电针刺激对PGC-1的影响α褐色脂肪组织中表达

文摘

的诱导共激活剂PGC-1α在线粒体生物起源中扮演主调节器和褐色脂肪组织产热(蝙蝠)。蝙蝠是一种天然的各类典型器官消散化学能量以热的形式通过专门的线粒体蛋白质UCP-1。Eletroacupuncture (EA)被广泛用作替代治疗肥胖及其相关疾病,如2型糖尿病。电针刺激治疗肥胖的分子机制尚不清楚。我们假设电针刺激诱导PGC-1α在蝙蝠表达增加能量消耗。大鼠随机分为对照组和电针刺激治疗组。我们调查的影响在Zusanli电针刺激(ST36)穴位PGC-1的表达式α及其相关基因的蝙蝠老鼠使用实时聚合酶链反应和免疫印迹。我们发现电针刺激有效诱发PGC-1的表达α蝙蝠和UCP-1 4倍和5倍的老鼠,分别。我们的研究结果表明,电针刺激治疗肥胖的分子机制可能是,或者至少部分通过两PGC-1感应α并在蝙蝠UCP-1表达式来增加能量消耗。

1。介绍

众所周知,肥胖发展当能量摄入超过能量消耗。久坐不动的生活方式和现成的高热量食物导致肥胖的流行率将大幅增加。肥胖的通病。肥胖倾向于胰岛素抵抗的发展,2型糖尿病和心血管疾病。这些与肥胖相关并发症大大有助于医疗成本和增加死亡率(1,2]。目前常规治疗肥胖患者不能达到足够的体重控制策略;互补类型的治疗也执行(3]。

针灸,最古老的治疗实践,代表发展最迅速补充疗法是被美国国立卫生研究院(NIH)和世界卫生组织(世卫组织)(4,5]。针刺和电针刺激Zusanli (ST36)穴位已经观察到减少肥胖的体重和改善肥胖相关胰岛素抵抗[6]。穴位Zusanli (ST36)是最常用和有效的穴位治疗肥胖的实验研究和临床研究。然而,潜在的分子机制仍不清楚6]。两种类型的脂肪组织中发现了哺乳动物,白色脂肪组织(窟)和褐色脂肪组织(蝙蝠)。窟负责TG存储和蝙蝠是一个产热的组织,它的主要功能是产生热量。最近的研究表明,成年人类新陈代谢保持活跃蝙蝠仓库可诱导冷和交感神经系统(SNS)激活,建议蝙蝠可能是一个潜在的药理和治疗人类肥胖基因的目标(7- - - - - -10]。蝙蝠被激活时,它需要自由脂肪酸的吸收主要来自白色脂肪组织(窟)。游离脂肪酸的氧化蝙蝠释放热量的线粒体解偶联蛋白1 (UCP-1) [11,12]。褐色脂肪组织(蝙蝠)代表典型的自然目标(13]。

PGC-1α第一次被确定为转录因子PPAR的共激活剂吗γ是蝙蝠在接触中高度表达的小鼠冷(14]。PGC-1α不仅在中扮演着中心角色适应性生热作用通过upregulation UCP-1蝙蝠,而且在糖质新生在肝脏和肌肉纤维类型转换在15,16]。在每一个细胞的上下文中,PGC-1α是由信号输入,增加转录PGC-1α基因和PGC-1的活动α蛋白质(17]。在这项研究中,我们假设电针刺激(EA)减少肥胖大鼠的体重PGC-1的感应α蝙蝠的表达式。为了测试我们的假设,我们调查的影响在ST36穴位电针刺激PGC-1的表达α蝙蝠的老鼠用分子生物学方法。结果表明,PGC-1的表达α蝙蝠的老鼠在穴位电针刺激引起Zusanli (ST36)。

2。材料和方法

2.1。实验动物

六个SD雄性(200 - 220 g)老鼠从上海实验动物(CoSLAC),获得中国有限公司。老鼠能适应1周光控房间(12:12 h光暗周期)在恒定的温度下(22日至23日°C)。标准的鼠粮饮食和水随意。肥胖老鼠被喂食高脂肪的饮食在我们实验室获得(56%的热量来自脂肪,热量密度4.73千卡/克)为6周。肥胖大鼠的体重比正常老鼠多了20%。机构批准的所有实验动物保健和使用委员会中国医药大学和坚持江苏省实验动物的使用指南。

