Effects of recombinant human growth hormone on palmitic acid induced lipid deposition in HepG2 cells

Journal of Shandong First Medical Unversity & Shandong Academy of Medical Sciences››2023,Vol. 44››Issue (9): 641-646.DOI:10.3969/j.issn.2097-0005.2023.09.001

• Invited Monographs •Next Articles

Effects of recombinant human growth hormone on palmitic acid induced lipid deposition in HepG2 cells

Fang ZHANG¹(), Liyuan RAN¹, Jinjin ZHANG², Yingjie WU¹^,²^,³

^1.School of Laboratory Animals，Shandong First Medical University & Shandong Academy of Medical Sciences，Jinan 250117，China
^2.Shandong Provincial Hospital，Jinan 250012，China
^3.Science and Technology Innovation Center，Shandong First Medical University & Shandong Academy of Medical Sciences，Jinan 250117，China

Received:2023-01-11Online:2023-09-25Published:2023-10-08
Contact:Yingjie WU

重组人生长激素对棕榈酸诱导的HepG2细胞脂质沉积的影响

张芳¹(), 冉丽媛¹, 张金金², 吴英杰¹^,²^,³

^1.betway必威登陆网址（betway.com ）实验动物学院，山东济南 250117
^2.betway必威登陆网址附属省立医院模式动物研究所，山东济南 250012
^3.betway必威登陆网址（betway.com ）医学科技创新中心，山东济南 250117

通讯作者:吴英杰
作者简介:张芳，硕士研究生，研究方向：分子内分泌，E-mail：17562028615@163.com。
吴英杰，betway必威登陆网址教授，博士生导师，科技部基因工程模式动物国际联合研究中心主任，山东省立医院模式动物研究所所长，美国西奈山医学院及纽约大学口腔医学院讲席副教授，国家重大人才工程“创新人才推进计划”领军人才和创新团队评议专家，国际科技合作专项项目及合作基地评审专家，科技部重大专项评审专家，国家自然基金委项目评审专家，中国生物物理学会代谢生物学分会理事，中国病理生理学会内分泌与代谢分会理事，中华医学会糖尿病学分会1型糖尿病学组理事。长期致力于基因工程模式动物研发和应用、内分泌代谢疾病与肿瘤的基础研究，GH-IGF1轴和胰岛素信号通路在生长发育及病理状态下的作用研究。主持科技部国家重点研发计划、国际合作项目及国家自然科学基金等18项。在Cell、Science、J Clin Invest、Cancer Research、Oncogene、Nature Communication、iScience、Diabetes、Cell Death Differ等SCI期刊发表研究论文80余篇，他引5 000余次，H-Index 31。近5年发表研究论文23篇、综述2篇，应邀参编专著（英文）2部。获2020爱思唯尔（Elsevier）中国金色开放获取高下载论文作者。
>吴英杰，betway必威登陆网址教授，博士生导师，科技部基因工程模式动物国际联合研究中心主任，山东省立医院模式动物研究所所长，美国西奈山医学院及纽约大学口腔医学院讲席副教授，国家重大人才工程“创新人才推进计划”领军人才和创新团队评议专家，国际科技合作专项项目及合作基地评审专家，科技部重大专项评审专家，国家自然基金委项目评审专家，中国生物物理学会代谢生物学分会理事，中国病理生理学会内分泌与代谢分会理事，中华医学会糖尿病学分会1型糖尿病学组理事。长期致力于基因工程模式动物研发和应用、内分泌代谢疾病与肿瘤的基础研究，GH-IGF1轴和胰岛素信号通路在生长发育及病理状态下的作用研究。主持科技部国家重点研发计划、国际合作项目及国家自然科学基金等18项。在Cell、Science、J Clin Invest、Cancer Research、Oncogene、Nature Communication、iScience、Diabetes、Cell Death Differ等SCI期刊发表研究论文80余篇，他引5 000余次，H-Index 31。近5年发表研究论文23篇、综述2篇，应邀参编专著（英文）2部。获2020爱思唯尔（Elsevier）中国金色开放获取高下载论文作者。E-mail：yjwu@sdfmd.mdu.edu。
基金资助:
国家重点研发计划(2021YFF0702102)

