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皮脂腺是雄激素的来源和目标组织,皮脂腺中产生脱氢表雄酮,经过一系列的酶催化转化为最活跃的睾酮和5α-双氢睾酮,他们能够刺激脂质的合成以及皮脂腺细胞的增殖分化。尼罗红(Nile Red)是一种亲脂性的荧光染料,能够与细胞内的中性脂质(如甘油三酯)结合并发出荧光。其荧光强度与细胞内的脂质含量成正比,因此可以通过荧光显微镜观察检测细胞内的脂质含量。
皮脂腺细胞的脂质合成需要细胞内相关脂质基因表达的激活。固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element binding protein, SREBP)介导的脂质代谢通路是研究脂质代谢调控机制的首要环节,其中SREBP是脂质代谢通路中的关键调控因子,调控外源脂质的摄入和内部脂质合成等过程。SREBP-1C属于SREBP家族,是脂质代谢信号转导的关键调节因子。脂滴包被蛋白(PLIN)家族成员之一的PLIN2,也称为脂肪分化相关蛋白,参与脂质代谢并影响脂肪沉积。在皮脂腺细胞中,PLIN2可能通过影响脂质的合成与分解代谢,进而对皮脂分泌产生调控作用。PPARγ(过氧化物酶体增殖激活受体γ)在皮肤生理学中扮演着重要角色,尤其是在皮脂分泌和炎症反应的调控中。PPARγ通过靶向LPL(脂蛋白脂酶)、ANGTPL4(血管生成素相关蛋白4)和CIDEC(细胞死亡诱导因子C)等基因,促进脂肪细胞的自我更新。PPARγ和C/EBPα通过正反馈形式的相互调控促进下游脂肪分化相关蛋白的表达水平,也包括脂肪合成相关基因的转录。此外,PPARγ激活可以提升脂肪细胞和肝细胞中周脂素(PLIN)基因的表达水平,这对于脂滴(LD)的形成至关重要。周脂素的表达量可以决定脂滴的丰富性。有研究证明,激活PPARγ可以促进PLIN1、PLIN2和PLIN3 mRNA的表达,同时上调甘油-3磷酸酰基转移酶(Gpat)和二酰基甘油酰基转移酶(Dgat)的表达水平,进而促进甘油三酯(TAG)合成与脂滴(LD)形成。脂肪酸合成酶(FAS)是脂肪酸合成的关键酶,负责将乙酰辅酶A(Acetyl-CoA)和丙二酰辅酶A(Malonyl-CoA)合成脂肪酸。ACACA(乙酰辅酶A羧化酶A,ACC)是脂肪酸合成途径中的一个关键酶,它催化脂肪酸生物合成的第一步反应,即乙酰辅酶A转化为丙二酸单酰辅酶A。硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)负责将饱和脂肪酸转化为单不饱和脂肪酸,是脂肪酸去饱和的关键酶。
图1.参与脂质合成的关键基因
脂质合成是皮脂腺细胞分化的终末指标,瘦素、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、胰岛素和TNF-α等细胞因子参与调节其脂质合成,成为寻常痤疮发生的重要致病因子。胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)是一种在细胞增殖、分化、转化中发挥作用的跨膜受体。它与皮脂腺细胞分泌油脂的作用相关,它可以影响细胞的增殖和分化,这些过程也与皮脂腺细胞的功能相关。IGF-1R的激活可以通过特定的信号传导路径,如MAPK和PI3K/AKT,促进细胞增殖和生长,这可能间接增加皮脂细胞的油脂产生。此外,IGF-1R信号通路在一些皮肤病的发展中也起作用,例如痤疮和银屑病,这些疾病与皮脂腺的过度活跃有关。在这些情况下,IGF-1R的激活可能导致皮脂腺细胞的过度增殖和油脂产生,从而加剧皮肤病症状。
图2.IGF-1影响痤疮发生的分子机制
在皮肤中,5α还原酶是皮肤油脂分泌的一个关键限速酶,主要负责将睾酮转化为双氢睾酮(DHT),后者是一种更强力的雄激素,具体传导路径如图3所示。双氢睾酮(DHT)在皮脂腺内积累到较高水平时,它会引发皮脂腺细胞的一系列病理变化。这种变化会促使皮脂腺细胞过度活跃,导致它们分泌出过多的油脂。因此,通过降低或抑制5α还原酶的活性或表达量,可以有效地减少皮脂腺的油脂分泌量。换句话说,调控5α还原酶是控制皮脂过度分泌的一种策略,有助于缓解与皮脂分泌过多相关的问题。
图3.人5α-还原酶在皮肤油脂分泌过程中的作用
因此,本实验拟通过利用DHT诱导人皮脂腺细胞活化模型,通过尼罗红染色法检测人皮脂腺细胞脂质的积累,通过RT-QPCR检测人皮脂腺细胞内脂质代谢相关基因表达量(PPARγ、SREBP-1C、IGF-1R、PLIN2、FAS、SCD和ACC),通过理化方法检测5α-还原酶抑制率,多维度评价样品样品是否具有控油功效。
尼罗红染色检测细胞脂质积累
RT-QPCR检测脂质代谢相关基因(PPARγ, SREBP-1C, IGF-1R, PLIN2, FAS, SCD, ACC)表达量
5α-还原酶抑制率检测
图1.5α-还原酶抑制率柱形图
与空白对照组比,***p<0.001
图2.PPARγ基因相对表达量柱形图
与模型对照组比,*p<0.05,**p<0.01
图3.SREBP-1C基因相对表达量柱形图
与模型对照组比,*p<0.05,**p<0.01
图4.SCD基因相对表达量柱形图
与模型对照组比,**p<0.01
图5.平均荧光强度典型图
根据测试结果,与正常对照组比,模型对照组的平均荧光强度显著增强,PPARγ,SREBP-1C,SCD等基因相对表达量显著上调,说明本次刺激条件有效;
与模型对照组比,阳性对照组的平均荧光强度显著减弱,PPARγ,SREBP-1C,SCD等基因相对表达量显著下调,说明本实验有效且可靠。
与空白对照组比,阳性对照组的5α-还原酶抑制率显著上升,本实验有效且可靠。
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