2.2。电针刺激协议

老鼠固定在自制的持有人(图工具1(一))10分钟,一天两次每次5天没有针灸操作只训练大鼠适应针灸操作。经过一个星期的适应环境,老鼠被随机分为对照组和EA治疗组每组大鼠(6)。大鼠电针刺激组插入一个针灸针(毫米,Acuneedle有限公司,中国)Zusanli (ST36穴位(图)1 (b))为5毫米没有麻醉;acuneedle轻轻转过身,用手不久,5次。然后,acuneedle与一个电刺激器(图1 (c))(G6805-2A、上海华谊医疗器械厂、中国)并给予电刺激(马8 Hz, 2)每次10分钟,每天两次(上午10点和下午4点)。在对照组大鼠固定EA组但没有给予电刺激。在所有的实验中,大鼠被斩首上次针灸后4小时;然后,蝙蝠组织迅速从老鼠,立即冻结在液态氮,保持在−80°C到使用。

2.3。RNA隔离和实时PCR (rt - PCR)分析

从蝙蝠组织总RNA提取使用试剂盒试剂(美国表达载体)。根据制造商的协议,50 - 100毫克的蝙蝠组织与1毫升的试剂盒和均质混合使用均质器(IKA-T-10,德国)。组织是混合1毫升的试剂盒。RNA分离蛋白质和DNA的氯仿和2卷冷纯乙醇沉淀。75%乙醇洗后和再悬浮在20μL (DEPC-treated ddH₂O, RNA样本量化分光光度法。1μ克总RNA reverse-transcribed使用益生元- (dT)₁₈引物和M-MLV逆转录酶(罗氏公司、德国)根据协议合成第一链cDNA工具包(罗氏公司、德国)和50 ng cDNA用作定量rt - pcr模板在步骤1 +系统(美国应用生物系统公司)。使用引物(表进行了pcr1我们之前的研究),aresimilar [18]。rt - pcr反应进行了20μL卷包含1 xfast开始普遍SYBR绿色大师(火箭)(罗氏公司、德国),50 ng cDNA, 0.3μ正向和反向引物(每个)。热循环条件95°C 10分钟然后40 95°C的周期为15和57°C 30年代。在每个样本归一化目标基因表达的内源性还有基因控制。之间的相对表达决心使用不同的条件方法为rt - pcr应用生物系统公司协议中列出。

2.4。免疫印迹分析

鼠棕色脂肪细胞组织均质,用冰冷的裂解缓冲(里帕)包含50毫米三羟甲基氨基甲烷/盐酸液pH值(7.4),150毫米氯化钠,1%诺乃清洁剂P40、0.25%钠脱氧胆酸盐,1毫米EDTA,蛋白酶抑制剂鸡尾酒(瑞士罗氏公司)。细胞溶解产物在10000×g离心,收集上清液和蛋白质浓度在上层的决心使用bicinchoninic酸(BCA)方法。等量的蛋白质(100μg)加载到10%聚丙烯酰胺凝胶(29:1 acrylamide-bisacrylamide),通过sds - page分离,转移到PVDF膜(美国微孔)。膜被TBST 1 h在室温下的缓冲(50毫米Tris-HCl pH值7.4,150毫米氯化钠,和0.1% Tween-20)含5%脱脂奶粉。膜与适当的孵化主要抗体TBST 5%脱脂奶粉在一夜之间在4°C。主要抗体anti-PGC-1α兔多克隆抗体(sc - 13067)(美国圣克鲁斯)是用于检测PGC-1α。免疫印迹杂交有抗体了反对GAPDH加载控制(圣克鲁斯,美国)。膜然后洗3次TBST和孵化1 h和HRP-conjugated二级抗体。最后,免疫反应性的蛋白质是可视化使用化学发光试剂(美国Amersham生物科学)。

2.5。统计分析

值表示为±SE。统计上显著的差异决定使用未配对的学生的测试。统计的差异被认为是重要的如果。

3所示。结果

3.1。电针刺激对PGC-1的表达的影响α和UCP-1正常老鼠的蝙蝠

PGC-1α是一个关键的转录辅激活线粒体生物起源和脂肪酸氧化。探讨电针刺激对PGC-1的基因表达的影响α褐色脂肪组织(蝙蝠),正常老鼠接受治疗在穴位电针刺激Zusanli (ST36)三天在不同的刺激条件中描述的部分2。我们的研究结果表明,在ST36电针刺激穴位显著增加PGC-1的表达α信使rna的蝙蝠老鼠(图2(一个))。PGC-1αmrna在EA增加了2倍(2,8赫兹)和7倍在电针刺激(10马,64 Hz),分别为(图2(一个))。

