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为探究 CM - exo 是否通过抑制线粒体复合物 I 途径调节肝细胞葡萄糖代谢,作者[第一作者单位] 研究人员开展相关研究。结果表明 CM - exo 可调节葡萄糖代谢,减少糖异生、增加糖原合成。这为糖尿病辅助治疗提供科学依据,值得科研读者一读。
在医学和生命科学的研究领域中,骆驼奶一直是个备受关注的 “神奇宝贝”。人们早就发现,骆驼奶似乎有一种特殊的本领 —— 能够降低血糖。你瞧,不管是在人类身上,还是动物实验里,骆驼奶都展现出了明显的降糖效果。科学家们开始深入研究骆驼奶里的各种成分,像骆驼奶中的肽,能通过调节肠道菌群和代谢物来降低血糖;骆驼奶乳铁蛋白,能激活胰岛素受体和相关下游通路来发挥降糖作用;还有骆驼奶蛋白水解物,也具有抗高血糖的效果。
不过,在骆驼奶众多的成分里,有个 “小家伙” 引起了科学家们特别的兴趣,那就是骆驼奶外泌体(CM - exo)。外泌体是广泛存在于生物体液中的 “小包裹”,别看它个头小,作用可不小。动物奶中的外泌体在治疗人类疾病方面有着独特的效果,比如牛奶外泌体能预防和治疗肠道疾病,牛初乳外泌体能促进毛发生长,牛牛奶外泌体还能缓解心脏纤维化、增强心脏功能呢。但是,对于骆驼奶外泌体的抗糖尿病作用,相关的研究却少之又少。
之前,有研究人员对用 CM - exo 处理过的 L6 细胞进行了 RNA 测序,发现一些基因的转录水平下降了,经过分析,这些基因和线粒体复合物 I 密切相关。于是,他们大胆猜测,CM - exo 可能像二甲双胍一样,通过抑制线粒体复合物 I 来调节葡萄糖代谢。可是,这个猜测一直没有得到其他实验的验证。这就好比是在探索宝藏的路上,发现了一条可能通向宝藏的线索,但还没有真正沿着这条线索找到宝藏。
为了揭开这个谜团,作者[第一作者单位] 的研究人员决心深入探索。他们的研究成果发表在了《BMC Veterinary Research》期刊上,论文的题目是《Camel milk exosomes regulate glucose metabolism in hepatocytes by inhibiting mitochondrial complex I pathway》 。经过一系列的研究,他们得出了一个重要的结论:CM - exo 可以通过抑制肝细胞中线粒体复合物 I 的活性,来调节葡萄糖代谢,减少糖异生(简单来说,就是身体把一些非糖物质转化为葡萄糖的过程),增加糖原合成(糖原是身体储存葡萄糖的一种形式)。这个结论就像是找到了打开糖尿病治疗新大门的钥匙,为糖尿病的治疗和研究提供了新的方向。
在这项研究中,研究人员用到了几个关键的技术方法。首先,他们从新鲜的骆驼奶里提取出了外泌体,并且通过透射电子显微镜和蛋白质免疫印迹(WB)技术来鉴定这些外泌体,看看它们是不是真的是 CM - exo。接着,利用细胞计数试剂盒 - 8(CCK - 8)检测 CM - exo 对 AML12 细胞活力的影响。还使用了各种检测试剂盒,比如葡萄糖氧化酶活性检测试剂盒、乳酸检测试剂盒、葡萄糖含量检测试剂盒等,来测定细胞培养过程中的葡萄糖消耗、乳酸释放、细胞内葡萄糖含量等指标。另外,蛋白质免疫印迹技术再次 “登场”,用来检测相关蛋白的表达水平。最后,通过统计学分析来判断实验结果是否具有显著性差异。
下面,我们来详细看看研究的结果。
1. CM - exo 的鉴定
研究人员通过透射电子显微镜观察发现,用 Umibio 外泌体提取试剂盒提取的 CM - exo 直径在 30 到 150nm 之间,就像一个个小小的 “纳米球”。而且,通过 WB 检测证实,这些提取出来的 CM - exo 带有外泌体的标记蛋白 TSG101 和 CD81,这就像是给 CM - exo 贴上了 “正宗” 的标签,证明它们就是研究人员想要的 CM - exo。
2. 不同浓度 CM - exo 对细胞活力的影响
研究人员用不同浓度的 CM - exo 处理 AML12 细胞,然后用 CCK - 8 法来检测细胞活力。结果发现,当 CM - exo 浓度在 6、12 和 18ng/μL 时,处理 24 小时后,细胞活力没有明显变化;但当浓度达到 24 和 30ng/μL 时,细胞活力显著下降。在 48 小时的实验中,12 和 18ng/μL 的 CM - exo 也会明显降低细胞活力。所以,后续的实验就选择了 0、6、12 和 18ng/μL 的 CM - exo 处理细胞 24 小时来进行。
