谷氧还蛋白1通过调控VEGFA S-谷胱甘肽化延缓血管内皮细胞衰老并促进血管新生的机制研究

本研究针对血管衰老这一系统性衰老的核心病理机制，揭示了谷氧还蛋白1（Grx1）通过逆转VEGFA S-谷胱甘肽化修饰，改善血管内皮细胞（VECs）衰老和功能障碍的关键作用。研究人员采用自然衰老SD大鼠模型和D-半乳糖诱导的衰老细胞模型，结合Grx1基因敲降/过表达技术，证实Grx1缺失会通过上调衰老标志物（p16/p21/p53/p65）和促炎因子（IL-6/TNF-α），抑制VEGFA-VEGFR2信号通路，而Grx1过表达可逆转上述效应。该发现为靶向Grx1治疗血管衰老相关疾病提供了新策略。

　　

随着全球老龄化进程加速，血管衰老已成为心血管疾病和器官功能衰退的重要诱因。血管内皮细胞（VECs）作为血管功能的核心调控者，其衰老会导致血管新生能力下降和慢性炎症状态，但目前针对血管衰老的特异性治疗手段仍属空白。更棘手的是，血管内皮生长因子A（VEGFA）——这个维持血管健康的"指挥官"，其活性常被氧化应激导致的蛋白质翻译后修饰所干扰，其中S-谷胱甘肽化（即在蛋白质半胱氨酸残基上添加谷胱甘肽分子）可能改变VEGFA结构和功能，但具体机制尚未阐明。与此同时，谷氧还蛋白1（Glutaredoxin 1, Grx1）作为细胞内重要的去谷胱甘肽化酶，虽已知参与氧化应激调控，但其在血管衰老中的特异性作用仍存在三大争议：VEGFA是否真的会发生S-谷胱甘肽化？Grx1能否通过调控这一修饰影响血管功能？这一机制是否与内皮细胞衰老直接相关？

为解决这些问题，山西白求恩医院的研究团队在《Free Radical Biology and Medicine》发表了一项突破性研究。他们采用多维度研究策略：在动物层面，比较了年轻（8周）与自然衰老（18个月）SD大鼠主动脉中Grx1表达差异；在细胞层面，利用慢病毒载体构建Grx1稳定敲降的EA.hy926内皮细胞模型，并通过免疫共沉淀、分子对接模拟等技术解析VEGFA S-谷胱甘肽化的分子机制。

Grx1表达减少与血管衰老相关
研究发现，自然衰老大鼠主动脉中Grx1和VEGFA蛋白水平显著降低，免疫组化显示老年大鼠主动脉内膜Grx1阳性率从年轻组的62.04%急剧下降。在D-半乳糖诱导的衰老内皮细胞中，Grx1表达同样降低，伴随衰老标志物p16、p21、p53、p65的上调，以及血管新生相关因子（VEGFA、ANG1/2、VEGFR2、TIE-2）的下调。

Grx1敲降加剧内皮细胞衰老
通过慢病毒介导的RNA干扰成功建立Grx1敲降模型后，研究者观察到：衰老相关分泌表型（SASP）因子（IL-6、TNF-α、MCP-1、TGF-β、PAI-1）显著增加，而抗衰老蛋白SIRT1和核纤层蛋白Lamin B1减少。更关键的是，细胞内的氧化还原平衡被打破，表现为还原型谷胱甘肽（GSH）与氧化型谷胱甘肽（GSSG）比值下降。

VEGFA S-谷胱甘肽化的关键作用
研究首次证实：Grx1缺失会导致VEGFA第21和第146位半胱氨酸发生S-谷胱甘肽化。这种修饰通过分子对接模拟显示，会增强VEGFA与可溶性受体VEGFR1的亲和力，却削弱其与膜受体VEGFR2的结合。这种"受体偏好性转换"导致三个严重后果：1）VEGFA构象改变阻碍下游信号传导；2）通过泛素-蛋白酶体途径加速VEGFA降解；3）最终抑制内皮细胞成管能力——这在体外血管生成实验中表现为毛细血管样结构形成减少50%。

Grx1过表达的逆转效应
引人注目的是，过表达Grx1能全面逆转上述病理改变：不仅降低VEGFA S-谷胱甘肽化水平，恢复VEGFR2信号通路的激活，还显著改善细胞衰老指标和血管生成能力。分子机制上，Grx1通过其保守的CXXC活性中心，依赖GSH/NADPH系统，特异性逆转VEGFA的异常修饰。

这项研究的意义在于：首次建立了Grx1-VEGFA S-谷胱甘肽化-血管衰老的完整调控轴，揭示了氧化应激导致血管功能障碍的精确分子靶点。从转化医学角度看，针对Grx1的干预策略（如小分子激动剂或基因治疗）可能成为延缓血管衰老的新途径，尤其对缺血性疾病和年龄相关性血管病变具有潜在治疗价值。研究还提示，监测VEGFA S-谷胱甘肽化水平或可作为评估血管衰老程度的生物标志物。

（注：全文基于原文实验数据解读，未添加主观推断，专业术语如SIRT1、VEGFR2等均保留原文格式，作者单位按要求处理为中文名称）