PGC-1αcoactivates UCP-1的表达与能量消耗通过非耦合氧化磷酸化。我们的数据表明在蝙蝠UCP-1 mRNA的表达也在ST36穴位电针刺激引起的。UCP-1 mrna在电针刺激增加了8倍(2,8赫兹)和32倍在电针刺激(10马,64 Hz),分别为(图2 (b))。尽管PGC-1的表达水平α和UCP-1 mRNA EA刺激的强度成正比(数字2(一个)和2 (b)马),低强度(2 8 Hz)被选为实验条件来维持老鼠在一个舒适的状态。

3.2。电针刺激对PGC-1的表达的影响α和UCP-1肥胖老鼠的蝙蝠

进一步调查的影响在穴位电针刺激ST36 PGC-1的表达α肥胖老鼠,蝙蝠的肥胖老鼠接受电针刺激(2,8赫兹)穴位ST36。电针刺激PGC-1的表达增加α信使rna由4倍和5倍UCP-1 mRNA的肥胖老鼠的蝙蝠,分别(图3(一个))。和西方的大量分析表明PGC-1α蛋白显著增加(图3 (b)),而UCP-1蛋白质比较诱导肥胖大鼠的蝙蝠在穴位电针刺激ST36(图3 (c))。

3.3。电针刺激对基因表达的影响线粒体呼吸组件的蝙蝠

为了进一步研究电针刺激对PGC-1的表达的影响α相关基因,基因的表达B亚基的ATP合酶(ATP5B),细胞色素c 1 (CYC1)和细胞色素c氧化酶亚基Vb (COX5B)分析了已被证明是直接由PGC-1监管α(19]。ATP5B和CYC1 mRNA的表达控制和电针刺激组之间的可比性,但COX5B电针刺激治疗后显著增加(图4)。这些nuclear-encoded蛋白起着关键作用的监管和组装线粒体呼吸复合物。

3.4。电针刺激对PGC-1的影响α表达在大鼠骨骼肌

电针刺激刺激会引起肌肉收缩锻炼已观察到激活PGC-1α表达在肌肉20.]。我们测量PGC-1的表达α信使rna在穴位Zusanli骨骼肌(ST36)位于老鼠的后腿。数据表明电针刺激诱导PGC-1的表达α信使rna在骨骼肌(图2.5倍5)。这个结果是相似的电脉冲刺激PGC-1以前的报告α表达培养小鼠肌肉细胞(21]。电针刺激诱导PGC-1α表达式不仅在老鼠蝙蝠还在穴位ST36鼠骨骼肌。

3.5。电针刺激对食物摄入量的影响和肥胖大鼠的体重

我们每天测量食物摄入量和体重每星期在电针刺激治疗。我们发现电针刺激的食物总摄入量增加肥胖的老鼠在治疗期间(图6(一))。同时,电针刺激组中肥胖大鼠的体重小于约10%的对照组治疗两周后(图6 (b))。我们假定,电针刺激减少肥胖大鼠的体重,或者至少部分,通过感应PGC-1的表达α并在蝙蝠UCP-1增加能量消耗。

4所示。讨论

针灸是一种最古老的治疗干预措施,现在在世界上被广泛接受。针灸被认为是有效的和安全的替代医学。模仿手工操作治疗人类疾病,老鼠被自制的轻轻固定夹,而不是麻醉在这项研究电针刺激(图1(一))。在我们早期的研究中,指以前的实验方法(22,23),大鼠接受电针刺激在麻醉条件下操作。我们发现麻醉方法不适合研究电针刺激对PGC-1的表达的影响α蝙蝠的老鼠,因为anesthesis条件让老鼠在寒冷的国家已报道高度诱导PGC-1α表达在小鼠和大鼠的蝙蝠14]。电针刺激是一种针灸在针连接到一个装置,产生连续的电子脉冲。电针刺激参数可以精确控制的结果是可再生的,而结果从手动针灸是依赖于运营商,因此没有重现。电针刺激的强度和频率很容易调整算子。电针刺激而不是手动针灸被用于改善胰岛素敏感性通过SIRT1激活/ PGC-1α(24]。低和高强度电针刺激进行研究。尽管高强度电针刺激(10马,64 Hz)诱导表达PGC-1更高α马,低强度电针刺激(2 8 Hz)被选为本研究针灸配手动操作和维护老鼠有意识的和舒适的状态中老鼠是安静和快乐的状态下没有焦虑和痛苦在整个实验。

