Diabetologia. 2017; 60(8): 1502–1511.
Foilsithe ar líne 2017 May 20. doi: 10.1007/s00125-017-4305-4
PMCID: PMC5491592
1Abstract
Aidhmeanna/hipitéis
Is cúis le murtall i ndaoine agus le creimirí má dhéantar saillte aiste bia a ró-ithe. Tá sé léirithe ag staidéir le déanaí ar dhaoine agus ar chreimirí go bhfuil meicníocht chomhchoiteann idir andúile do shaillte agus andúil in alcól, nicotín agus támhshuanacha i dtéarmaí mífheidhm córais luaíochta inchinne. Tá sé aibhsithe go maolaíonn aiste bia ard-saill (HFD) comharthaíocht receptor dopamine D2 (D2R) sa striatum, rialtóir ríthábhachtach de chóras luaíochta na hinchinne, rud a fhágann ró-ithe héadónach. Thuairiscigh muid roimhe seo gur mhaolaigh an comhábhar bithghníomhach ríse-sonrach donn γ-oryzanol an rogha do HFD trí rialú hipitealaíoch. Dá bhrí sin rinneamar iniúchadh ar an bhféidearthacht go modhnódh γ-oryzanol feidhmiú chóras luaíochta na hinchinne i lucha.
Modhanna
Cóireáladh lucha fireann C57BL/6J a chothaigh HFD ó bhéal le γ-oryzanol, agus rinneadh measúnú ar leibhéil striatal na móilíní a raibh baint acu le comharthaíocht D2R. Scrúdaíodh tionchar γ-oryzanol ar methylation DNA an tionscnóra D2R agus athruithe ina dhiaidh sin ar roghanna maidir le saill chothaithe. Ina theannta sin, rinneadh imscrúdú ar éifeachtaí 5-aza-2′-deoxycytidine, coscaire láidir meitilaistrithe DNA (DNMTanna), ar rogha bia, comharthaíocht D2R agus leibhéil DNMTanna sa striatum. Rinneadh meastóireacht einsímeach ar éifeachtaí coisctheacha γ-oryzanol ar ghníomhaíocht DNMTanna in vitro.
Torthaí
I striatum ó lucha a chothaigh HFD, laghdaíodh táirgeadh D2Rs trí mhéadú ar mheitiliú DNA i réigiún tionscnóra an D2R. Laghdaigh riarachán béil γ-oryzanol léiriú agus gníomhaíocht DNMTanna, rud a d'athbhunaigh leibhéal na D2Rs sa striatum. Chuir cosc cógaseolaíoch 5-aza-2′-deoxycytidine ar DNMTanna leis an rogha a bhí ann maidir le saill chothaithe freisin. Ag teacht leis na torthaí seo, léirigh measúnachtaí einsímeacha in vitro gur chuir γ-oryzanol bac ar ghníomhaíocht DNMTanna.
Conclúidí/léirmhíniú
Léiríomar go maolaíonn γ-oryzanol hypermethylation DNA spreagtha HFD de réigiún tionscnóra D2R i striatum na lucha. Leagann ár bparadigm turgnamhach béim ar γ-oryzanol mar shubstaint fhrith-obesity tuar dóchais inti a bhfuil an t-airí sainiúil aige mar mhodhnóir epigenetic úrscéal.
Ábhar forlíontach leictreonach
Sa leagan ar líne den alt seo (doi:10.1007/s00125-017-4305-4) tá ábhar forlíontach piarmheasúnaithe ach nach bhfuil eagarthóireacht déanta air, atá ar fáil d’úsáideoirí údaraithe.
Réamhrá
Roinneann ró-ithe i ndaoine murtallacha, go páirteach ar a laghad, meicníochtaí coitianta le andúile in alcól, nicotín agus támhshuanacha [1]. Chomh maith le rialáil hypothalamic agus hormónach goile, tá dlúthbhaint ag córas luaíochta na hinchinne, go háirithe comharthaíocht receptor dopamine, le hiompraíocht bheathú andúileach nó héadónach [2]. Léirigh staidéar roimhe seo i bhfrancaigh gur chuir cnagadh ar an receptor dopamine D2 striatal D2 (DXNUMXR) ag bioráin ghearr-idirghabhála lentivirus isteach ag cur isteach ar RNA easnaimh luaíochta cosúil le andúile go tapa agus ag lorg bia cosúil le héigeantas [3]. Mar gheall ar an dlús D2R laghdaithe, níl an striatum droma chomh freagrúil do luaíocht bia i gcomparáid le grúpaí rialaithe caola i ndaoine murtallacha agus creimirí [3-5]. De réir an nóisin seo, tá an TaqIA ailléil an ANKK1 Tá baint ag lócas géine (ionchódú athuair DRD2/ankyrin agus fearann kinase ina bhfuil 1), a laghdaíonn táirgeadh striatal D2R, le feinitíopa murtallach i ndaoine [6], cé go bhfuil baint ag éifeachtaí meáchain caillteanas tar éis máinliacht bariatrach le dlús striatal ardaithe D2R [7]. Tugann na sonraí seo le fios go láidir an tábhacht a bhaineann le D2R striatal mar sprioc teiripeach nua chun murtall a chóireáil. Mar sin féin, ba chúis le roinnt drugaí a forbraíodh a ghníomhaigh ar chóras luaíochta na hinchinne éifeachtaí díobhálacha suntasacha, lena n-áirítear fadhbanna tromchúiseacha síciatracha, rud a d’fhág go dtarraingíodh siar iad ó chlinicí ar deireadh [8].
