《Biomedicine & Pharmacotherapy》:Panasenoside promotes angiogenesis and mitigates vascular endothelial cell senescence via SIRT1 activation
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血管生成是冠心病、卒中及伤口愈合等缺血性疾病中的关键过程。人参黄酮苷(Panasenoside, PSS)是从中药人参(GINSENG RADIX ET RHIZOMA)中分离得到的一种黄酮糖苷,虽已显示多种生物活性,但其药理作用及机制尚不清楚。研究人员发现P
血管生成是冠心病、卒中及伤口愈合等缺血性疾病中的关键过程。人参黄酮苷(Panasenoside, PSS)是从中药人参(GINSENG RADIX ET RHIZOMA)中分离得到的一种黄酮糖苷,虽已显示多种生物活性,但其药理作用及机制尚不清楚。研究人员发现PSS可促进斑马鱼肠下血管丛(sub-intestinal vessel plexus, SIVs)生长;并以浓度依赖方式改善VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂II(VEGFR tyrosine kinase inhibitor II, VRI)诱导的体节间血管(intersegmental vessels, ISVs)缺陷,表现为下调VEGFR-1(flt1)、VEGFR-2(kdr、kdrl)mRNA并上调VEGF(vegfaa)mRNA。PSS对VRI所致ISVs缺陷的促血管生成作用可被PI3K、AKT、MEK、ERK、P38、SIRT1、NRF2及NNMT抑制剂阻断;而激活NRF2、SIRT1或补充MNA可恢复VRI诱导的ISVs不足。在体外,PSS可保护人脐静脉内皮细胞(human umbilical vascular endothelial cells, HUVECs)抵御VRI诱导的成管缺陷;SIRT1、NRF2、NNMT抑制剂或siRNA均可消除该作用。PSS还可防止上述抑制剂诱导的内皮细胞衰老。机制上,PSS上调HUVECs中SIRT1蛋白水平,下调其下游P53与PGC-1α,并通过结合SIRT1活性结构域高效激活SIRT1。综上,PSS通过减轻血管内皮细胞衰老发挥促血管生成作用,机制涉及PI3K/AKT/MAPKs、SIRT1/NRF2及NNMT/MNA信号通路,其中SIRT1为核心调节因子。本研究首次明确PSS的促血管生成与抗内皮衰老效应,提示其为治疗血管生成不足相关疾病的潜在候选药物。
研究背景方面,血管生成是缺血性疾病发生发展的核心环节,内皮细胞衰老会导致内皮功能障碍并破坏血管生成,参与冠心病、伤口愈合延迟、心衰等多种年龄相关疾病。SIRT1作为NAD+依赖的去乙酰化酶在血管内皮高表达,可通过调控NRF2等下游因子缓解氧化应激并维持血管功能。人参中的皂苷类成分研究较多,但其黄酮糖苷PSS的血管活性几乎未被探索。研究人员因此首次在斑马鱼与HUVECs中系统评价PSS的促血管生成与抗内皮衰老作用及其分子机制。该研究发表于《Biomedicine》。
关键技术方法上,研究人员以转基因斑马鱼Tg(fli1a:EGFP)y1(内皮特异性表达绿色荧光蛋白)及野生型斑马鱼为在体模型,以HUVECs为体外模型;用VRI建立血管生成缺陷模型;通过实时PCR检测flt1、kdr、kdrl、vegfaa mRNA;用MTT法测活力,Matrigel成管实验评功能,SA-β-gal染色评衰老,Western blotting检SIRT1/P53/PGC-1α蛋白,分子对接(AutoDock)预测PSS与SIRT1活性结构域结合,并以siRNA敲低SIRT1验证因果。
研究结果部分,3.1节显示PSS在≤100 μM无致死毒性,增加斑马鱼SIVs分支点与出芽血管数,不改变管径,证明体内促血管生成低毒。3.2节中PSS浓度依赖恢复VRI抑制的ISVs,并逆转VRI下调的flt1/kdr/kdrl及上调的vegfaa mRNA,表明其校正VEGF/VEGFR信号失衡。3.3节显示PI3K、AKT、MEK、ERK、P38抑制剂减弱PSS作用,JNK抑制剂无影响,提示PI3K/AKT/MAPKs(不含JNK)参与。3.4节证明NRF2抑制剂ML385、SIRT1抑制剂EX-527、NNMT抑制剂NNMTi均削弱PSS效应;SIRT1激活剂SRT1720、NRF2激活剂DMF、MNA单用可恢复ISVs但不与PSS叠加,提示SIRT1/NRF2与NNMT/MNA为共同必要通路且SIRT1居中枢。3.5节在HUVECs中确认PSS逆转VRI细胞毒性和成管损伤,且EX-527、ML385、NNMTi取消其成管促进作用。3.6节显示EX-527、ML385、NNMTi诱导HUVECs衰老,PSS降低衰老比例;PSS上调SIRT1蛋白;分子对接结合能-9.3 kcal/mol(活性域)优于正对照SRT2104,提示直接激活可能。3.7节SIRT1-siRNA敲低消除PSS成管作用;VRI上调P53、PGC-1α并降SIRT1,PSS逆转之,确立SIRT1→P53/PGC-1α轴线。
讨论部分指出,PSS首次被证实体内体外促血管生成并抗衰老,机制经PI3K/AKT/MAPKs与SIRT1/NRF2及NNMT/MNA双轴交汇于SIRT1;作者自陈局限包括PSS体内可能脱糖为山奈酚(kaempferol)贡献未知、未测NAMPT与NAD+水平、缺SIRT1酶活直接动力学证据、未探明SIRT1蛋白上调的转录/后转录机制、缺缺血疾病在体灌注验证及促肿瘤血管风险待评。
结论部分翻译:研究人员首次探究PSS的血管生成效应及分子机制;PSS通过减轻血管内皮细胞衰老显著促进血管生成,机制至少部分经由PI3K/AKT/MAPKs与SIRT1/NRF2通路激活,SIRT1起核心作用;PSS有望成为血管生成不足相关疾病的治疗候选药物。