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.2012年2月3日；148(3):421-33.
doi:10.1016/j.cell.2012.01.017。

白藜芦醇通过抑制cAMP磷酸二酯酶改善衰老相关代谢表型

宋骏公园 1, 法亚兹·艾哈迈德, 安德鲁·菲尔普, 基思·巴尔, 蒂尚·威廉姆斯, 罗海滨, 柯恒明, 霍尔格·雷曼, 罗纳德·陶西格, 亚历山德拉·L·布朗, Myung K Kim先生, 迈克尔·A·比文, 亚历克斯·B·伯金, 文森特·曼加尼埃洛, 周杰伦·H·钟
附属公司

白藜芦醇通过抑制cAMP磷酸二酯酶改善衰老相关代谢表型

宋俊公园等。 单元格. .

摘要

白藜芦醇是红酒中的一种多酚，据报道，它是一种具有潜在抗衰老和抗糖尿病特性的热量限制模拟物。它作为一种营养补充剂被广泛食用，但其作用机制仍然是一个谜。在这里，我们报告了白藜芦醇的代谢作用是由于竞争性抑制cAMP-降解磷酸二酯酶，导致cAMP水平升高。Epac1（一种cAMP效应蛋白）的激活增加了细胞内Ca（2+）水平，并通过磷脂酶C和ryanodine受体Ca（2+）释放通道激活了CamKKβ-AMPK途径。因此，白藜芦醇增加NAD（+）和Sirt1的活性。用罗利普兰抑制PDE4可复制白藜芦醇的所有代谢益处，包括预防饮食诱导的肥胖，增加小鼠的线粒体功能、体能和葡萄糖耐受性。因此，服用PDE4抑制剂也可以预防和改善与衰老相关的代谢性疾病的症状。