Abstract

Abstract:

ObjectiveTo explore the effect of recombinant human growth hormone （rhGH） on the lipid metabolism of fatty liver cell model induced in vitro， and to provide theoretical support for further expanding the application of rhGH in clinical practice.MethodsPalmitic acid （PA） was combined to induce lipid accumulation in HepG2 cells， and a fatty liver cell model was constructed. The cell model was treated with different concentrations of rhGH， and CCK8 assay was used to detect the effects of different concentrations of PA and rhGH on the survival of HepG2 cells. The lipid accumulation level in HepG2 cells was evaluated by oil red O staining， the expression levels of genes and proteins related to lipid metabolism in HepG2 cell lines were evaluated by RT-qPCR and Western blot， and the mechanism of action of rhGH was preliminarily explored.ResultsIn this study， 0.2 mmol/L PA successfully induced a fatty liver cell model， which showed significant accumulation of lipid droplets in the cytoplasm. After being stimulated by rhGH， the accumulation of intracellular lipid droplets decreased with the increase of rhGH concentration， and the rhGH concentration of 40 ng/mL achieved a significant lipid-lowering effect. The results of RT-qPCR and Western blot showed that the expression of genes and proteins related to lipid synthesis in cells were significantly down-regulated after rhGH treatment， while the expressions of genes and proteins related to lipolysis had no significant changes.ConclusionrhGH can alleviate the lipid deposition in HepG2 cells induced by PA by inhibiting the de novo fatty acid synthesis pathway.

Key words:rhGH,fatty liver cell model,palmitic acid,lipid metabolism

摘要：

目的探讨重组人生长激素（recombinant human growth hormone，rhGH）对体外诱导的脂肪肝细胞模型脂质代谢的影响，为进一步拓广rhGH在临床中的应用提供理论支撑。方法利用棕榈酸（palmitic acid，PA）诱导HepG2细胞脂质积累，构建脂肪肝细胞模型，对细胞模型给予不同浓度的rhGH处理，利用CCK8实验检测不同浓度PA和rhGH对HepG2细胞存活率的影响，通过油红O染色评估HepG2细胞中的脂质积累水平，采用实时荧光定量PCR（real‐time fluorescence quantitative PCR，RT‐qPCR）和Western blot评估HepG2细胞系内脂质代谢相关基因和蛋白表达水平。结果利用0.2 mmol/L PA，成功诱导了脂肪肝细胞模型，该模型表现为细胞质内脂滴显著积聚。经rhGH刺激后，胞内脂滴积聚随rhGH浓度升高而降低，40 μg/L的rhGH给药浓度可达到显著降脂效果。RT‐qPCR和Western blot结果显示，rhGH处理后细胞内脂质合成相关基因和蛋白表达显著下调，脂质分解相关基因和蛋白表达无明显变化。结论rhGH可通过抑制脂肪酸从头合成途径来减轻PA诱导的HepG2细胞中的脂质沉积。

关键词:重组人生长激素,脂肪肝细胞模型,棕榈酸,脂质代谢

Fang ZHANG, Liyuan RAN, Jinjin ZHANG, Yingjie WU. Effects of recombinant human growth hormone on palmitic acid induced lipid deposition in HepG2 cells[J]. Journal of Shandong First Medical Unversity & Shandong Academy of Medical Sciences, 2023, 44(9): 641-646.

张芳, 冉丽媛, 张金金, 吴英杰. 重组人生长激素对棕榈酸诱导的HepG2细胞脂质沉积的影响[J]. betway必威登陆网址（betway.com ）学报, 2023, 44(9): 641-646.