Tá modhnuithe epigenetic ríthábhachtach, ní hamháin maidir le forbairt agus idirdhealú, ach freisin toisc go dtagann siad chun cinn mar thoradh ar athruithe comhshaoil, lena n-áirítear i réim bia agus stíl mhaireachtála [9]. Is príomh-imeacht epigenetic é meitilation DNA maidir le cobhsaíocht léiriú géine [9]. I bhfrancaigh, athraíonn nochtadh na máthar ar aiste bia ard-saill (HFD) idirghlúine meitilation DNA laistigh den chóras luach saothair lárnach sa sliocht, rud a fhágann go n-ídíonn na laonna ró-ídiú HFD [10]. Go háirithe, imríonn DNA methyltransferases (DNMTanna) róil ríthábhachtacha maidir le hiompar beathaithe agus gníomhaíocht fhisiciúil a rialáil [10, 11], ag tabhairt le tuiscint go bhféadfadh go mbeadh spriocanna teiripeacha geallta do DNMTanna maidir le teiripe an tsiondróm murtaill-diaibéiteas. Rud atá tábhachtach, is eol go ngníomhaíonn roinnt substaintí nádúrtha a dhíorthaítear ó bhia, lena n-áirítear aigéad caiféin agus epigallocatechin mar choscóirí DNMT [12, 13].
Léiríomar le déanaí go maolaíonn an comhábhar bithghníomhach, donn ríse-sonrach γ-oryzanol, meascán d’eistear aigéid fheiriúil agus roinnt fíteastaróil, an rogha le haghaidh saille cothaithe trí laghdú ar strus reticulum endoplasmic hypothalamic (ER).14]. I lucha agus coiníní, rinneadh γ-oryzanol a riaradh ó bhéal a ionsú go tapa ón intestine agus a dháileadh go príomha ar an inchinn [15, 16]. Agus na torthaí seo á gcur le chéile, d’fhéadfadh táirgí nádúrtha a dhíorthaítear ó bhia a ghníomhaíonn ar an néarchóras lárnach a bheith ina rogha eile ar iompar lagaithe beathaithe i murtall a fheabhsú go sábháilte. Sa chomhthéacs seo, rinneamar tástáil ar an hipitéis go n-athródh γ-oryzanol stádas meitilation DNA i gcóras luaíochta na hinchinne, rud a d'fhág go ndéanfaí maolú ar an rogha HFD i lucha.
Modhanna
ainmhithe
Cuireadh cónaí ar lucha fireann seacht seachtaine d’aois C57BL/6J a fuarthas ó Charles River Laboratories Japan (Kanagawa, an tSeapáin) (3–4 in aghaidh an chliabháin) i gcoinníollacha sonracha saor ó phataigin ag 24°C faoi sholas 12 h/12 h/ timthriall dorcha. Tar éis seachtain de chlaonadh, rinneadh meaitseáil meáchain ar lucha 8 seachtaine d'aois agus roinneadh iad i dhá nó trí ghrúpa le dul faoi gach turgnamh. Ceadaíodh rochtain saor in aisce do lucha ar bhia agus uisce. D'fhormheas Coiste Eitice Turgnaimh Ainmhithe Ollscoil Ryukyus (Uimhreacha 5352, 5718 agus 5943) na turgnaimh ainmhithe go léir.
Riarachán γ-oryzanol agus 5-aza-2′-deoxycytidine
Chun an rogha don HFD a mheas, rinneadh γ-oryzanol (Wako Pure Chemical Industries, Osaka, an tSeapáin) a riaradh do lucha 8 seachtaine d'aois le gavage le linn na tástála rogha bia mar a thuairiscítear roimhe seo [14, 17]. Maidir leis na turgnaimh eile, rinneadh HFD (D12079B; Research Diets, New Brunswick, NJ, SAM) ina raibh 0.4% γ-oryzanol mar millíní. Taispeántar comhpháirteanna an aiste bia i dTábla ábhar forlíontach leictreonach (ESM). 1. Tar éis 12 seachtaine de bheathú, bailíodh fíocháin ón striatum agus an hypothalamus. Ba é an iontógáil laethúil γ-oryzanol, a mheastar ó mheán-iontógáil bia na lucha, ná thart ar 320 μg/g meáchan coirp. Cinneadh na dáileoga γ-oryzanol mar a thuairiscítear roimhe seo [14]. Instealladh inperitoneally 5-aza-2′-deoxycytidine (5-aza-dC; Sigma-Aldrich, St Louis, MO, SAM) (0.25 μg/g meáchan coirp) trí huaire sa tseachtain ar feadh 12 seachtaine [18].
Meastachán ar rogha na saille aiste bia
Chun roghanna maidir le saill chothaithe a mheas, thug tástálacha bia rogha idir chow agus HFD (D12450B agus D12451; Aistí Taighde) mar a thuairiscítear roimhe seo [14]. Taispeántar comhpháirteanna an aiste bia i dTábla ESM 1. Go hachomair, ceadaíodh rochtain saor in aisce do lucha ar chow agus HFD. Rinneadh iontógáil chow agus HFD a thomhas go seachtainiúil agus rinneadh anailís orthu le haghaidh athruithe de rogha ar shaill chothaithe. Ríomhadh tosaíocht HFD de réir na foirmle: tosaíocht HFD = [(iontógáil HFD/iontógáil bia iomlán) × 100].
