdk5杂合子中,FOXO1蛋白在细胞核中定位显著提高。H_2O_2和glutamate处理诱导p35切割形成p25,同时抑制FOXO1的转录活性,而敲低Cdk5能够缓解H_2O_2和glutamate对FOXO1的转录活性的抑制。通过H_2O_2和glutamate处理的原代神经元,caspase3染色显著增加。结论 Cdk5/p39可以磷酸化FOXO1-ser249位点,并抑制FOXO1的转录活性;而氧化应激能够通过激活Cdk5,抑制FOXO1的转录活性,并诱导神经元凋亡。

下调去甲基化酶FTO抑制人肝癌细胞系HepG2增殖

目的 探究去甲基化酶脂肪质量和肥胖相关基因(FTO)抑制对人肝癌细胞系HepG2增殖的作用机制。方法 将肝癌细胞系HepG2分为对照组(转染空质粒)、FTO组(转染FTO过表达质粒)、si-FTO组(转染si-FTO)、si-FTO+si-FoxO1组(同时转染si-FTO和si-FoxO1)。RT-qPCR检测细胞中FTO相对表达量;用CCK-8、Transwell小室法和流式细胞仪分别检测细胞增殖、侵袭和凋亡;Dot blot检测m~6A甲基化水平;蛋白质印迹检测细胞中FoxO1蛋白表达。结果 通过人类癌基因库(TCGA)分析肝癌患者总体生存期发现FTO高表达提示更短的生存期(P<0.05)。和正常肝细胞系HL7702相比,HepG2细胞中FTO表达明显升高(P<0.05)。和对照组相比,si-FTO组细胞中FTO相对表达量明显降低,FTO组细胞中FTO相对表达量明显升高(P<0.05);和si-FTO组相比,si-FTO+si-FoxO1组细胞中FTO相对表达量明显升高(P<0.05)。si-FTO组细胞活性、侵袭细胞数、m~6A相对表达量均低于对照组,细胞凋亡率、FoxO1蛋白表达均高于对照组(P<0.05);FTO组细胞活性、侵袭细胞数、m~6A相对表达量明显高于对照组,细胞凋亡率、FoxO1蛋白表达明显低于对照组(P<0.05);si-FTO+si-FoxO1组细胞活性、侵袭细胞数目、m~6A相对表达量均高于si-FTO组,细胞凋亡率、FoxO1蛋白表达均低于si-FTO组(P<0.05)。结论 高表达FTO与临床预后较差相关,去甲基化酶FTO敲减可抑制肝细胞癌的增殖和侵袭,诱导肝细胞癌的凋亡,其作用机制可能和调控FoxO1表达有关。

健脾益肾化痰方通过VEGF/PI3K/AKT/FOXO1诱导肺鳞癌SK-MES-1细胞自噬的实验研究

目的:观察健脾益肾化痰方含药血清对肺鳞癌SK-MES-1细胞增殖、凋亡、自噬及SK-MES-1细胞内Beclin1、LC3、VEGFR、PI3K、AKT、FOXO1相关蛋白的影响,探讨健脾益肾化痰方通过上述蛋白诱导肺鳞癌细胞SK-MES-1自噬的可能作用机制。方法:将40只雄性SD大鼠随机分为正常对照组、32.2 g/kg健脾益肾化痰方组,各组分别灌胃生理盐水或药物,连续7 d后收集血清;采用CCK-8法测定人肺鳞癌细胞株的存活率;用流式细胞仪检测细胞凋亡;激光共聚焦显微镜观察GFP-LC3脂质体转染干预肺鳞癌细胞后自噬发生情况;Western Blot法检测对人肺鳞癌细胞株SK-MES-1细胞Beclin1蛋白和LC3B-Ⅱ、LC3B-Ⅰ、VEGFR、PI3K、AKT、FOXO1相关蛋白表达的影响。结果:32.2 g/kg健脾益肾化痰方含药血清各浓度组均能够有效抑制肺鳞癌SK-MES-1细胞增殖,其抑制率与药物浓度呈正相关;与正常对照组相比,32.2 g/kg健脾益肾化痰方16%含药血清组使SK-MES-1细胞凋亡率明显增高(P<0.05);8%、16%含药血清组自噬小体显著增多(P<0.05);16%含药血清组SK-MES-1细胞内自噬相关蛋白Beclin1、LC3B-Ⅱ、LC3B-Ⅰ表达显著上调(P<0.01);FOXO1蛋白表达显著上调,VEGFR、PI3K、AKT蛋白表达显著下调(P<0.01)。结论:健脾益肾化痰方含药血清能够诱导肺鳞癌SK-MES-1细胞发生自噬,其作用机制可能是通过调节VEGF/PI3K/AKT/FOXO1信号通路,上调SK-MES-1细胞内Beclin1、LC3蛋白表达,促进LC3B-Ⅰ转化为LC3B-Ⅱ有关。