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数字

图1
图1。白藜芦醇以Epac1依赖方式激活AMPK
（A） 用0–100μM白藜芦醇（Resv）治疗30分钟后，C2C12肌管中的循环AMP水平。（B） 用白藜芦醇（50μM）治疗指定时间后C2C12肌管中的循环AMP水平。（C） 在AC抑制剂MDL-12330A存在下，用白藜芦醇（50μM）处理C2C12肌管和HeLa细胞后，AMPK（T172）和AMPK底物ACC（S79）磷酸化。（D） PKA催化亚单位α（PKAc）siRNA对白藜芦醇诱导的ACC和AMPK磷酸化的影响。（E） Epac1 siRNA对白藜芦醇诱导的ACC和AMPK磷酸化的影响。（F） 使用RalGDS（左）的固定化ras-binding结构域（RBD）将与GTP结合的Rap1拉下。绑定的量化显示在右侧（n=3）。（G） Epac激动剂007（10μM）诱导的ACC和AMPK磷酸化。另请参见图S1。
图2
图2。白藜芦醇增加NAD+通过Epac1的水平和Sirt1活性
（A） 北美+、NADH和NAD+/用白藜芦醇处理并转染对照siRNA或Epac1 siRNA的细胞中测定NADH比率（n=4）。（B） 在存在对照siRNA或Epac1 siRNA的情况下，白藜芦醇诱导PGC-1α去乙酰化（左）。右侧面板显示了PGC-1α乙酰化/PGC-1总α的定量（n=3-4）。（C） 用007（10μM）治疗3-4天后，C2C12肌管中的mtDNA拷贝数（n=4）。（D） 用007（10μM，左）、白藜芦醇（50μM）、罗利普兰（Rol，25μM）或溶媒（Veh）（n=3）治疗6小时后C2C12肌管的耗氧率（OCR）。（E） 用007（10μM，左）、白藜芦醇（50μM）、罗利普兰（25μM）或溶媒（n=3）治疗6小时后，用棕榈酸注射液（100–400μM）治疗C2C12的耗氧率（DOCR）的变化。（F） 用007（10μM）处理C2C12肌管指定时间的ROS水平（n=4）。结果表示为平均值±SEM。*p<0.05**p<0.01****与阴性对照或载体处理的样品相比，p＜0.0001。
图3
图3。白藜芦醇激活AMPK需要PLC和Ryr
（A） 在钙螯合剂BAPTA-AM（20μM）不存在（-）或存在（+）的情况下，白藜芦醇在C2C12肌管中诱导ACC和AMPK的磷酸化。我们使用来自低流量（<10）C2C12细胞的肌管。（B） 在50μM（左）或300μM（右）白藜芦醇的CamKK抑制剂STO609（5 mg/ml）不存在（-）或存在（+）的情况下，白藜芦醇在C2C12肌管中诱导ACC和AMPK的磷酸化。我们使用来自低流量（<10）C2C12细胞的肌管。（C） 在没有（-）或（+）CamKK抑制剂STO609（5μg/ml）的情况下，007在C2C12肌管中诱导ACC和AMPK的磷酸化。使用小于10代的C2C12细胞。（D） 细胞内钙的增加2+白藜芦醇治疗（50μM）后C2C12肌管内钙负荷水平2+在PLC抑制剂U73122（20μM）存在下，指示Fluo-4 AM。F表示荧光水平，DF表示荧光变化（n=3）。（E） 在不存在PLC抑制剂U73122（20μM）的情况下，白藜芦醇（50μM）在C2C12肌管中诱导ACC和AMPK的磷酸化。（F） 在不存在（–）或存在（+）赖氨酸抑制剂的情况下，白藜芦醇在C2C12肌管中诱导ACC和AMPK的磷酸化。（G） 在Epac1或对照siRNA特异的siRNA存在下，白藜芦醇诱导Ryr2中S2815磷酸化。另见图S2。
图4
图4。白藜芦醇是PDE抑制剂
（A） 白藜芦醇对重组PDE1-5活性的影响。（B） 重组PDE3活性的速度与cAMP和白藜芦醇浓度的关系。（C） （B）的Lineweaver Burk图。（D） 重组PDE3在白藜芦醇或cAMP存在下用荧光cAMP类似物8-叠氮-[DY-547]-cAMP进行光亲和标记。荧光成像显示8-叠氮-[DY-547]-cAMP与PDE3结合（左）。8-叠氮-[DY-547]-cAMP结合的定量显示在右侧面板中（n=3）。
图5
图5。白藜芦醇通过抑制PDE激活AMPK并增加线粒体生物发生