Seicheamh déshuilfít do mheitiliú DNA
Rinneadh DNA a íonú trí úsáid a bhaint as Trealamh Fola & Fíocháin DNeasy (QIAGEN, Tóiceo, an tSeapáin). Meascaíodh an tuaslagán DNA le 3 mol/l NaOH úrullmhaithe, gortha ag 37°C ar feadh 15 nóiméad agus é curtha le 5.3 mol/l úiré, 1.7 mol/l déshuilfít sóidiam agus 4.9 mmol/l hidreacuineon. Cuireadh an tuaslagán faoi réir 15 thimthriall dínádúraithe ag 95 ° C ar feadh 30 s agus gor ag 50 ° C ar feadh 15 nóiméad [19]. Glanadh an DNA cóireáilte le bisulphite ag baint úsáide as MinElute PCR Purification Kit (QIAGEN) agus a mhéadú le PCR ag baint úsáide as KAPA HiFi HotStart Uracil + ReadyMix PCR Kit (KAPA Biosystems, Woburn, MA, USA) agus primers thart ar shuíomh CpG an réigiúin tionscnóra D2R . Seo a leanas na seichimh primer: primer chun tosaigh, 5′-GTAAGAATTGGTTGGTTGGGTTAAAA-3′; primer droim ar ais, 5′-ACCCTACCCTTAAAACCACAACTAC-3′. Ansin, cuireadh na seichimh oiriúntóra leis agus glanadh suas iad ag baint úsáide as Agencourt AMPure XP (Beckman Coulter, Brea, CA, SAM). Ansin rinneadh samplaí a chomhthiomsú agus a luchtú ar GS Junior (Roche Diagnostics, Tóiceo, an tSeapáin) lena seicheamhú de réir phrótacal an déantóra. Cuireadh an leibhéal meitilation in iúl mar chéatadán na cítosíní meitileaithe i ngach iarmhair cítosín.
Measúnú gníomhaíochta DNMT
Rinneadh measúnú gníomhaíochta einsímeach DNMT ag baint úsáide as Kit Measúnachta Gníomhaíochta/Coiscthe EpiQuik DNA Methyltransferase (Epigentek Group, Brooklyn, NY, SAM) agus trealamh Measúnachta Methyltransferase EPIgeneous (Cisbio Japan, Chiba, an tSeapáin) de réir phrótacail an mhonaróra.
Chun measúnú a dhéanamh ar ghníomhaíocht choisctheach gach cumaisc ar mheitiliú DNA, foirmiú STomhaiseadh -adenosyl-l-homocysteine (SAH) i láthair gach cumaisc (20 μmol/l le haghaidh measúnachtaí scagtha), S-adenosyl meitiainín (SAM; 10 μmol/l) agus foshraith DNMT (4 ng/μl) ag 37°C ar feadh 90 nóiméad. Chun cinéitic Michaelis-Menten a mheas, goradh DNMT1 (20 μmol/l) le γ-oryzanol, SAM (5 μmol/l) agus an tiúchan de poly dI-dC ag 37 ° C ar feadh 90 nóiméad. Goradh DNMT3a (100 μmol/l) agus DNMT3b (100 μmol/l) le γ-oryzanol, SAM (5 μmol/l) agus an tiúchan de poly dG·dC ag 37 ° C ar feadh 120 nóiméad. Rinneadh na measúnachtaí i gceathair-dhúbailte. Goradh próitéine asbhainte (0.75 mg/ml) le SAM (5 μmol/l), poly dI-dC (5 μg/ml), agus poly dG·dC (5 μg/ml) ag 40°C ar feadh 120 nóim, agus Tomhaiseadh foirmiú SAH.
Measúnacht gníomhaíochta receptor-γ a bhaineann le héastraigin
Rinneadh measúnú ar ghníomhaíocht fhrithbheartaíochta féideartha γ-oryzanol ar an receptor-γ a bhaineann le estrogen (ERRγ) ag baint úsáide as an gCóras Measúnachta Tuairisceoir Gáma-Choibhneasta estrogen Daonna (INDIGO Bioscience, State College, PA, USA) de réir phrótacal an mhonaróra. Go hachomair, nochtaíodh cealla tuairisceora mamaigh neamhdhaonna a léirigh ERRγ gníomhach go bunúsach do na tiúchain in iúl de gach cumaisc ar feadh 24 h trí chóip.
Blotting an Iarthair
Rinneadh é seo mar a thuairiscítear roimhe seo [20] le antasubstaintí i gcoinne D2R (1:500, coinín), iompróir dopamine (DAT; 1:500, coinín), tyrosine hydroxylase (TH; 1:1000, coinín) (AB5084P, AB1591P agus AB152, Merck Millipore, Billerica, MA, Stáit Aontaithe Mheiriceá), trasducer comhartha agus gníomhachtaithe trascríobh 3α (STAT3α; 1:1000, coinín), DNMT1 (1:1000, coinín), DNMT3a (1:1000, coinín) (uimhreacha 8768, 5032 agus 3598; Teicneolaíocht Comharthaíochta Cille, Tóiceo, an tSeapáin), DNMT3b (1 μg/ml, coinín), ERRγ (1:1000, coinín) agus β-actin (1:10,000, luch) (ab16049, ab128930 agus ab6276; Abcam, Cambridge, MA, SAM).
PCR fíor-ama cainníochtúil
Scrúdaíodh slonn géine mar a thuairiscítear roimhe seo [14]. normalaíodh leibhéil mRNA go Rn18s (18S rRNA). Tá achoimre ar na tacair primer a úsáidtear le haghaidh anailísí cainníochtúla fíor-ama PCR i dTábla ESM 2.