葛根芩连汤对db/db糖尿病小鼠SIRT1/FoxO1自噬通路的影响

目的:探究葛根芩连汤是否通过调控沉默信息调节因子1(SIRT1)/叉头框蛋白O1(FoxO1)自噬通路减轻db/db糖尿病小鼠胰岛素抵抗。方法:选取SPF级自发性2型糖尿病动物模型db/db小鼠75只及对照db/m小鼠15只予维持饲料喂养1周后检测血糖,随机分为6组,每组15只。正常组(生理盐水0.2 g·kg^(-1))、二甲双胍组(0.2 g·kg^(-1))、葛根芩连汤高、中、低剂量组(31.9、19.1、6.9 g·kg^(-1))及模型组(生理盐水0.2 g·kg^(-1)),连续灌胃给药8周,1次/d,使用罗氏血糖仪检测空腹血糖(FBG),全自动生化分析仪检测血清中高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)水平,酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测血清空腹胰岛素(INS)水平,计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR);采用蛋白免疫印迹法(Western blot)检测肝脏组织中Beclin-1、微管相关蛋白1轻链3(LC3)及SIRT1/FoxO1自噬通路相关蛋白的表达;免疫组化检测肝脏组织中SIRT1、FoxO1、Beclin-1、LC3B蛋白的表达;透射电镜观察肝脏自噬小体形成。结果:与正常组比较,模型组FBG、FINS、HOMA-IR、TC、TG、LDL-C、HDL-C水平显著升高(P<0.01),肝脏组织SIRT1、Beclin-1、LC3蛋白表达显著升高(P<0.01),FoxO1显著升高(P<0.01),透射电镜显示模型组自噬小体最多;与模型组比较,二甲双胍组、葛根芩连汤低、中、高剂量组血清FBG、FINS、HOMA-IR、TC、TG、LDL-C、HDL-C水平明显降低(P<0.05,P<0.01),肝脏组织SIRT1、Beclin-1、LC3蛋白表达明显降低(P<0.05,P<0.01),FoxO1显著降低(P<0.01),透射电镜显示用药组自噬程度有所减轻;与二甲双胍组比较,葛根芩连汤中、高剂量组FBG、FINS、TG水平显著降低(P<0.01),肝脏组织SIRT1、Beclin-1、LC3蛋白表达明显降低(P<0.05,P<0.01),FoxO1显著降低(P<0.01),葛根芩连汤高剂量HOMA-IR、TC、LDL-C、HDL-C水平明显降低(P<0.05,P<0.01),透射电镜显示葛根芩连汤中、高剂量组自噬小体明显减少。结论:葛根芩连汤可显著改善糖脂代谢紊乱,通过激活SIRT1/FoxO1自噬通路减轻db/db小鼠胰岛素抵抗从而防治2型糖尿病。

