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胡桃苷抑制振蕩剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙

來源:上海泉眾機(jī)電科技有限公司   2022年08月17日 09:17  

動(dòng)脈粥樣硬化是一種以動(dòng)脈壁增厚、慢性炎癥和內(nèi)皮功能失調(diào)為特征的主要心血管疾病。病理性刺激引發(fā)內(nèi)皮功能障礙,導(dǎo)致血流異常,可能引發(fā)動(dòng)脈血栓形成和終末器官缺血。這些事件發(fā)生在動(dòng)脈的粥樣硬化易發(fā)區(qū)域,其中內(nèi)皮暴露于受干擾的血流或振蕩剪切應(yīng)力(OSS),如在分叉處和彎曲處。


剪切應(yīng)力已被證明在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞表面機(jī)械敏感受體的激活中起關(guān)鍵作用。在暴露于某些類型的剪切應(yīng)力(例如層流和高剪切應(yīng)力)的區(qū)域中,內(nèi)皮細(xì)胞表現(xiàn)出動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)特性,而暴露于擾流或 OSS 下的內(nèi)皮細(xì)胞表現(xiàn)出內(nèi)皮細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)變,從而導(dǎo)致炎癥級(jí)聯(lián),以及免疫細(xì)胞與內(nèi)皮的粘附。


黃酮醇是一類與植物色素沉著相關(guān)的生物類黃酮,已被證明具有顯著的抗氧化作用并調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)通路。胡桃苷是最近發(fā)現(xiàn)的一種黃酮醇化合物,它來源于普通核桃樹,還來源于一種低洼的一年生草本植物萹蓄。研究表明胡桃苷具有重要的抗氧化、抗炎和抗癌作用,但目前調(diào)查胡桃苷在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用的研究還很少。


在此項(xiàng)研究中,鄭州人民醫(yī)院心臟大血管外科、河南省人民醫(yī)院、阜外華中心血管病醫(yī)院的課題組評(píng)估了胡桃苷對(duì)暴露于 OSS 的人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的各種潛在的動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)作用。




胡桃苷抑制振蕩剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙




胡桃苷減少 OSS 誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激


OSS 誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激是導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙的主要因素,內(nèi)皮功能障礙是動(dòng)脈粥樣硬化和心血管疾病的最早預(yù)測(cè)因子之一。NADPH 氧化酶-2(NOX-2)已被證明有助于 ROS 的產(chǎn)生,動(dòng)脈粥樣硬化中的氧化應(yīng)激和 NOX-2 的抑制可減少內(nèi)皮功能障礙。


實(shí)驗(yàn)首先發(fā)現(xiàn),暴露于 OSS 使 NOX-2 在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平上的表達(dá)分別增加了 3.9 倍和 3.3 倍。然而,用 2.5 和 5 µM 胡桃苷處理以劑量依賴性方式將 NOX-2 表達(dá)降低至 mRNA 水平的 2.5 和 1.4 倍,以及蛋白質(zhì)水平的 2.2 和 1.5 倍(圖1)。接下來評(píng)估了胡桃苷對(duì) OSS 誘導(dǎo)的 ROS 產(chǎn)生的影響。DHE 染色結(jié)果顯示,OSS 將 ROS 水平提高到 3.5 倍,而胡桃苷以劑量依賴性方式將 ROS 生成降低到僅 2.2 和 1.5 倍。





圖1 胡桃苷降低了人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(HAECs)中振蕩剪切應(yīng)力(OSS)誘導(dǎo)的 NOX-2 表達(dá)。在存在或不存在 2.5 和 5 μM 胡桃苷的情況下,將細(xì)胞暴露于 OSS(5 dyn/cm2)24 小時(shí)。(A)NOX-2 的 mRNA 水平(B)NOX-2 的蛋白質(zhì)水平




胡桃苷抑制 OSS 誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子表達(dá)


為了評(píng)估胡桃苷對(duì) OSS 誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激的影響,實(shí)驗(yàn)使用實(shí)時(shí) PCR 和 ELISA 分析測(cè)量了 IL-1β、MCP-1 和 HMGB1 的表達(dá)水平。


單獨(dú)使用 OSS 可使 IL-1β 的 mRNA 表達(dá)增加 4.4 倍,而 2.5 和 5 µM 胡桃苷將 IL-1β mRNA 表達(dá)降低至 2.7 和 1.8 倍(圖2 A)。


對(duì)于 MCP-1,兩種劑量的胡桃苷將 OSS 誘導(dǎo)的 5.7 倍減少到僅 3.4 和 2.5 倍。在蛋白質(zhì)水平上,OSS 將 IL-1β 和 MCP-1 的表達(dá)分別從初始濃度 205.8 和 332.7 pg/ml 增加到 952.5 和 1522.8 pg/ml(圖2 B)。兩種劑量的胡桃苷分別將 IL-1β 的濃度降低到 658.2 和 512.9 pg/ml,將 MCP-1 的濃度分別降低到 1123.4 和 823.5 pg/ml。


單獨(dú)的 0.25-5μM 胡桃苷對(duì) HMGB-1 的產(chǎn)生沒有任何顯著影響,但兩種較高劑量的 25 和 50μM 胡桃苷將 HMBG1 的濃度從 276.5 分別增加到 343.1、379.8 pg/mL。OSS 將 HMGB1 的濃度從 262.5 增加到 782.3 pg/ml,胡桃苷以劑量依賴性方式將其降低到僅 523.7 和 309.6 pg/ml。