Anailís staitistiúil
Sloinntear sonraí mar mheán ± SEM. Baineadh úsáid as ANOVA aontreo agus bearta ANOVA arís agus arís eile agus tástálacha comparáide iolracha ina dhiaidh sin (modh Bonferroni-Dunn) nuair is infheidhme. Daltai t Baineadh úsáid as tástáil chun anailís a dhéanamh ar dhifríochtaí idir dhá ghrúpa. Measadh go raibh difríochtaí suntasacha ag p <0.05.
Torthaí
Laghdaigh cosc cógaseolaíochta ar DNMTanna ag 5-aza-dC an rogha saille aiste bia i lucha
I lucha a chothaigh an HFD, méadaíodh meitilation DNA sa réigiún tionscnóra D2R sa striatum go suntasach i gcomparáid le lucha a chothaíodh ar aiste bia chow (Fíor. (Fíor 1a).1a). Ar an láimh eile, is cosúil go raibh meitilation DNA hypothalamic i réigiún tionscnóra D2R níos airde ná sin sa striatum faoi aiste bia chow (p < 0.01) (Fíor. (Fíor 1a, 1a, f) agus níor athraíodh é ag an HFD (Fíor. (Fig.1f).1f). I lucha a chothaigh an HFD, normalaíodh an meitiliú DNA méadaithe i réigiún tionscnóra D2R sa striatum trí chóireáil le 5-aza-dC, coscaire DNMT cumhachtach (Fíor. (Fíor 1a).1a). I gcodarsnacht leis sin, níor athraíodh go mór meitilation DNA sa réigiún tionscnóra D2R sa hypothalamus trí chóireáil le 5-aza-dC (Fíor. (Fig.1f).1f). Sa striatum de lucha fireann 20 seachtaine d’aois a chothaigh an HFD ar feadh 12 sheachtain, tháinig laghdú suntasach ar leibhéil mRNA agus próitéine D2R (Fíor. (Fíor 1b, 1b, k, l). I gcodarsnacht leis sin, tá leibhéil gabhdóirí dopamine D1 (D1Rs, ionchódaithe ag Drd1), a ghníomhaíonn ar bhealach contrártha le D2Rs ar adenylyl cyclase agus comharthaíocht intracellular cAMP-idirghabhála, gan athrú (Fíor. (Fíor 1c).1c). Ina theannta sin, ní raibh aon athrú ar leibhéil na móilíní eile a bhaineann le comharthaíocht D2R, mar TH agus DAT ag an leibhéal mRNA agus / nó próitéin (Fíor. (Fíor 1d, 1d, e, k, m). Ar an láimh eile, níor tugadh faoi deara aon athruithe dealraitheacha sa hypothalamus, lena n-áirítear D2R (Fíor. (Fíor 1g–m).1g–m). Go háirithe, bhí leibhéil próitéin D2R agus TH sa hypothalamus i bhfad níos ísle ná iad siúd sa striatum (Fíor. (Fig.1l,1l, m), b'fhéidir a léiríonn an tábhacht choibhneasta a bhaineann le comharthaíocht gabhdóra dopamine i gcóras luaíochta na hinchinne i gcomparáid leis an hypothalamus.
Chun scrúdú a dhéanamh an n-athródh meitilation DNA i réigiún tionscnóra D2R an rogha maidir le saill chothaithe, rinneadh anailís ar iompraíocht chothaithe lucha cóireáilte 5-aza-dC. De réir mar a bhíothas ag súil leis, mhéadaigh 5-aza-dC go suntasach leibhéil mRNA agus próitéine do D2R i striatum lucha a chothaítear le HFD (Fíor. (Fíor 1b, 1b, k, l). Ar an láimh eile, ní raibh aon éifeacht ar leibhéil na Drd1, Th agus Slc6a3 (ionchódú DAT) sa striatum, nó ar leibhéil de Drd2, Dr1, Th agus Slc6a3 sa hypothalamus (Fig. (Fig.1c–e,1c–e, g–m). Cé gurbh fhearr le lucha cóireáilte feithicle an HFD, tháinig laghdú suntasach ar thosaíocht don HFD i lucha cóireáilte 5-aza-dC (88% de na luachanna do lucha cóireáilte le feithiclí) (Fíor. (Fíor 1n).1n). Mar thoradh air sin, laghdaigh cóireáil le 5-aza-dC an gnóthachan i meáchan coirp (Fíor. (Fíor 11o).
Laghdaíonn γ-oryzanol leibhéil DNMTanna i striatum lucha a chothaítear le HFD
Mar a thuairiscigh muid roimhe seo [14], mhaolaigh riarachán béil γ-oryzanol do lucha fireanna trí thomhas an rogha do HFD (93% de na luachanna do lucha atá cóireáilte le feithiclí) (Fíor. (Fíor 2a), 2a), as a dtagann caolú dealraitheach ar ardú meáchan coirp (Fíor. (Fíor 2b).2b). Dá bhrí sin rinneamar iniúchadh ar an tionchar a d'fhéadfadh a bheith ag γ-oryzanol ar mhodhnú epigenetic D2Rs sa striatum.
