该成果以“Patrinoside and Patrinoside A from Patrinia scabiosaefolia Improve Insulin Resistance by Inhibiting NF-κB, MAPK Pathways and Oxidative Stress in RAW264.7 and 3T3-L1 Cells”为题发表于中科院二区期刊Oxidative Medicine and Cellular Longevity杂志(IF 7.310)。
胰岛素抵抗（IR）是2型糖尿病（T2DM）的主要生理病理基础，IR的发生十分复杂，其机制现在还未具体阐明。大量研究表明，IR与炎症、氧化应激密切相关。黄花败酱为（Patrinia scabiosaefolia Fisch）败酱科（Valerianaceae）败酱属（Patrainia Juss.）多年生草本植物，是一种传统的药食两用植物，具有消炎、解毒、抗菌、镇静及解痉等功效。课题组前期从黄花败酱中分离鉴定的化合物patrinoside和patrinoside A能够通过激活PI-3K/Akt胰岛素信号通路来改善IR。为了进一步探讨patrinoside和patrinoside A改善IR的机制是否与抗炎活性有关，我们采用LPS诱导的RAW264.7和TNF-α诱导的3T3-L1细胞的胰岛素抵抗，评价其改善胰岛素抵抗的作用机制。
图1. Patrinoside 和 patrinoside A 的化学结构
1. Patrinoside和patrinoside A对RAW264.7细胞炎症的影响
1.1 NO及iNOS的检测
NO作为一种促炎介质，在炎症的发生发展中起着重要的作用，其分泌受iNOS的调控。Patrinoside和patrinoside A均可显著抑制LPS诱导的RAW264.7细胞NO的释放及iNOS蛋白表达和mRNA的转录水平。
图2. Patrinoside（A、C、E）和patrinoside A（B、D、F）对LPS诱导的RAW264.7细胞NO产生、iNOS蛋白表达和mRNA转录的影响
1.2 炎性因子的检测
TNF-α和IL-6作为重要的促炎因子，在一定程度上可反映炎症反应的程度。Patrinoside和patrinoside A能够显著抑制LPS诱导的RAW264.7细胞TNF-α和IL-6的分泌及转录水平。
图3. Patrinoside 和 patrinoside A对LPS诱导的RAW264.7细胞IL-6和TNF-α产生及mRNA表达的影响
1.3 NF-κB和MAPK通路的检测
为进一步明确patrinoside和patrinoside A的抗炎机制，采用Western Blot法检测其对NF-κB和MAPK信号通路的影响。结果表明，patrinoside和patrinoside A均可不同程度的抑制LPS诱导的RAW264.7细胞NF-κB和MAPK的激活。
图4. Patrinoside 和 patrinoside A对LPS诱导的RAW264.7细胞NF-κB（A-B）和MAPK（C-D）信号通路的影响
2. ROS的检测
LPS刺激之后，会使巨噬细胞产生大量的ROS从而发生氧化应激损伤。而patrinoside和patrinoside A均能降低LPS引起细胞内ROS水平的上升。
图5. Patrinoside 和 patrinoside A对LPS诱导的RAW264.7细胞的ROS影响
3. Patrinoside和patrinoside A对3T3-L1脂肪细胞炎症的影响
3.1 炎性因子的检测
采用ELISA和qRT-PCR法检测patrinoside和patrinoside A对TNF-α诱导的脂肪细胞中炎性因子的分泌及其mRNA转录的影响，结果表明，patrinoside和patrinoside A均可显著降低IL-6和MCP-1的分泌水平，同时能够抑制IL-6、MCP-1和MCP-1α的mRNA的转录。
图6. Patrinoside 和 patrinoside A对TNF-α诱导的3T3-L1细胞因子产生和mRNA表达影响
3.2 NF-κB和MAPK通路的检测
炎症因子的分泌受炎症通路的调控，因此进一步检测了patrinoside和patrinoside A对TNF-α诱导的脂肪细胞的NF-κB和MAPK的影响。结果表明，patrinoside和patrinoside A对NF-κB及MAPK通路中的关键蛋白均有抑制作用，即其可能通过抑制炎症通路的激活来改善脂肪细胞的胰岛素抵抗炎症。
图7. Patrinoside 和 patrinoside A对TNF-α诱导的3T3-L1细胞NF-κB (A-B) and MAPK (C-D) 信号通路的影响
4. 巨噬细胞浸润脂肪细胞的检测
脂肪组织中过量的炎症因子和趋化因子会促使巨噬细胞浸润脂肪组织，进一步采用Transwell小室观察patrinoside和patrinoside A对巨噬细胞向脂肪细胞迁移的影响。结果表明，patrinoside和patrinoside A可抑制LPS诱导的巨噬细胞向脂肪细胞的迁移，同时，其也可抑制巨噬细胞向TNF-α诱导的脂肪细胞的浸润。结合炎性因子的检测结果，推测patrinoside和patrinoside A可能是通过抑制细胞因子IL-6、MCP-1和MIP-1α的转录水平，进而抑制其分泌，从而抑制RAW264.7细胞向脂肪细胞的浸润，最终改善脂肪细胞的炎症反应。
图8. Patrinoside 和 patrinoside A对RAW264.7细胞向3T3-L1脂肪细胞迁移的影响
综上所述，patrinoside和patrinoside A可以抑制炎性巨噬细胞和脂肪细胞中NF-κB和MAPK通路的激活，减少炎症因子的转录和分泌，从而抑制巨噬细胞浸润脂肪细胞，进而减少脂肪细胞炎症，最终改善IR。此外，patrinoside和patrinoside A也下调了ROS的水平。这些结果表明，patrinoside和patrinoside A可以通过多种途径改善IR。