基于网络药理学探讨黄芪-葛根药对对T2DM模型大鼠PI3K/Akt/FoxO1信号通路的调节作用

目的:基于网络药理学及实验验证探讨黄芪-葛根(芪葛)药对治疗2型糖尿病(T2DM)的作用机制。方法:借助中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)平台筛选黄芪、葛根的有效成分及靶点;于各疾病数据库中检索T2DM的相关靶点,提取药物与疾病的共同靶点,利用STRING数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析并构建PPI网络图,并利用Cytoscape 3.7.1软件对关键靶点进行网络拓扑学分析。再利用DAVID在线工具对核心靶点进行基因本体(GO)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析以探究其可能的分子机制。以高脂饲料喂养同链脲佐菌素尾静脉注射联合的方式建立糖尿病大鼠模型,分为正常组、模型组、二甲双胍组、芪葛药对高、中、低剂量组,灌胃4周后检测各组大鼠血清空腹血糖,空腹胰岛素(FINS),天冬氨酸氨基转移酶(AST),丙氨酸氨基转移酶(ALT),甘油三酯(TG),总胆固醇(TC),低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C),糖原,白细胞介素(IL)-6,肿瘤坏死因子(TNF)-α水平,采用蛋白免疫印迹法(Western blot)检测大鼠肝脏组织中胰岛素受体底物(IRS)-2,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K),蛋白激酶B(Akt),叉头框蛋白O1(FoxO1)蛋白的表达。结果:网络药理学方法筛选出芪葛药对治疗T2DM核心靶点131个,Akt1,丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)1,TNF-α,IL-6等较为关键;KEGG富集分析预测该药对主要通过PI3K/Akt信号通路,TNF信号通路,FoxO信号通路等发挥降糖作用。与模型组比较,芪葛药对高、中剂量组空腹血糖及FINS水平均降低,糖原水平显著升高(P<0.05,P<0.01);芪葛药对高、中、低剂量组AST,ALT,TG,LDL-C显著降低(P<0.05,P<0.01);芪葛药对高、低剂量组TC水平明显降低(P<0.05)。与模型组比较,芪葛药对高、中剂量组IL-6,TNF-α水平显著降低(P<0.05,P<0.01);芪葛药对高剂量组IRS-2,Akt,p-Akt,PI3K,p-PI3K蛋白表达升高,FoxO1蛋白表达明显降低(P<0.05)。结论:芪葛药对在治疗T2DM上具有多成分-多靶点-多途径的特点,可能通过IL-6,TNF-α等靶点调控PI3K/Akt/FoxO1信号通路影响胰岛素抵抗、糖原合成、糖异生、葡萄糖转运、炎症及免疫反应等过程对糖尿病进行治疗。

盐酸小檗碱介导LINC01619/miR-27a/FOXO1通路改善糖尿病肾病模型db/db小鼠内质网应激作用研究

目的研究盐酸小檗碱改善糖尿病肾病模型小鼠肾功能的作用及机制。方法取8只C57BL/KS-db(db/m)雄性小鼠作为对照组,24只C57BL/KS-db(db/db)雄性小鼠随机分为模型组、盐酸二甲双胍(300 mg·kg^(−1))组和盐酸小檗碱(300 mg·kg^(−1))组,ig给药,每天给药1次,连续给药8周,对照组和模型组ig相同体积的蒸馏水。称体质量及肾脏质量,计算肾脏指数;采用全自动生化分析仪检测尿液中尿肌酐、24 h尿蛋白,以及血样中血肌酐、尿素氮的水平,计算肌酐清除率;采用苏木素-伊红(HE)染色、糖原过碘酸-雪夫(PAS)染色和马松(Masson)染色检测肾脏组织病理损伤程度;采用酶联免疫吸附剂测定(ELISA)法检测肾脏组织活性氧(ROS)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)水平;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)法检测肾脏组织LINC01619/miR-27a表达水平;采用Western blotting法检测肾脏组织叉头框蛋白O1(FOXO1)/葡萄糖调节蛋白78(GRP78)/C/EBP同源蛋白(CHOP)蛋白表达情况。结果与模型组比较,盐酸小檗碱组空腹血糖、体质量、肾脏指数、24 h尿蛋白、血肌酐和血尿素氮显著降低(P<0.01),尿肌酐和肌酐清除率显著升高(P<0.01);肾脏组织病理损伤程度明显改善;肾脏组织ROS和MDA水平显著降低(P<0.001),GSH、GSH-Px、CAT和SOD活性显著升高(P<0.05);肾脏组织中IL-1β、IL-6、TNF-α和MCP-1水平显著下降(P<0.05);肾脏组织中LINC01619表达显著升高(P<0.01),miR-27a表达显著降低(P<0.01);肾脏组织中FOXO1蛋白表达显著升高(P<0.01),而GRP78和CHOP蛋白表达显著降低(P<0.01)。结论盐酸小檗碱可改善db/db小鼠的肾功能,其作用机制可能与调控LINC01619/miR-27a/FOXO1通路,改善内质网应激有关。