I mamaigh, tá trí DNMT móra—DNMT1, 3a agus 3b. Feidhmíonn DNMT1 meitilation DNA a chothabháil, agus tá ról ag DNMT3a agus 3b in éascú meitiliú DNA de novo [21]. Chun iniúchadh a dhéanamh ar an tionchar a d’fhéadfadh a bheith ag γ-oryzanol ar DNMTanna in vivo, rinneamar measúnú ar leibhéil DNMTanna in inchinn lucha a chothaítear le HFD. Cé nach raibh aon éifeacht ag an HFD per se ar leibhéil mRNA agus próitéine DNMTanna sa striatum nó sa hypothalamus, laghdaigh forlíonadh le γ-oryzanol leibhéil DNMTanna go suntasach sa striatum ach ní sa hypothalamus (Fíor. (Fig.2c–e,2c–e, g–i, k–n). Ardaíonn na sonraí seo an fhéidearthacht go bhféadfadh γ-oryzanol leibhéil DNMTanna a rialáil ar bhealach a bhaineann go sonrach le striatum. Ar an mbealach céanna, laghdaigh 5-aza-dC go suntasach leibhéil mRNA de DNMT3a agus 3b go tosaíochta sa striatum (ESM Fíor. 1a–d).
Ar bhonn staidéir roimhe seo a léirigh go raibh leibhéal mRNA DNMT1 rialaithe go dearfach, go páirteach ar a laghad, ag an receptor núicléach ERRγ [22], scrúdaigh muid an éifeacht a d'fhéadfadh a bheith ag γ-oryzanol ar ghníomhaíocht ERRγ. I gcealla mamaigh neamhdhaonna a léirigh ERRγ gníomhach go bunúsach, tháinig laghdú suntasach ar ghníomhaíocht ERRγ 4-hiodrocsa tamoxifen, agonist inbhéartach cumhachtach ERRγ. Díol suntais, laghdaigh γ-oryzanol gníomhaíocht ERRγ go páirteach (laghdú thart ar 40% ar an luach dúchasach) (Fíor. (Fíor 3a).3a). Rud atá tábhachtach, bhí ERRγ in iúl go mór sa striatum ach ní sa hypothalamus (Fíor. (Fíor 3b–d).3b–d). Murab ionann agus an staid don striatum, mhéadaigh γ-oryzanol leibhéil próitéine DNMT1 go suntasach ach amháin sa hypothalamus (Fíor. (Fíor 2k, 2k, l). D'fhéadfaí na torthaí seo a mhíniú, go páirteach ar a laghad, lenár gcinneadh go bhfuil STAT3α, rialtóir dearfach ar leibhéal DNMT1 [23], curtha in iúl go flúirseach sa hypothalamus ach ní sa striatum (Fíor. (Fíor 33e–g).
Chun measúnú breise a dhéanamh ar thionchar γ-oryzanol ar ghníomhaíocht DNMTanna in vivo, rinneadh meastóireacht ar fhoirmiú SAH, seachtháirge de mheitiliú DNA agus freisin coscaire cumhachtach DNMTanna, i lucha cóireáilte γ-oryzanol a chothaigh an HFD. Ní raibh aon athruithe suntasacha i bhfoirmiú SAH sa striatum nó sa hypothalamus idir lucha a chothaítear le HFD agus lucha a chothaítear le chow (Fíor. (Fig.2f,2f, j). Go suntasach, laghdaigh γ-oryzanol foirmiú SAH go suntasach sa striatum (Fíor. (Fíor 2f)2f) ach níl sé sa hypothalamus (Fíor. (Fíor 2j), 2j), ag moladh go bhféadfadh γ-oryzanol gníomhaíocht DNMTanna a shochtadh ar bhealach a bhaineann go sonrach le striatum i lucha a chothaítear le HFD.
Anailísí einsímeacha ar airíonna coisctheacha γ-oryzanol do DNMTanna in vitro
An chéad uair eile rinneamar measúnú ar thionchar γ-oryzanol ar ghníomhaíocht DNMTanna in vitro. Rinneadh measúnú ar chumas coisctheach γ-oryzanol, aigéad ferulic, 5-aza-dC, haloperidol (antagonist ionadaíoch D2R), quinpirole (agónaí D2R ionadaíoch) agus SAH i gcoinne DNMTanna. Mar rialú dearfach, mhaolaigh SAH gníomhaíochtaí DNMTanna go láidir ar bhealach dáileog-spleách (Fíor. (Fig.4a–f).4a–f). De réir mar a bhíothas ag súil leis, níor léirigh haloperidol agus quinpirole aon éifeacht ar ghníomhaíochtaí DNMTs (ESM Fíor. 2). Go suntasach, chuir γ-oryzanol bac suntasach ar ghníomhaíochtaí DNMT1 (IC50 = 3.2 μmol/l), 3a (IC50 = 22.3 μmol/l) agus 3b (uaschoisc 57%) (Fíor. (Fig.4d–f).4d–f). I gcodarsnacht leis sin, bhí gníomhaíocht choisctheach aigéad ferulic, meitibilít γ-oryzanol, i bhfad níos ísle ná gníomhaíocht γ-oryzanol (Fíor. (Fíor 44d–f).
