GentiopicrosideはNuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2の活性化を介して酸化ストレスと脂質蓄積を緩和する

Gentiopicroside Ameliorates Oxidative Stress and Lipid Accumulation through Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2 Activation.

• Meiyu Jin
• Haihua Feng
• Yue Wang
• Siru Yan
• Bingyu Shen
• Zheng Li
• Haiyan Qin
• Qi Wang
• Jinxia Li
• Guowen Liu

抄録

核内因子赤血球2関連因子2（Nrf2）の活性化は、酸化ストレスや脂質のホメオスタシスを調節することで、非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）の緩和に密接に関係しています。Gentiopicroside（GPS）は、ゲンチアナ科のイリドイド配糖体であり、抗炎症作用、抗酸化作用を有する。しかし、遊離脂肪酸（FFA-）誘導HepG2細胞やチロキサポール（Ty-）誘導高脂血症マウスでは、脂質蓄積や酸化損傷に対するGPSの保護効果は十分に検討されていません。本研究では、GPS が FFA 誘導 HepG2 細胞および Ty 誘導高脂血症マウスモデルに対して保護効果を発揮するメカニズムを調べるために、細胞計数法、Oil Red O 染色法、ウエスタンブロッティング法、核・細胞質蛋白質抽出法、生化学的指標法を用いた。この論文では、GPSが効果的に脂肪沈着を減らし、TGをダウンレギュレーションし、FFA誘発HepG2細胞の核Nrf2を活性化し、細胞の生存率を高めることによってNAFLDを緩和することができることを示しています。一方、GPSは、ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）/AKTシグナル伝達経路、Nrf2抗酸化経路、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体（PPAR）、およびHepG2細胞とTy処理マウスのFFA刺激脂質蓄積におけるステロール調節因子結合タンパク質-1c（SREBP-1c）の発現を有意に制御した。興味深いことに、PI3K/AKT 阻害剤（LY294002）は、FFA 刺激を受けた HepG2 細胞において、Nrf2 抗酸化経路である PPAR の発現を著しく増加させ、SREBP-1c の発現を低下させたことを明らかにした。これらの理由から、Nrf2の欠失は、FFA刺激HepG2細胞およびTy処理マウスにおいて、Nrf2抗酸化経路、PPAR活性化およびSREBP-1c不活性化に対するGPSの保護効果を失う可能性があることを見出した。GPS処理は、Ty誘発Nrf2マウスの異常な脂質生成と抗酸化酵素には影響を与えなかった。本研究は、GPSがNrf2抗酸化経路のアップレギュレーションを介して酸化損傷や脂質蓄積を緩和することで、NAFLDの治療に有用である可能性があるという新たな説明を与えている。

The activation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) is closely related to the alleviation of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) by regulating oxidative stress and lipid homeostasis. Gentiopicroside (GPS), an iridoid glycoside found in the Gentianaceae, possesses anti-inflammatory and antioxidant effects. However, the protective effects of GPS on lipid accumulation and oxidative damage have not been investigated thoroughly in free fatty acid- (FFA-) induced HepG2 cells and tyloxapol- (Ty-) induced hyperlipidemia mice. Cell counting kit-8 assays, Oil Red O staining, Western blotting analysis, extraction of nuclear and cytosolic proteins, and biochemical index assay were employed to explore the mechanisms by which GPS exerts a protective effect on FFA-induced HepG2 cells and Ty-induced hyperlipidemia mouse model. This paper demonstrates that GPS could effectively alleviate NAFLD by elevating cell viability, reducing fatty deposition, downregulating TG, and activating nucleus Nrf2 in FFA-induced HepG2 cells. Meanwhile, GPS significantly regulated the activation of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/AKT signaling pathway, Nrf2 antioxidant pathway, peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR), and GPS-inhibited sterol regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1c) expression in FFA-stimulated lipid accumulation of HepG2 cells and Ty-treated mice. Interestingly, we highlight that PI3K/AKT inhibitor (LY294002) markedly increased the expression of Nrf2 antioxidant pathway, PPAR, and downregulated SREBP-1c in FFA-stimulated HepG2 cells. For these reasons, we found that the deletion of Nrf2 could lose the protective effects of GPS on the Nrf2 antioxidant pathway and PPAR activation and SREBP-1c inactivation in FFA-stimulated HepG2 cells and Ty-treated mice. GPS treatment had no effect on abnormal lipogenesis and antioxidant enzymes in Ty-induced Nrf2 mice. This work gives a new explanation that GPS may be a useful therapeutic strategy for NAFLD through upregulation of the Nrf2 antioxidant pathway, which can alleviate oxidative damage and lipid accumulation.

Copyright © 2020 Meiyu Jin et al.