（A） 通过向PDE反应中添加1μM西洛他胺（PDE3抑制剂）或10μM罗利普兰（PDE4抑制剂）来确定PDE3和PDE4对C2C12肌管裂解液中总PDE（t-PDE）活性的相对贡献（n=3）。（B） PDE4的催化结构域（Cat）对白藜芦醇的敏感性低于全长（FL）PDE4。显示了重组His标记PDE4（FL，Cat）的白藜芦醇抑制曲线。（C） 白藜芦醇（50μM）处理3小时后，过度表达His标记PDE4-FL或PDE4-Cat的C2C12肌管中ACC和AMPK的磷酸化。用抗His抗体检测PDE4-FL和PDE4-Cat的水平。（D） 用罗利普兰（25μM）治疗指定时间后，C2C12肌管中的循环AMP水平。（E） 在存在对照siRNA（Contr）或Epac1 siRNA（Epac1）的情况下，用rolipram（25μM）治疗后ACC和AMPK的磷酸化。（F） 用罗普仑（2 mg/kg/天）治疗14周后，骨骼肌（腓肠肌）中ACC和AMPK的磷酸化。（G） 北美+、NADH和NAD+/在罗利普兰治疗1–16小时（25μM）后，测量C2C12肌管中的NADH比率。（H） 用罗利普兰治疗的C2C12肌管中PGC-1α的去乙酰化（左）。右侧面板显示了PGC-1α乙酰化/PGC-1总α的定量（n=4）。（一） 通过实时PCR从服用罗利普兰（n=4）的小鼠骨骼肌中测量对线粒体生物发生和功能重要的基因的表达水平（mRNA）。（J） cAMP（100μM）、白藜芦醇（50μM）或rolipram（25μM）处理4天的C2C12肌管中的mtDNA含量（n=5）。（K） 喂食白藜芦醇（400 mg/kg/天）或罗利普兰（2 mg/kg/日）14周的小鼠骨骼肌mtDNA含量（n=5）。（五十） 喂食罗利普兰12周的小鼠在跑步机上运动。显示了疲劳前的跑步距离（n=5）。结果表示为各治疗组之间的平均值±SEM。*p<0.05和**p<0.01。
图6
图6。PDE抑制剂对饮食诱导的肥胖和葡萄糖不耐受的保护作用
（A） Rolipram增加WAT中ACC和AMPK的磷酸化。在14周的rolipram（2 mg/kg/天）治疗后，从小鼠中分离附睾脂肪，并分析AMPK和ACC磷酸化。磷化强度的量化如右侧所示（n=4）。（B） 罗利普兰可以预防饮食引起的肥胖。喂食HFD的小鼠用生理盐水（溶媒）或rolipram（2 mg/kg/天）治疗，治疗期间体重增加（每组10只）。（C） 采用核磁共振波谱法（n=10）测量（B）小鼠的脂肪质量指数（脂肪质量/总体重）。（D） 在治疗的第1周至第4周测量溶媒和罗利帕姆治疗小鼠的HFD摄入量（n=5）。（E） 20小时耗氧量（VO2)用罗利普兰或赋形剂治疗12-14周的小鼠。24小时平均VO2如右图所示（n=6）。（F） Rolipram不影响运动活动。通过束流断裂（n=5）测量20小时的运动活动水平。（G） 罗利普兰增加产热。显示了在喂食或禁食（隔夜）状态下服用罗利普兰或溶媒的小鼠的直肠温度（n=7-10）。（H） Rolipram增加WAT中重要产热基因的表达。通过实时PCR（n=5）测定罗利普兰治疗14周后WAT中PGC-1α、解偶联蛋白和eNOS的转录水平。（一） 通过WAT提取物中的相对DCF荧光测量WAT中的ROS水平，并显示为对照小鼠（n=5）中ROS水平的百分比。（J） 葡萄糖耐量试验（左）和曲线下面积（AUC）（右）显示了喂食HFD的小鼠用罗利普兰或溶媒治疗12-14周（n=7-10）。（K） 用白藜芦醇或rolipram治疗7周的小鼠（n=4-8），测定其血清GLP-1水平。结果表示为平均值±SEM。*p<0.05**p＜0.01***治疗组之间p<0.001。
图7
图7。白藜芦醇如何模拟CR的建议模型
白藜芦醇抑制PDE活性并通过Epac1诱导cAMP信号传导，Epac1激活PLCε，导致Ca2+通过Ryr2 Ca释放2+并最终激活CamKKβ-AMPK途径。CR通过增加胰高血糖素和儿茶酚胺水平增加cAMP水平，从而激活AC活性和cAMP生成。AMPK通过增加PGC-1α表达，NAD增加线粒体的生物生成和功能+水平和Sirt1活性。虚线表示可能有助于白藜芦醇作用的其他途径。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

中的注释

  • 寻找白藜芦醇的靶点。
    Tennen RI、Michishita-Kioi E、Chua KF。 Tennen RI等人。 单元格。2012年2月3日；148(3):387-9. doi:10.1016/j.cell.2012.01.032。 单元格。2012 PMID：22304906
  • 代谢性疾病：确定白藜芦醇的新靶点。
    腿K。 腿K。 Nat Rev药物发现。2012年3月30日；11(4):273. doi:10.1038/nrd3717。 Nat Rev药物发现。2012 PMID：22460121 没有可用的摘要。

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