因此,胡桃苷可能抑制 OSS 誘導(dǎo)的炎癥和單核細(xì)胞募集。





圖2 胡桃苷可降低 HAECs 中由 OSS 誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。在存在或不存在 2.5 和 5 μM 胡桃苷的情況下,將細(xì)胞暴露于 OSS(5 dyn/cm2)24 小時(shí)。(A)IL-1β 和 MCP-1 的 mRNA 表達(dá);(B)IL-1β 和 MCP-1 的分泌。




胡桃苷拯救了 eNOS 和 NO 的表達(dá)


接下來測(cè)量了在有或沒有胡桃苷的情況下暴露于 OSS 的 HAECs 中 eNOS 和 NO 的表達(dá)水平。OSS 使 eNOS 的 mRNA 表達(dá)降低了 61%,但在兩種劑量的胡桃苷存在下,eNOS mRNA 表達(dá)分別僅降低了 34% 和7%(圖3 A)。蛋白質(zhì)印跡分析所示,OSS 下 eNOS 的蛋白質(zhì)表達(dá)降低了 55% ,但在 2.5 和 5 µM 胡桃苷存在下僅降低了 26% 和 4%(圖3 B)。對(duì)于 NO 的產(chǎn)生,發(fā)現(xiàn) OSS 將 NO 水平降低了 62%,而 2.5 µM 胡桃苷將使 NO 水平降低到僅21%,而 5 µM 胡桃苷將 NO 水平比基線增加了 8%。因此,胡桃苷對(duì) OSS 誘導(dǎo)的 eNOS 和 NO 表達(dá)降低具有有效的保護(hù)作用。





圖3 胡桃苷恢復(fù)了 OSS 誘導(dǎo)的 eNOS 和 NO 的降低。在存在或不存在 2.5 和 5 μM 胡桃苷的情況下,將細(xì)胞暴露于 OSS(5 dyn/cm2)24 小時(shí)。(A)eNOS 的 mRNA;(B)通過蛋白質(zhì)印跡分析測(cè)量的 eNOS 蛋白質(zhì)水平;(C)NO 濃度。




胡桃苷抑制單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附


為了確定胡桃苷對(duì) OSS 誘導(dǎo)的單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞附著的影響,實(shí)驗(yàn)測(cè)量了 VCAM-1 和 E-選擇素的表達(dá)水平,并量化了 THP-1 單核細(xì)胞與 HAECs 的附著。


OSS 分別將 VCAM-1 和 E-選擇素的 mRNA 表達(dá)增加至 4.1 倍和 4.9 倍(圖4 A)。然而,2.5 和 5 µM 胡桃苷將 VCAM-1 的 mRNA 表達(dá)降低到 2.5 和 1.6 倍,將 E-選擇素的 mRNA 表達(dá)降低到 3.3 和 2.1 倍。OSS 使 VCAM-1 和 E-選擇素的蛋白質(zhì)表達(dá)增加 3.7 和 3.5 倍,但在較小劑量的胡桃苷存在下僅增加 2.5 和 2.3 倍,在大劑量下僅增加了 1.4 和 1.5 倍(圖4 B)。在共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn) OSS 使附著的 THP1 單核細(xì)胞的數(shù)量增加了 3.8 倍,而兩個(gè)劑量的胡桃苷使其減少到僅 2.2 倍和 1.5 倍。


這些結(jié)果表明胡桃苷具有預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化病變形成的潛在重要能力。





圖4 胡桃苷降低了 OSS 誘導(dǎo)的 VCAM-1 和 E-選擇素的表達(dá)。在存在或不存在 2.5 和 5 μM 胡桃苷的情況下,將細(xì)胞暴露于 OSS(5 dyn/cm2)24 小時(shí)。(A)VCAM-1 和 E-選擇素的 mRNA 水平;(B)VCAM-1 和 E-選擇素的蛋白質(zhì)水平。




胡桃素可挽救 OSS 誘導(dǎo)的 KLF2 表達(dá)降低


作為一種重要的動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)因子,增強(qiáng) KLF2 表達(dá)是一個(gè)有希望的治療靶點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),OSS 將 KLF2 的 mRNA 表達(dá)水平降低了54%,而兩種劑量的胡桃苷將其挽救為 28% 和 4%OSS 使 KLF2 的蛋白質(zhì)表達(dá)降低了 58%,但在 2.5 和 5 μM 胡桃苷存在下僅降低了 31% 和 7%。因此,胡桃苷對(duì) OSS 誘導(dǎo)的 KLF2 表達(dá)降低具有有效的劑量依賴性保護(hù)作用。




總的來說,該研究結(jié)果表明,胡桃苷可以防止各種促動(dòng)脈粥樣硬化的 OSS 誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙。胡桃苷作為動(dòng)脈粥樣硬化血管干預(yù)的候選藥物具有潛在的意義。




參考文獻(xiàn):Zhao J, Quan X, Xie Z, Zhang L, Ding Z. Juglanin suppresses oscillatory shear stress-induced endothelial dysfunction: An implication in atherosclerosis. Int Immunopharmacol. 2020 Dec;89(Pt B):107048. doi: 10.1016/j.intimp.2020.107048. Epub 2020 Oct 10. PMID: 33049495.



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