Rinneamar imscrúdú breise ar airíonna coisctheacha γ-oryzanol ar DNMTanna. Rinneadh foirmiú SAH a thomhas chun measúnú a dhéanamh ar ghníomhaíocht choisctheach γ-oryzanol ar DNMTanna in vitro. Léiríonn sonraí ar fhoirmiú SAH le linn meitilation DNA trí mheán DNMT patrún sáithithe de chinéitic Michaelis-Menten maidir le láithreacht agus easpa γ-oryzanol (Fíor. (Fig.4g–i).4g–i). I meitilation DNA trí mheán DNMT1, léirigh anailís Eadie-Hofstee nár léirigh γ-oryzanol aon éifeachtaí ar an V max de fhoirmiú SAH (feithicil, 597 pmol/nóim; γ-oryzanol 2 μmol/l, 619 pmol/nóim; γ-oryzanol 20 μmol/l, 608 pmol/nóim), agus is cosúil gur mhéadaigh γ-oryzanol an K m (feithicil, 0.47 μg/ml; γ-oryzanol 2 μmol/l, 0.67 μg/ml; γ-oryzanol 20 μmol/l, 0.89 μg/ml) (Fíor. (Fíor 4j).4j). Tugann na torthaí seo le fios go gcuireann γ-oryzanol bac ar DNMT1 go páirteach ar a laghad ar bhealach iomaíoch. Ar an láimh eile, le haghaidh meitilation DNA DNMT3a- agus 3b-idirghabhála, laghdaigh γ-oryzanol an V max de fhoirmiú SAH (DNMT3a: feithicil, 85.3 pmol/nóim; γ-oryzanol 2 μmol/l, 63.1 pmol/nóim; γ-oryzanol 20 μmol/l, 42.5 pmol/nóim; DNMT3b: feithicil, 42.3/nim. -oryzanol 2 μmol/l; 28.0 pmol/nóim, γ-oryzanol 20 μmol/l, 15.0 pmol/nóim) agus, mar an gcéanna, an K m don imoibriú seo (DNMT3a: feithicil, 0.0086 μg/ml; γ-oryzanol 2 μmol/l, 0.0080 μg/ml; γ-oryzanol 20 μmol/l, 0.0058 μg/ml; DNMT3: feithicil, 0.0122 μmol, 2 μmol/ml; oryzanol 0.0097 μmol/l, 20 μg/ml; γ-oryzanol 0.0060 μmol/l, XNUMX μg/ml) (Fíor. (Fíor 4k, 4k, l). Tugann na torthaí seo le fios go gcuireann γ-oryzanol bac ar DNMT3a agus 3b go páirteach ar a laghad ar bhealach neamhiomaíoch.
Méadaíonn γ-oryzanol leibhéil D2R i striatum lucha a chothaítear le HFD
Ansin rinneamar tástáil ar an bhféidearthacht go méadódh γ-oryzanol ábhar striatal D2R trí chosc ar DNMTanna. I lucha a chothaítear le HFD, laghdaigh riarachán ó bhéal γ-oryzanol go suntasach meitilation DNA striatal i réigiún tionscnóra na D2Rs (Fíor. (Fíor 5a), 5a), cé nach ndearna sé é seo san hypothalamus (Fíor. (Fig.5f).5f). De réir na dtorthaí seo, méadaíodh leibhéil mRNA agus próitéine D2R go cómhalartach (Fíor. (Fíor 5b, 5b, g, k, l). Cosúil leis na sonraí ar chóireáil le 5-aza-dC (Fíor. (Fíor 1), 1), ní raibh aon éifeachtaí dealraitheach ar an RNA agus leibhéil próitéine de Drd1, Th agus Slc6a3 (DAT) sa striatum, agus gan aon tionchar ar leibhéil de Drd1, Th agus Slc6a3 sa hypothalamus (Fig. (Fig.5c–e,5c–e, h–k, m).
Léirigh staidéir roimhe seo go bhfuil leibhéil D2R agus DNMT1 á rialú ag strus ER agus athlasadh go páirteach ar a laghad trí NF-κB [17, 24, 25]. Dá bhrí sin scrúdaíomar leibhéil na ngéinte ER a bhaineann le strus agus athlasadh. Mar a léiríodh cheana [26], an léiriú HFD méadaithe de na géinte ionchódú TNF-α (Tnfa), próitéin chemoattractant monocyte–1 (MCP-1) (Ccl2), C/EBP próitéin homalógach (Gríscín), ER-locánta DNA 4 (ERdj4) (Damh9) agus an fhoirm spliced de phróitéin ceangailteach X-bhosca 1 (Xbp1s) sa hypothalamus ach ní sa striatum (Fíor. (Fíor 6).6). Go háirithe, laghdaigh forlíonadh an HFD le γ-oryzanol go suntasach an léiriú méadaithe de Ccl2, Gríscín, Damh9 agus Xbp1s go heisiach sa hypothalamus ach ní sa striatum (Fíor. (Fíor 66).
Plé
Is é príomhthoradh an staidéir seo ná go bhfeidhmíonn γ-oryzanol mar choscóir DNMT láidir i striatum na lucha, rud a mhaolaíonn, go páirteach ar a laghad, an rogha HFD trí mhodhnú epigenetic ar D2R striatal. I striatum ó lucha a chothaítear le HFD, tháinig laghdú suntasach ar leibhéil D2R, ach níor athraíodh leibhéil D1R, TH agus DAT (Fíor. (Fig.1b–e,1b–e, k–m). Tá na sonraí seo ag teacht leis an nóisean go bhfuil ról ríthábhachtach ag dírialáil D2R striatal sa bhraistint ar luaíocht bia nuair a bhíonn tú ar HFD, rud a fhágann go mbíonn ró-ídiú HFD in ainmhithe murtallacha ró-ídiú.3]. Sa staidéar reatha, mhéadaigh cóireáil lucha a chothaítear le HFD le 5-aza-dC go suntasach leibhéil striatal D2R (Fíor. (Fíor 1b, 1b, k, l) b’fhéidir trí laghdú ar leibhéal meitilation DNA sa réigiún tionscnóra D2R (Fíor. (Fíor 1a), 1a), agus dá bharr sin mhaolaigh sé an rogha maidir le saill chothaithe (Fíor. (Fíor 1n).1n). Tacaíonn an toradh seo freisin le ról ríthábhachtach na D2Rs striatal i mbraistint luach saothair bia agus tú ar HFD.
