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动脉粥样硬化(AS)严重威胁全球健康,目前治疗策略有限。研究人员开展了槲皮素对 AS 作用机制的研究。结果发现槲皮素可减轻氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的细胞衰老,通过多种通路缓解 AS 进展。这为 AS 治疗提供新方向。
在全球范围内,心血管疾病始终是人类健康的 “头号杀手”,而动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)作为一种慢性炎症性动脉壁疾病,更是导致死亡和残疾的主要原因之一。随着年龄增长,AS 的发病率不断攀升,它就像一颗 “定时炸弹”,悄无声息地在血管中埋下隐患。一旦动脉粥样硬化斑块破裂,引发的心肌梗死、中风等严重后果,往往会给患者带来致命打击。尽管现代医学在血管再通和预防方面取得了一定进展,但心血管疾病的高发病率、急性事件频发以及居高不下的死亡率,仍迫切需要新的治疗策略。
细胞衰老被证实与 AS 密切相关,是 AS 发生发展的重要因素之一。在这个过程中,p16/p21 和 p53/SERPINE1 等信号通路扮演着关键角色,它们如同精密的 “调控开关”,控制着细胞的衰老进程,进而影响着 AS 的发展。槲皮素作为一种天然抗氧化剂,在治疗与衰老相关的疾病,尤其是 AS 方面,展现出了巨大的潜力。然而,其具体的抗动脉粥样硬化机制却如同迷雾,亟待揭开。
为了深入探索槲皮素的抗 AS 机制,哈尔滨医科大学附属第一医院等机构的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《European Journal of Medical Research》上,为我们带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过转录组分析,从整体层面观察基因表达变化;利用细胞培养、处理和转染技术,构建氧化低密度脂蛋白(Oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL)诱导的人主动脉内皮细胞(Human aortic endothelial cells,HAECs)和小鼠 RAW264.7 巨噬细胞模型,并进行相关干预;借助 SA-β-gal 染色、流式细胞术、RT-qPCR、Western blot 等实验技术,检测细胞衰老、凋亡、周期、相关基因和蛋白表达等指标;还建立了 ApoE-/-小鼠的 AS 模型,通过动物实验进一步验证槲皮素的作用。
研究结果如下:
- 槲皮素保护主动脉内皮细胞免受 ox-LDL 诱导的细胞衰老:转录组分析发现,槲皮素处理 ox-LDL 诱导的 HAECs 后,基因表达出现显著差异,涉及多个与 AS 相关的信号通路。SA-β-gal 染色显示,槲皮素能浓度依赖性地降低 SA-β-gal 阳性 HAECs 的比例,表明其可保护主动脉内皮细胞免受 ox-LDL 诱导的衰老。
- 槲皮素保护主动脉内皮细胞免受 ox-LDL 诱导的细胞周期阻滞和凋亡: 流式细胞术结果表明,槲皮素可改善 ox-LDL 诱导的 HAECs 细胞周期阻滞,降低 G0/G1 期细胞比例,增加 S 期细胞比例,同时减轻细胞凋亡,提高细胞活力。
- 槲皮素可能通过下调 p16 和 p21 改善 ox-LDL 诱导的主动脉内皮细胞衰老:在 ox-LDL 诱导的 HAECs 中,p16 和 p21 表达增加,而槲皮素能显著下调它们的表达。转染针对 p16 和 p21 的 siRNA 后,得到了类似槲皮素处理的效果,提示槲皮素可能通过下调 p16 和 p21 来减轻 HAECs 的衰老。
- 槲皮素可能通过下调 p16 和 p21 改善 ox-LDL 诱导的主动脉内皮细胞生长阻滞和凋亡:敲低 p16 和 p21 可缓解 ox-LDL 诱导的细胞周期阻滞和凋亡,提高细胞增殖能力,效果与槲皮素相似,进一步证实了槲皮素的作用机制与下调 p16 和 p21 有关。
- 槲皮素减轻 ox-LDL 处理的巨噬细胞的细胞衰老、ROS 和脂质积累并诱导自噬:槲皮素能减轻 ox-LDL 诱导的巨噬细胞衰老、ROS 产生和脂质积累,下调 p16、p21、p53 和 SERPINE1 表达,同时通过调节 AMPK/mTOR 信号通路促进巨噬细胞自噬。
- 敲低 SERPINE1 增强槲皮素对 ox-LDL 诱导的巨噬细胞的作用:敲低 SERPINE1 联合槲皮素处理,比单独使用两者更能有效减轻细胞衰老、ROS 积累和脂质积累,下调相关蛋白表达,表明 SERPINE1 是槲皮素抑制 ox-LDL 诱导的巨噬细胞衰老的关键靶点。
- 槲皮素通过调节自噬保护 ox-LDL 诱导的巨噬细胞免受衰老相关的有害影响: 透射电镜等实验显示,槲皮素可增强 ox-LDL 诱导的巨噬细胞自噬,但当 SERPINE1 表达被抑制时,槲皮素增强自噬的作用减弱,表明其作用部分与 SERPINE1 表达有关。
- 槲皮素治疗减轻 ApoE-/-小鼠的 AS 进展:在 ApoE-/-小鼠 AS 模型中,槲皮素治疗有效抑制了 AS 斑块的形成,降低体重、空腹血糖和血脂水平,减轻炎症反应,效果与阿托伐他汀相似。
研究结论表明,槲皮素通过减轻 ox-LDL 诱导的 HAECs 和巨噬细胞的细胞衰老,发挥抗动脉粥样硬化作用,这一过程可能与 p16/p21、p53/SERPINE1 和 AMPK/mTOR 通路相关。此外,槲皮素通过调节自噬减轻巨噬细胞的细胞衰老,部分与 SERPINE1 表达有关。这些发现为槲皮素作为 AS 治疗药物提供了更充分的实验依据,然而,其在预防细胞衰老方面的分子机制仍需进一步深入探索。
这项研究意义重大,它不仅揭示了槲皮素抗动脉粥样硬化的新机制,为开发新型治疗策略提供了理论基础,还为未来临床应用槲皮素治疗 AS 带来了新的希望,有望改善心血管疾病患者的预后,降低死亡率,为全球健康事业做出重要贡献。