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人们通过胃肠道脂肪酶抑制、食欲抑制等方式成功筛选到一些具有降脂减肥效果的药物。但是,不良反应的出现让部分减肥药物相继退出市场。因此,开发有效、不厌食、不腹泻、不致疲劳的减肥保健食品和药物是人们关注和急需解决的课题。嘌呤类生物碱Caffeine与麻黄碱的组合制剂在临床上曾用于治疗肥胖,但是Caffeine具有中枢兴奋性,长期使用会出现Caffeine依赖并且停用后会导致头痛、嗜睡等脱瘾症状的出现。与Caffeine结构类似的嘌呤类生物碱Theacrine具有较弱的中枢兴奋作用,预实验结果表明该化合物在减肥应用上具有良好的开发价值。本研究采用食源性肥胖小鼠模型评价Theacrine的减肥作用,并探讨其作用机理。 本研究对C57BL/6小鼠进行高脂饲料喂养17周,建立肥胖小鼠模型。在喂养第11周时,用Theacrine(10 mg/kg、20 mg/kg)连续灌胃6周。结果发现,Theacrine能显著减少食源性肥胖小鼠的体重、体内脂肪、血浆总胆固醇、棕色脂肪脂质蓄积,减小白色脂肪细胞体积,但并不影响小鼠食欲。结果表明Theacrine能有效改善食源性肥胖小鼠的肥胖状态。本实验过程中,我们也注意到Theacrine增加了肝脏中SIRT3、LCAD的蛋白表达,减少LCAD的乙酰化以及上调棕色脂肪中SIRT3蛋白和UCP1基因的表达。该实验结果提示Theacrine的减肥作用可能与SIRT3介导的能量代谢促进作用相关。 此外,Theacrine能增加肝脏cAMP含量和CREB的磷酸化,提示Theacrine能激活cAMP/PKA/CREB信号转导通路。我们进一步观察到20 mg/kg的Theacrine能增加小鼠肝脏内ATP的生成;也能逆转8℃环境中肥胖小鼠背部温度逐渐下降的趋势,并且该生热作用可能与Theacrine激活了棕色脂肪功能相关。另外,我们也发现2 mM的Theacrine能提高HepG2细胞利用脂肪酸生成ATP的能力,提示Theacrine可能通过增强细胞对脂肪酸的氧化利用促进了能量代谢。以往的研究表明SIRT3是介导脂肪酸氧化的重要靶标。我们发现Theacrine(2 mM)加入HepG2细胞孵育24 h后,细胞SIRT3的蛋白表达增加。为了确证SIRT3是Theacrine促进脂肪酸氧化的作用靶标,本实验采用siRNA转染后SIRT3抑制的HepG2细胞研究Theacrine对脂肪酸氧化的影响。结果显示,细胞内SIRT3抑制后Theacrine失去了促进细胞脂肪酸氧化的作用,表明Theacrine促进脂肪酸氧化的作用依赖于SIRT3。 为了研究Theacrine对SIRT3的靶向作用是否与上调cAMP/PKA/CREB信号转导作用相关,本实验采用Rp-cAMP抑制细胞PKA信号转导继而研究Theacrine对脂肪酸氧化的影响。结果发现细胞内PKA的抑制阻断了Theacrine上调CREB磷酸化的作用,但并没有影响Theacrine对SIRT3的激活以及脂肪酸氧化的促进作用。而Theacrine单独作用于纯化的SIRT3蛋白后,我们发现1.5 mM以上的Theacrine能提高SIRT3的去乙酰化活性。结果提示Theacrine对SIRT3的激活作用并不依赖于cAMP/PKA/CREB信号转导通路,而很可能是一个直接作用的过程。 综上所述,Theacrine通过增强细胞脂肪酸氧化改善食源性肥胖小鼠的肥胖状态,并且该作用机制可能与Theacrine直接激活SIRT3相关。