Léirigh ár measúnú in vitro go raibh an ghníomhaíocht choisctheach de γ-oryzanol i gcoinne DNMTanna níos láidre de réir dealraimh ná gníomhaíocht a mheitibilíte aigéid fheiriúil (Fíor. (Fig.4d–f),4d–f), ag moladh a thábhachtaí atá struchtúr iomlán γ-oryzanol dá ghníomh coisctheach ar DNMTanna. I lucha a chothaítear le HFD, tugann ár gcuid staidéir le fios, tar éis riarachán béil, go sroicheann γ-oryzanol an inchinn mar struchtúr iomlán agus go laghdaítear leibhéil agus gníomhaíochtaí DNMT go fabhrach sa striatum, le laghdú iarmhartach ar mheitiliú DNA sa réigiún tionscnóra de D2R sa striatum. Ina theannta sin, léirigh ár staidéir in vitro go ngníomhaíonn γ-oryzanol mar fhrithghníomhaí páirteach i gcoinne ERRγ, a fheidhmíonn go príomha mar rialtóir dearfach le haghaidh táirgeadh DNMT1 [22], agus dá bhrí sin laghdaigh gníomhaíocht DNMT1 (Fíor. (Fíor 3a).3a). Díol suntais, bhí ERRγ in iúl go mór sa striatum ach ní sa hypothalamus i lucha (Fíor. (Fíor 3b).3b). Tugann na sonraí seo le fios go bhfuil an cumas ag γ-oryzanol leibhéal mRNA DNMT1 a laghdú, go páirteach ar a laghad, trí chosc ar ERRγ. I gcodarsnacht le striatum, níor léirigh γ-oryzanol aon éifeacht ar leibhéal D2R i hypothalamus ó lucha a chothaítear le HFD (Fíor. (Fíor 5g, 5g, k, l).
Ar an láimh eile, léirigh muid gur mhéadaigh γ-oryzanol leibhéil DNMT1 go suntasach sa hypothalamus ach ní sa striatum (Fíor. (Fíor 2k, 2k, l). Tá sé léirithe go méadaíonn STAT3 ábhar DNMT1 i gcealla T-lymphoma urchóideacha [23]. Go háirithe, léirigh muid roimhe seo gur mhéadaigh γ-oryzanol go suntasach fosfarylation STAT3 spreagtha leptin i hypothalamus ó lucha a chothaítear le HFD [14]. Ba chóir a thabhairt faoi deara freisin go raibh STAT3α in iúl go substaintiúil sa hypothalamus ach ní sa striatum i lucha (Fíor. (Fíor 3e–g).3e–g). Meallann na sonraí seo dúinn tuairimíocht a dhéanamh go bhféadfaí an difríocht dealraitheach in éifeacht γ-oryzanol ar leibhéil DNMT1 idir an hypothalamus agus an striatum a chur i leith, go páirteach ar a laghad, le hábhar réigiún-shonrach STAT3α agus ERRγ in inchinn na lucha ( Fig. (Fíor 3b–g).3b–g). I dteannta a chéile, is cosúil go bhfuil patrún cómhalartach léirithe ERRγ agus STAT3α idir an striatum agus an hypothalamus i lucha. Ar bhonn ár dtorthaí, tá sé réasúnta tuairimíocht a dhéanamh, mar sin, i striatum, áit a bhfuil táirgeadh ERRγ flúirseach, go bhféadfadh γ-oryzanol leibhéal mRNA agus gníomhaíocht einsíme DNMT1 a laghdú go fabhrach mar rialtóir diúltach ERRγ. I gcodarsnacht leis sin, sa hypothalamus, áit a bhfuil táirgeadh STAT3α ceannasach, féadfaidh γ-oryzanol leibhéil DNMT1 a mhéadú go fabhrach.
Léirigh staidéar le déanaí go ndéanann maolú ar chomharthaíocht striatal D2R a tharlódh de bharr HFD dírialú ar iompar beathaithe [3], ag moladh an tábhacht a d’fhéadfadh a bheith leis an gcosc ar DNMTanna striatal chun otracht a chóireáil. Ar an láimh eile, léirigh staidéar roimhe seo an fhéidearthacht go bhféadfadh stádas meitilation DNA na géine receptor melanocortin 4 arna shloinneadh i núicléis hypothalamic ar leith foirmeacha trasghlúine otracht a mhodhnú i lucha buí inmharthana agouti [27]. Cé go bhfuil gá le tuilleadh staidéir chun na meicníochtaí bunúsacha a shoiléiriú, tugann na staidéir seo le fios an tábhacht a bhaineann le meitiliú DNA a bhaineann go sonrach le fíocháin, géine agus seicheamh i bpaitifiseolaíocht an otracht a tharchuirtear le HFD.
