综述:海洋守护者:鲨鱼和鲸鱼抗动脉粥样硬化的分子与生化适应机制及其在人类心脏保护中的潜力

【字体: 时间:2025年07月26日 来源:Diabetology & Metabolic Syndrome 3.4

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  这篇综述深入探讨了鲨鱼和鲸鱼在高压脂环境下抵抗动脉粥样硬化(atherosclerosis)的独特机制,揭示了其富含omega-3多不饱和脂肪酸(PUFAs)、抗血管生成肽(如SAIF)和氨基固醇(如squalamine)等生物活性物质的协同作用。通过比较脂质组学(lipidomics)和基因组学分析,提出了从海洋生物中开发新型心血管治疗策略的转化医学前景,为人类动脉粥样硬化的防治提供了创新思路。

  

海洋生物的动脉粥样硬化抵抗机制

在浩瀚的海洋中,鲨鱼和鲸鱼展现出令人惊奇的生理特征:尽管血液中脂质浓度远超人类安全范围(鲨鱼胆固醇1.39-1.54 mmol/L,鲸鱼胆固醇酯占比60%),却几乎不发生动脉粥样硬化。这种独特的适应性引发了科学界对海洋生物心血管保护机制的深入探索。

比较脂质组学揭示的海洋奥秘

鲸鱼心脏磷脂组学分析显示,其心肌细胞膜富含二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),比例显著高于陆地哺乳动物。这种特殊的脂质构成赋予细胞膜在深海高压缺氧环境下的超强流动性,同时激活核因子E2相关因子2-抗氧化反应元件(Nrf2-ARE)通路,上调谷胱甘肽(GSH)、血红素加氧酶-1(HO-1)等抗氧化酶的表达。

鲨鱼的分子防御武器库

鲨鱼软骨中分离出的抗血管生成因子SAIF能强力抑制血管内皮生长因子(VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),其抗血管生成活性达到陆地动物来源制剂的10,000倍。更引人注目的是氨基固醇类物质squalamine和trodusquemine,它们通过特异性抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B),同时改善胰岛素敏感性和减轻内质网(ER)应激,展现出多重心血管保护效应。

鲸鱼的基因组进化优势

小须鲸基因组分析发现过氧化物还原酶(PRDX)基因家族的显著扩增,以及谷胱甘肽代谢相关酶GPX2、GCLC的特异性氨基酸变异。这些遗传适应使鲸类能快速清除潜水时产生的活性氧(ROS),配合其独特的酯化omega-3脂肪酸储存形式,构成了强大的抗氧化防御体系。

转化医学的应用前景

基于这些发现,研究者提出了三大转化策略:

  1. 标准化鲨鱼软骨肽(SCPs)作为斑块稳定剂,通过抑制基质金属蛋白酶(MMPs)防止动脉粥样硬化斑块破裂
  2. 开发氨基固醇类似物,靶向PTP1B改善代谢综合征相关血管病变
  3. 优化海洋omega-3配方,模拟鲸鱼1:1的EPA:DHA比例以增强生物利用度

挑战与未来方向

尽管前景广阔,海洋药物的开发仍面临诸多挑战:鲨鱼软骨肽的口服生物利用度低(<5%),氨基固醇的大规模合成困难,以及海洋资源可持续利用的伦理问题。基因编辑技术如CRISPR/Cas9靶向修饰胆固醇酯转运蛋白(CETP)和前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)基因,可能是突破现有治疗瓶颈的新方向。

这项跨学科研究不仅揭示了海洋生物惊人的生理适应机制,更为人类心血管疾病的防治提供了全新的思路和靶点。从深海到临床,这些"海洋守护者"的秘密正逐步转化为对抗动脉粥样硬化的有力武器。

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