3. CM - exo 促进肝细胞葡萄糖消耗和乳酸释放
利用葡萄糖消耗和乳酸释放检测实验,研究人员发现,12 和 18ng/μL 的 CM - exo 处理 AML12 细胞 24 小时后,细胞的葡萄糖消耗明显增加,乳酸释放也显著增多。这说明 CM - exo 能让肝细胞 “吃掉” 更多的葡萄糖,同时产生更多的乳酸,就好像给肝细胞注入了一股 “活力剂”,让它们在处理葡萄糖方面变得更加 “积极”。
4. CM - exo 降低肝细胞葡萄糖含量
检测细胞内葡萄糖含量的实验结果显示,12 和 18ng/μL 的 CM - exo 处理 24 小时后,AML12 细胞内的葡萄糖含量明显下降。这表明 CM - exo 不仅能让肝细胞消耗更多葡萄糖,还能减少细胞内葡萄糖的 “库存”,进一步证明了它对葡萄糖代谢的调节作用。
5. CM - exo 抑制肝细胞中复合物 I 和 ATP 合成
研究人员检测了细胞内复合物 I 的活性和 ATP 含量,发现 6、12 和 18ng/μL 的 CM - exo 能显著降低复合物 I 的活性,12 和 18ng/μL 的 CM - exo 还能明显减少 ATP 的含量。这说明 CM - exo 就像一个 “小刹车”,抑制了线粒体复合物 I 的活性,进而影响了 ATP 的合成,让细胞的能量生产过程发生了变化。
6. CM - exo 增加 NADH 含量,降低 NAD?含量和 NAD?/NADH 比值
在检测 NADH 和 NAD?水平的实验中,研究人员发现,12 和 18ng/μL 的 CM - exo 处理后,细胞内 NADH 的含量明显增加,NAD?的含量显著下降,NAD?/NADH 比值也大幅降低。这进一步表明 CM - exo 对细胞内的能量代谢产生了重要影响,改变了细胞内的氧化还原状态。
7. AMPK 被 CM - exo 激活
通过蛋白质免疫印迹检测 AMPK 和 p - AMPK 的表达,研究人员发现,6、12 和 18ng/μL 的 CM - exo 处理后,p - AMPK/AMPK 的比值显著增加。这意味着 CM - exo 能够激活 AMPK,就像按下了细胞内的一个 “开关”,启动了一系列和葡萄糖代谢相关的反应。
8. CM - exo 抑制 TET3、HNF4α - P2、PEPCK 和 G6PC 的蛋白质表达
利用蛋白质免疫印迹技术检测相关蛋白表达,结果显示 CM - exo 能显著降低 TET3、HNF4α - P2、PEPCK 和 G6PC 的蛋白质表达。这表明 CM - exo 可以通过抑制这些蛋白的表达,来减少糖异生过程,降低细胞内葡萄糖的产生。
9. CM - exo 增加糖原含量和 p - GSK3β 蛋白表达
检测糖原含量和相关蛋白表达发现,6、12 和 18ng/μL 的 CM - exo 处理后,AML12 细胞的糖原含量明显增加,p - GSK3β/GSK3β 的比值也显著上升。这说明 CM - exo 不仅能减少糖异生,还能促进糖原合成,让肝细胞把多余的葡萄糖储存起来,维持身体的葡萄糖平衡。
综合这些研究结果,研究人员在讨论部分进行了深入的分析。他们发现,CM - exo 浓度高于 24ng/μL 时会降低细胞活力,推测可能是影响了细胞的有氧代谢。而且,CM - exo 对细胞葡萄糖代谢的调节作用和很多抗糖尿病药物类似,比如二甲双胍。二甲双胍就是通过抑制线粒体复合物 I 来激活 AMPK,从而抑制肝糖异生。CM - exo 也有类似的效果,它抑制线粒体复合物 I 的活性,导致 ATP 合成减少,激活了 AMPK,进而减少了糖异生,增加了糖原合成。同时,研究人员还发现,CM - exo 里可能含有 let - 7i,它能抑制 TET3 的表达,进而降低 HNF4α - P2、PEPCK 和 G6PC 的表达,这也进一步解释了 CM - exo 抑制糖异生的机制。
这项研究的意义重大。它首次在体外证明了 CM - exo 可以通过抑制线粒体复合物 I 的活性来调节肝细胞的葡萄糖代谢,这为糖尿病的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。虽然目前只是在细胞水平上的研究,但为后续在动物模型和临床研究方面奠定了坚实的基础。未来,研究人员可以进一步用 2 型糖尿病小鼠来验证 CM - exo 的作用机制,还可以深入研究 CM - exo 里到底是哪些物质或微小 RNA(miRNA)在抑制复合物 I 的活性,这将有助于开发出更有效的糖尿病治疗方法或辅助治疗手段,为广大糖尿病患者带来新的希望。