Thuairiscigh muid le déanaí gur mhéadaigh HFD an leibhéal D2R sna hoileáin pancreatacha de lucha [17, 24]. Is dócha go ndéantar méadú den sórt sin a idirghabháil, go páirteach ar a laghad, ag strus ER agus athlasadh trí NF-κB, toisc go bhfuil roinnt gnéithe atá freagrach as NF-κB i réigiún tionscnóra D2R [17, 24]. Ina theannta sin, léirigh staidéar le déanaí go n-ardóidh TNF-α agus IL-1β leibhéal agus gníomhaíocht DNMT1 i bhfíochán saille ó lucha a chothaítear le HFD [25]. Rud atá tábhachtach, léirigh an staidéar reatha gur spreag HFD strus ER agus athlasadh go tosaíocht sa hypothalamus ach ní sa striatum (Fíor. (Fíor 6).6). Ní mór fanacht le himscrúdú breise ar mheicníochtaí doimhne de mheitiliú agus dímheitiliú DNA fíocháin-, réigiún-, agus suíomh-shonrach inár bparadigm turgnamhach.
In éineacht lenár dtuarascáil roimhe seo a thaispeánann go maolaíonn γ-oryzanol an rogha do HFD trí rialáil hypothalamic ar strus ER i lucha [14], is ionann γ-oryzanol freisin agus airí uathúil a bhaineann le feabhas a chur ar dhírialáil héadónach agus meitibileach ar iompar beathaithe. Toisc go bhfuil sé ar eolas go bhfuil drochthionchar criticiúil ag baint le roinnt drugaí antaibheathach a forbraíodh.8], táthar ag súil le cur chuige nádúrtha bia-bhunaithe i dtreo chóras luaíochta na hinchinne chun siondróm otracht-diaibéiteas a chóireáil go sábháilte [16]. Sa paradigm seo, is iarrthóir tuar dóchais inti antaibheathach é γ-oryzanol a bhfuil maoin shainiúil aige de bheith ina mhodhnóir epigenetic.
Admhálacha
Táimid buíoch de S. Okamoto (Ollscoil an Ryukyus, an tSeapáin) as athbhreithniú a dhéanamh ar an lámhscríbhinn. Gabhaimid buíochas le M. Hirata, H. Kaneshiro, I. Asato agus C. Noguchi (Ollscoil an Ryukyus, an tSeapáin) as cúnamh rúnaíochta.
Giorrúcháin
| 5-aza-dC | 5-aza-2′-déocsaictídín |
| D1R | Gabhdóir dopamine D1 |
| D2R | Gabhdóir dopamine D2 |
| DAT | Dopamine iompróir |
| DNMT | Meitiltransferase DNA |
| ER | Luch endoplasmic |
| Err | Gabhdóir a bhaineann le héastraigin |
| HFD | Aiste bia ardmhéathrais |
| SAH | S-Adenosyl-l-homocysteine |
| Sam | S- meitiainín adenosyl |
| STAT3α | Trasduchtóir comhartha agus gníomhaí trascríobh 3α |
| TH | Hidroxylase tyrosine |
nótaí
Infhaighteacht sonraí
Tá tacair sonraí a ghintear agus/nó a ndearnadh anailís orthu le linn an staidéir reatha ar fáil ón údar comhfhreagrach ar iarratais réasúnacha.
Maoiniú
Thacaigh Deontais i gCabhair ó Chumann na Seapáine um Chur Chun Cinn na hEolaíochta (JSPS; Uimhreacha Deontais KAKENHI 15K19520 agus 24591338), an Chomhairle um Eolaíocht, Teicneolaíocht agus Nuálaíocht (CSTI), an Clár um Chur Chun Cinn na Nuálaíochta Straitéisí Tras-Aireachta leis an obair seo i bpáirt. (SIP) ‘Teicneolaíochtaí chun talmhaíocht, foraoiseacht agus iascach den chéad ghlúin eile a chruthú’, Fondúireacht Lotte, Fondúireacht na Seapáine um Einsímeolaíocht Fheidhmeach, an Eagraíocht um Fhorbairt Fuinnimh Nua agus Teicneolaíochta Tionscail (NEDO), an Tionscadal um Chruthú Líonra Eolaíochta Beatha (Réimse Cógaisíochta ) (Okinawa Prefecture, an tSeapáin) agus an Tionscadal um Chur Chun Cinn um Chnuasú Leighis de Okinawa Prefecture, an tSeapáin, mar aon le deontas ón Okinawa Prefecture chun ard-leigheas a chur chun cinn (Okinawa Prefecture, an tSeapáin).
Dualgas leasa
Dearbhaíonn na húdair nach bhfuil aon déthoiseach spéise ag baint leis an lámhscríbhinn seo.
Ráiteas ranníocaíochta
Dhear CK agus HM an taighde. Rinne CK agus TK na turgnaimh agus rinne siad anailís ar na sonraí. Chuir TK, CS-O, CT, MT, MM agus KA le léirmhíniú sonraí. Scríobh CK agus HM an lámhscríbhinn. Chuir na húdair go léir le léirmhíniú sonraí. Ghlac na húdair go léir páirt in athbhreithniú na lámhscríbhinne agus cheadaigh siad a leagan deiridh. Is é HM ráthóir na hoibre seo, bhí rochtain iomlán aige ar na sonraí go léir agus glacann sé freagracht iomlán as sláine na sonraí agus as cruinneas na hanailíse sonraí.
Nótaí nótaí
Ábhar forlíontach leictreonach
Sa leagan ar líne den alt seo (doi:10.1007/s00125-017-4305-4) tá ábhar forlíontach piarmheasúnaithe ach nach bhfuil eagarthóireacht déanta air, atá ar fáil d’úsáideoirí údaraithe.
tagairtí
;