Figures/Tables6

基因名称	引物序列（5’-3’）
CPT1A	F： CCTCCGTAGCTGACTCGGTA
R： GGAGTGACCGTGAACTGAAA
FAS	F： CAGAGCAGCCATGGAGGAG
R： TCCGTGACCATCTCCACAC
ACC1	F： AGAGGG-AACATCCCTACGCTA
R： AAAAGAGACCATTCCGCC
SCD1	F： GGGGGTGTGCTGACAACTTA
R： AGGCCCCTTTTTCTACCAGC
ATGL	F： GAAGGTCCTGCCTGCTGATA
R： AGCTCGTCCTTGGAGTTGAA
HSL	F： CTCTGGTCTACTACGCCCAG
R： CATCCCTTATGCAGCGTGAC
GAPDH	F： CCAAGGAGTAAGACCCCTGG
R： AGGGGAGATTCAGTGTGGTG

基因名称	引物序列（5’-3’）
CPT1A	F： CCTCCGTAGCTGACTCGGTA
R： GGAGTGACCGTGAACTGAAA
FAS	F： CAGAGCAGCCATGGAGGAG
R： TCCGTGACCATCTCCACAC
ACC1	F： AGAGGG-AACATCCCTACGCTA
R： AAAAGAGACCATTCCGCC
SCD1	F： GGGGGTGTGCTGACAACTTA
R： AGGCCCCTTTTTCTACCAGC
ATGL	F： GAAGGTCCTGCCTGCTGATA
R： AGCTCGTCCTTGGAGTTGAA
HSL	F： CTCTGGTCTACTACGCCCAG
R： CATCCCTTATGCAGCGTGAC
GAPDH	F： CCAAGGAGTAAGACCCCTGG
R： AGGGGAGATTCAGTGTGGTG

组别	FAS	ACC1	SCD1	CPT1A	ATGL	HSL
BSA组	1.06 ± 0.16^b	1.05 ± 0.14^a	1.07 ± 0.15^b	1.03 ± 0.1^a	1.11 ± 0.22^a	1.26 ± 0.07
rhGH 0 μg/L组	3.92 ± 0.24	1.69 ± 0.09	3.03 ± 0.22	0.63 ± 0.13	0.69 ± 0.08	1.73 ± 0.29
rhGH 20 μg/L组	2.79 ± 0.65	1.25 ± 0.17^a	3.55 ± 0.31	0.86 ± 0.06	0.69 ± 0.07	1.82 ± 0.20
rhGH 40 μg/L组	0.93 ± 0.27^b	0.94 ± 0.05^b	2.71 ± 0.19	0.76 ± 0.05	0.41 ± 0.04	1.14 ± 0.20
rhGH 80 μg/L组	1.30 ± 0.37^b	0.91 ± 0.17^b	3.59 ± 0.12	0.75 ± 0.09	0.47 ± 0.10	1.45 ± 0.15
F	16.730	8.173	24.660	3.260	6.448	2.950
P	< 0.001	< 0.001	< 0.001	0.0225	< 0.001	0.034

组别	FAS	ACC1	SCD1	CPT1A	ATGL	HSL
BSA组	1.06 ± 0.16^b	1.05 ± 0.14^a	1.07 ± 0.15^b	1.03 ± 0.1^a	1.11 ± 0.22^a	1.26 ± 0.07
rhGH 0 μg/L组	3.92 ± 0.24	1.69 ± 0.09	3.03 ± 0.22	0.63 ± 0.13	0.69 ± 0.08	1.73 ± 0.29
rhGH 20 μg/L组	2.79 ± 0.65	1.25 ± 0.17^a	3.55 ± 0.31	0.86 ± 0.06	0.69 ± 0.07	1.82 ± 0.20
rhGH 40 μg/L组	0.93 ± 0.27^b	0.94 ± 0.05^b	2.71 ± 0.19	0.76 ± 0.05	0.41 ± 0.04	1.14 ± 0.20
rhGH 80 μg/L组	1.30 ± 0.37^b	0.91 ± 0.17^b	3.59 ± 0.12	0.75 ± 0.09	0.47 ± 0.10	1.45 ± 0.15
F	16.730	8.173	24.660	3.260	6.448	2.950
P	< 0.001	< 0.001	< 0.001	0.0225	< 0.001	0.034