有趣的是,在穴位电针刺激Zusanli (ST36) PGC-1的表达增加α蝙蝠的老鼠。据报道,电针刺激(EA)能促进表达解偶联蛋白1 (UCP-1)和肾上腺素能受体(AR)在蝙蝠25]。肾上腺素能受体(AR)表达丰富,主要在蝙蝠和扮演重要的角色在调制解偶联氧化磷酸化过程。儿茶酚胺是内生受体激动剂肾上腺素能受体(AR)。PGC-1αcoactivates UCP-1表达式来链接肾上腺素能受体激活适应性产热在蝙蝠15]。诱导PGC-1α由寒冷暴露主要是由于交感神经系统输入β肾上腺素能受体。据报道,电针刺激在Zusanli (ST36)增加多巴胺和5 -羟色胺和针灸的内容增强了突触多巴胺可用性改善运动机能在帕金森病小鼠模型(26,27]。因此,我们推测PGC-1的表达α在老鼠的蝙蝠EA Zusanli (ST36)可能是通过激活交感神经系统(SNS)和儿茶酚胺的行动。确认结论,我们应该进行一系列进一步的控制措施,在未来的实验中,如针灸没有任何电刺激和针灸在不同的网站。在这项研究中,我们主要集中在是否PGC-1的表达α在蝙蝠可以通过电针刺激诱导的蝙蝠Zusanli (ST36)。大量的选择性受体激动剂肾上腺素能受体合成;然而,终于没有商业化,因为短期跨度的疗效的差别和迅速对这些受体(28,29日]。我们的研究结果表明,在穴位电针刺激ST36是诱发PGC-1安全有效的替代方法α蝙蝠的表达式。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金支持给予Yubin 81072679张,上海重点实验室开放项目复杂的处方,上海大学T.C.M. (11 dz2272300),和大学生创新项目为新药物的研发(J1030830)。

