膳食柠檬酸盐通过恢复内皮细胞线粒体功能延缓血管衰老并减轻动脉粥样硬化

本研究揭示了膳食柠檬酸盐通过激活AMPK通路改善线粒体功能，显著延缓血管衰老（表现为弹性纤维完整性维持和衰老标志物p21下调），并缓解动脉粥样硬化（减少斑块面积和坏死核心）及高血压（提升内皮依赖性血管舒张）。机制上，柠檬酸盐通过降低线粒体活性氧（ROS）和纠正呼吸代谢亢进，为年龄相关性血管疾病提供了新型干预策略。

　　

1 引言

柠檬酸盐作为三羧酸循环（TCA）中间体，既往研究证实其可延长果蝇（Drosophila melanogaster）和线虫（Caenorhabditis elegans）寿命，并改善高脂饮食（HFD）小鼠记忆功能。血管衰老是动脉粥样硬化和高血压的核心诱因，但柠檬酸盐是否调控血管衰老尚属未知。本研究通过自然衰老和HFD喂养的ApoE^?/?小鼠模型，探究柠檬酸盐对血管老化的影响。

2 结果

2.1 柠檬酸盐改善生理功能并降低衰弱指数

18月龄小鼠血清柠檬酸盐水平显著降低，而1%膳食补充使其恢复。柠檬酸盐延长小鼠中位寿命28%，降低衰弱指数（如24月龄小鼠毛发色素沉积改善），并提升骨密度（micro-CT显示增加15%）和握力（增长22%），但对内脏脂肪分布无影响。在HFD喂养的ApoE^?/?小鼠中，柠檬酸盐同样提升运动能力并降低炎症标志物hs-CRP。

2.2 柠檬酸盐延缓血管衰老并改善内皮依赖性血管舒张

主动脉组织学显示，柠檬酸盐组弹性纤维断裂减少40%（EVG染色），但胶原含量无变化。免疫荧光证实p21表达下降35%，γ-H2AX阳性细胞减少。功能上，柠檬酸盐使收缩压降低12 mmHg，乙酰胆碱（Ach）诱导的血管舒张反应提升50%，而硝普钠（SNP）介导的内皮非依赖性舒张无差异。

2.3 柠檬酸盐减轻动脉粥样硬化斑块并增强稳定性

HFD喂养的ApoE^?/?小鼠中，柠檬酸盐使主动脉整体斑块面积减少30%（Oil Red O染色），斑块脆弱性指数降低45%（α-SMA阳性平滑肌细胞增加而巨噬细胞标记MOMA-2无变化）。坏死核心面积缩小22%，SA-β-gal阳性细胞减少60%。

2.4 柠檬酸盐延缓内皮细胞衰老

复制性衰老（PDL 30）的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）内柠檬酸盐水平下降70%。100 μM柠檬酸盐处理使SA-β-gal阳性细胞减少55%，p21蛋白表达下调40%，并抑制DNA损伤标记γ-H2AX。

2.5 柠檬酸盐逆转衰老相关线粒体功能障碍

线粒体呼吸测定显示，衰老HUVECs基础呼吸（BR）和最大呼吸（MR）分别升高2.1倍和1.8倍，而柠檬酸盐使其恢复正常。ATP产量下降45%，同时AMPK磷酸化水平提升3倍（Western blot），线粒体ROS（MitoSOX检测）降低65%。

2.6 ROS减少是柠檬酸盐延缓衰老的关键

AMPK抑制剂Dorsomorphin可逆转柠檬酸盐的益处：使p-AMPK/AMPK比值下降80%，ROS回升至对照组水平，SA-β-gal阳性细胞增加2倍。线粒体解偶联剂Oligomycin同样抵消柠檬酸盐效应，证实AMPK-ROS通路的核心作用。

3 讨论

柠檬酸盐通过双重机制发挥作用：直接作为TCA循环底物促进能量代谢，间接通过AMPK调控线粒体功能。值得注意的是，其效果具有组织特异性——在肿瘤细胞中ACLY抑制促衰老，而在血管内皮中柠檬酸盐补充抗衰老，提示代谢干预需考虑微环境差异。

4 实验方法

动物实验采用18月龄C57BL/6小鼠和HFD喂养的ApoE^?/?小鼠，1%柠檬酸钠饮水干预6-8周。细胞实验使用PDL 12-30的HUVECs，通过Seahorse XF分析线粒体呼吸。统计学采用GraphPad Prism处理，显著性阈值设为p<0.05。