References15

1	Powell E. E.， Wong V. W.， Rinella M. Non-alcoholic fatty liver disease ［J］. Lancet， 2021， 397（10290）： 2212-2224.
2	Eslam M.， Valenti L.， Romeo S. Genetics and epigenetics of NAFLD and NASH： Clinical impact ［J］. J Hepatol， 2018， 68（2）： 268-279.
3	Raza S.， Rajak S.， Upadhyay A.， et al. Current treatment paradigms and emerging therapies for NAFLD/NASH ［J］. Front Biosci （Landmark Ed）， 2021， 26（2）： 206-237.
4	Ranke M. B.， Wit J. M. Growth hormone - past， present and future ［J］. Nat Rev Endocrinol， 2018， 14（5）： 285-300.
5	Stanley T. L.， Fourman L. T.， Zheng I.， et al. Relationship of IGF-1 and IGF-Binding Proteins to Disease Severity and Glycemia in Nonalcoholic Fatty Liver Disease ［J］. J Clin Endocrinol Metab， 2021， 106（2）： e520-e533.
6	Nassir F.， Rector R. S.， Hammoud G. M.， et al. Pathogenesis and Prevention of Hepatic Steatosis ［J］. Gastroenterol Hepatol （N Y）， 2015， 11（3）： 167-175.
7	Alves-Bezerra M.， Cohen D. E. Triglyceride Metabolism in the Liver ［J］. Compr Physiol， 2017， 8（1）： 1-8.
8	Festen D. A.， de Lind van Wijngaarden R.， van Eekelen M.， et al. Randomized controlled GH trial： effects on anthropometry， body composition and body proportions in a large group of children with Prader-Willi syndrome ［J］. Clin Endocrinol （Oxf）， 2008， 69（3）： 443-451.
9	Pan C. S.， Weiss J. J.， Fourman L. T.， et al. Effect of recombinant human growth hormone on liver fat content in young adults with nonalcoholic fatty liver disease ［J］. Clin Endocrinol （Oxf）， 2021， 94（2）： 183-192.
10	Munzer T.， Harman S. M.， Sorkin J. D.， et al. Growth hormone and sex steroid effects on serum glucose， insulin， and lipid concentrations in healthy older women and men ［J］. J Clin Endocrinol Metab， 2009， 94（10）： 3833-3841.
11	Liang S.， Yu Z.， Song X.， et al. Reduced Growth Hormone Secretion is Associated with Nonalcoholic Fatty Liver Disease in Obese Children ［J］. Horm Metab Res， 2018， 50（3）： 250-256.
12	Cabrera D.， Cabello-Verrugio C.， Solis N.， et al. Somatotropic Axis Dysfunction in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease： Beneficial Hepatic and Systemic Effects of Hormone Supplementation ［J］. Int J Mol Sci， 2018， 19（5）.
13	Chishima S.， Kogiso T.， Matsushita N.， et al. The Relationship between the Growth Hormone/Insulin-like Growth Factor System and the Histological Features of Nonalcoholic Fatty Liver Disease ［J］. Intern Med， 2017， 56（5）： 473-480.
14	Nishizawa H.， Iguchi G.， Murawaki A.， et al. Nonalcoholic fatty liver disease in adult hypopituitary patients with GH deficiency and the impact of GH replacement therapy ［J］. Eur J Endocrinol， 2012， 167（1）： 67-74.
15	Fan Y.， Menon R. K.， Cohen P.， et al. Liver-specific deletion of the growth hormone receptor reveals essential role of growth hormone signaling in hepatic lipid metabolism ［J］. J Biol Chem， 2009， 284（30）： 19937-19944.