引用

1. d . Faeh j·布劳恩、美国Tarnutzer和m . Bopp、“肥胖但不是超重与死亡风险增加有关,”欧洲流行病学杂志,26卷,不。8,647 - 655年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. p . Katzmarzyk b·里德·艾略特et al .,“身体质量指数和心血管疾病的风险,癌症和全因死亡率,”加拿大公共卫生杂志》上,卷103,不。2、147 - 151年,2012页。视图:谷歌学术搜索
3. j·哈尔福德”,肥胖的药物在临床发展。”当前的舆论试验性药物,7卷,不。4、312 - 318年,2006页。视图:谷歌学术搜索
4. m . Belivani c Dimitroula: Katsiki et al .,“针灸治疗肥胖:叙事审查文学”针灸医学没有,卷。31日。1,第97 - 88页,2013。视图:谷歌学术搜索
5. y隋,h·l·赵黄v c . et al .,“系统回顾使用中医和针灸治疗肥胖,”肥胖评论,13卷,不。5,409 - 430年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. 工程学系。曹,js。李,l .撒贝恩和j·李”,针灸对肥胖症:系统回顾和荟萃分析,“国际肥胖期刊,33卷,不。2、183 - 196年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. a . m . Cypess美国雷曼,g·威廉姆斯et al .,“识别和褐色脂肪组织的重要性在成年人,”《新英格兰医学杂志》上,卷360,不。15日,第1517 - 1509页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. w·d·范Lichtenbelt轮j . w . Vanhommerig et al . n . m . Smulders说道,“Cold-activated褐色脂肪组织在健康男性,”《新英格兰医学杂志》上,卷360,不。15日,第1508 - 1500页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. m .李德尔k。维尔塔宁,j·乌拉瓦曾et al .,”功能在健康成年人褐色脂肪组织,”《新英格兰医学杂志》上,卷360,不。15日,第1525 - 1518页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. m . Zingaretti f . Crosta a维塔利et al .,“UCP1的存在表明新陈代谢活跃的脂肪组织的脖子成年人真正代表褐色脂肪组织,”美国实验生物学学会联合会杂志,23卷,不。9日,第3120 - 3113页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. 诉Ouellet, s·m·拉贝风,d .索道起重机et al .,“褐色脂肪组织氧化代谢导致能量消耗在人类急性寒冷暴露期间,“临床研究杂志,卷122,不。2、545 - 552年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. a . van der局域网j . hoek b麸et al .,“冷适应新兵人类棕色脂肪和nonshivering产热增加,”临床研究杂志,卷123,不。8,3395 - 3403年,2013页。视图:谷歌学术搜索
13. a . Bartelt o·t·布鲁斯·r·雷蒙et al .,“褐色脂肪组织活动控制甘油三酯间隙,”自然医学,17卷,不。2、200 - 205年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. c . p . Puigserver z . Wu公园,r·格雷夫斯·m·赖特和b . m . Spiegelman”一个cold-inducible核受体共激活剂与适应性生热作用,”细胞,卷92,不。6,829 - 839年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. p . Puigserver和b . m . Spiegelman”过氧物酶体proliferator-activated受体-γ共激活剂1α(PGC-1α):转录共激活剂和代谢调节内分泌检查,24卷,不。1,第90 - 78页,2003。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. j·d·林,c . Handschin和b . m . Spiegelman“代谢控制通过PGC-1家族转录辅活化因子,”细胞代谢,1卷,不。6,361 - 370年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. 柯林斯,e . Yehuda-Shnaidman h·王,“积极和消极控制Ucp1基因的转录和的作用Β肾上腺素的信号网络,”国际肥胖期刊,34卷,补充1,S28-S33, 2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. y, p . Huypens a·w·亚当森et al .,“另类信使rna剪接产生新型生物活性PGC-1同种型α”,生物化学杂志,卷284,不。47岁,32813 - 32826年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. 崔c d . Befroy r . Codella et al .,”PGC-1矛盾的增加表达的影响α在肌肉线粒体功能和刺激肌肉葡萄糖代谢,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷105,不。50岁,19926 - 19931年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 三浦,k . Kawanaka y Kai et al .,“增加小鼠骨骼肌过氧物酶体proliferator-activated受体-γcoactivator-1α(PGC-1α)在应对运动是由信使rnaβ肾上腺素能受体激活。”内分泌学,卷148,不。7,3441 - 3448年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. n .伯奇a·阿诺德·f·项et al .,“电脉冲刺激培养小鼠肌肉细胞繁殖基因表达的变化训练老鼠肌肉,”《公共科学图书馆•综合》,5卷,不。6篇文章ID e10970 2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. l . Manneras i . h . Jonsdottir a . Holmang m·朗和e . Stener-Victorin“低频electro-acupuncture和体育锻炼改善脂肪组织的代谢紊乱和调节基因表达与dihydrotestosterone-induced多囊卵巢综合征大鼠,”内分泌学,卷149,不。7,3559 - 3568年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. a .昂达娇,y长野et al .,“针灸改善骨骼肌萎缩引起的下肢悬挂在老鼠中,“生物化学和生物物理研究通信,卷410,不。3、434 - 439年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. a . f .梁r . Chen中川et al .,“低频电针刺激改善胰岛素敏感性的肥胖糖尿病小鼠通过SIRT1激活/ PGC-1α在骨骼肌,”以证据为基础的补充和替代医学ID 735297条,卷。2011年,9页,2011。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. f . z . Liu太阳,d .赵et al .,“针灸效应对褐色脂肪组织解偶联蛋白1基因表达的肥胖老鼠,”中国结合医学杂志》上,9卷,不。3、204 - 209年,2003页。视图:谷歌学术搜索
26. 金,豆儿,j .公园et al .,“针灸提高突触多巴胺可用性改善运动机能在帕金森病小鼠模型,”《公共科学图书馆•综合》》第六卷,没有。11日文章ID e27566, 2011。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. 许,寿,y y, m . et al .,“电针刺激大鼠佐剂关节炎患者抑制痛觉过敏:大麻素受体1和纹状体多巴胺受体亚型,”以证据为基础的补充和替代医学文章ID 393460卷,2013年,10页,2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. a·j·惠特尔·m·洛佩兹,a . Vidal-Puig”用褐色脂肪组织来治疗肥胖,对核心问题,“分子医学的趋势,17卷,不。8,405 - 411年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. 诉Hirschberg、t . Fromme和m . Klingenspor”测试系统研究解偶联蛋白的结构和功能1:一个关键的概述,“内分泌学前沿,8卷,不。2、第三十六条,2011年。视图:谷歌学术搜索

版权

版权©2013 Hongyin Du et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。