人参皂苷Rh1通过调控HSP70抑制内质网应激与细胞焦亡改善聚苯乙烯纳米塑料所致血管损伤

《Journal of Advanced Research》：Ginsenoside Rh1 ameliorates polystyrene nanoplastics-caused vascular injury by regulating HSP70 to suppress endoplasmic reticulum stress and pyroptosis

　　

研究人员评估了聚苯乙烯纳米颗粒(PS-Nps)的血管毒性，以及源自人参的稀有人参皂苷Rh1在缓解PS-Nps所致血管内皮损伤中的功能与机制。为在体外与体内模型中解析Rh1对PS-Nps触发血管内皮损伤的保护机制，研究人员采用蛋白质印迹(Western blot)、免疫荧光、组织病理学染色、siRNA介导的基因沉默、分子对接、分子动力学模拟、免疫共沉淀(Co-IP)、表面等离子共振(SPR)及细胞热位移 assay(CETSA)等整合手段，并辅以转录组测序(RNA-seq)验证关键调控通路。结果显示，Rh1抑制caspase-1依赖性焦亡通路及NLRP3炎症小体活化；其核心内皮保护效应通过靶向HSP70实现，进而抑制NF-κB p65核转位，并经GRP78-ATF4-CHOP轴下调内质网应激(ERS)信号。研究人员进一步证实Rh1可有效缓解动脉粥样硬化，强化其在经典心血管疾病场景中的转化价值。该研究首次系统探究Rh1预防新型环境污染物PS-Nps诱导心血管损伤的保护功效，为人参相关环境污染物心血管疾病预防提供创新理论基础。

研究背景与立项依据

全球塑料消费激增导致微塑料(<5 mm)与纳米塑料(<1 μm)广泛分布，其中聚苯乙烯纳米塑料(PS-Nps)因粒径极小可跨越生物屏障并在心血管系统蓄积。临床已在人动脉粥样硬化斑块检出塑料颗粒，队列研究提示其关联不良心血管事件。然而PS-Nps诱导血管内皮损伤的确切分子机制不清，且尚无天然活性成分被证可缓解纳米塑料内皮毒性。血管内皮稳态依赖内皮细胞，PS-Nps暴露可引发内皮衰老、低度炎症、氧化应激与连接障碍；持续炎症激活内质网应激(ERS)，ERS核心下游CHOP促进NLRP3炎症小体转录组装并驱动细胞焦亡。热休克蛋白70(HSP70)作为分子伴侣可抑NF-κB p65轴而抗炎并调控ERS，但HSP70依赖的ERS抑制与焦亡抑制在PS-Nps下的互作未明。人参稀有皂苷Rh1具抗炎、抗氧化及内皮保护先验证据，故研究人员假设调控HSP70-ERS-焦亡轴是缓解PS-Nps血管毒性的可行策略。论文发表于《Journal of Advanced Research》。

主要关键技术方法

研究人员构建两类体内队列：6周龄雄性C57BL/6J小鼠经口100 mg/kg PS-Nps联合Rh1(10/20 mg/kg)预防干预6周，并以HSP70抑制剂VER-155008做在体验证；另设6周龄雄性ApoE^?/?小鼠高脂膳食12周建立动脉粥样硬化模型并予Rh1干预。体外以人脐静脉内皮细胞(HUVECs)经20 μg/mL PS-Nps联合Rh1(5/10/15 μM)处理。机制层面整合RNA-seq筛选靶点，分子对接与100 ns分子动力学模拟评Rh1-HSP70结合，CETSA与SPR定量结合亲和力，Co-IP验HSP70-NF-κB p65互作，siRNA敲低HSP70行功能缺失验证，并以ERS抑制剂4-PBA、caspase-1抑制剂VX-765做通路双向互作论证。

研究结果

3.1 PS-Nps结构表征：TEM、Zeta电位与FTIR确认80 nm球形负电性聚苯乙烯纳米粒。

3.2 Rh1改善体内血管内皮功能：PS-Nps上调主动脉iNOS、VCAM-1、ICAM-1，伴血清IL-1β/TNF-α/MDA升高与SOD/GSH降低，心超示EF%/FS%下降；Rh1逆转上述表型及H&E/Masson胶原沉积异常。

3.3 Rh1缓解HUVECs功能障碍：20 μg/mL PS-Nps降存活、升LDH、抑迁移与NO、促凋亡；Rh1剂量依赖恢复存活、抑LDH/炎症因子、复迁移与凋亡近常。

3.4 HSP70为Rh1直接靶标：RNA-seq示Rh1上调HSP家族；对接能?10.1 kcal/mol，RMSD 0.265±0.074 nm；CETSA右移HSP70熔曲线且不作用于HSP90；SPR得K_D=7 μM；Rh1逆转PS-Nps致HSP70下调及NF-κB p65磷酸化/核转位，Co-IP证Rh1恢复HSP70-p65结合。

3.5 Rh1抑制焦亡：PS-Nps升NLRP3/ASC/caspase-1/cl-caspase-1/GSDMD-N及IL-1β，Rh1回降之，免疫荧光同证。

3.6 Rh1抑制ERS：PS-Nps升GRP78/PERK/eIF2α/ATF4/CHOP及线粒体钙超载，Rh1剂量依赖下调并抑ATF4荧光。

3.7 ERS-焦亡双向互作：4-PBA阻ERS则焦亡蛋白降，VX-765阻caspase-1则ERS蛋白降，Rh1与两抑制剂协同，证二者互为放大环路。

3.8 HSP70介导Rh1效应：体内VER-155008与体外si-HSP70均部分取消Rh1对焦亡/ERS/NF-κB的抑制，证HSP70依赖。

3.9 Rh1缓解ApoE^?/?动脉粥样硬化：Rh1调脂(TG/T-CHO/LDL-C降、HDL-C升)，减斑块(Oil Red O)、保弹性纤维(EVG)、抑F4/80浸润，促M2(Arg-1/CD206)抑M1(iNOS/CD86)，降VCAM-1/ICAM-1/IL-1β。

讨论浓缩

研究人员指出PS-Nps经循环蓄积心血管，但内皮机制缺位；本研究首次以双抑制剂实验锁定ERS-焦亡双向恶性循环，并上游定位HSP70：Rh1直接结合HSP70稳定HSP70-NF-κB p65复合物，阻p65核转位，打断GRP78-ATF4-CHOP与NLRP3-caspase-1-GSDMD轴互扩。C57BL/6J模型阐明纳米塑料特异机制，ApoE^?/?模型（无PS-Nps）扩展Rh1对慢性炎性血管病转化潜力。局限含缺Rh1单药组、剂量高于常人暴露、未做单细胞多组学、动脉硬化模型未联用PS-Nps。

结论部分翻译

综上，本研究经体外体内模型系统证明Rh1对PS-Nps诱导血管内皮损伤的保护效应。机制上Rh1靶向HSP70稳定HSP70-NF-κB p65复合物并限制p65核转位，从而高效消除PS-Nps触发的过度ERS激活与细胞焦亡。研究人员证实Rh1的血管保护功能严格依赖HSP70，凸显HSP70为Rh1阻断ERS-焦亡双向放大环路并挽救内皮障碍的核心上游靶标。此外，补充体内实验确认Rh1缓解ApoE^?/?小鼠高脂诱导动脉粥样硬化病变的获益。未来需厘清PS-Nps暴露与动脉粥样硬化、冠心病等慢病因果，并阐释复杂病理下Rh1介导HSP70调控的保守机制。