Senolytics逆转PM2.5诱导的细胞与血管功能障碍

《Cardiovascular Toxicology》：Senolytics Reverse PM2.5 - Induced Cell and Vascular Dysfunction

　　

暴露于环境细颗粒物（fine airborne particulate matter，PM2.5）与心血管疾病及动脉粥样硬化（atherogenesis）进展增强相关。尽管既往研究在病变进展、不稳定性与破裂的机制联系上提供了部分见解，但关于早期血管炎症中细胞事件完整定义仍属空白。研究人员发现，吸入浓缩环境PM2.5（concentrated ambient PM2.5，CAP）的C57BL/6J小鼠，相对于吸入过滤空气对照组，体内完整血管中白细胞滚动与黏附数目增加，显示内皮活化。CAP暴露同时诱导外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells，MNCs）与内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs）衰老，研究人员进一步评估了该结局在PM2.5诱导血管功能障碍中的作用。研究人员观察到，使用清除衰老细胞的Senolytics达沙替尼与槲皮素（Dasatinib and Quercetin，DQ）治疗，可有效逆转CAP诱导的MNCs与EPCs衰老，表现为β-半乳糖苷酶活性及衰老相关分泌表型（senescence activated secretory phenotype，SASP）特征基因表达降低。此外，DQ治疗可逆转CAP诱导的EPC体外功能缺陷（成管能力）并限制体内内皮活化。结果为PM2.5通过诱导内皮活化导致白细胞招募从而在动脉粥样硬化早期发挥作用提供了有力证据。结果进一步提示，Senolytic治疗可能对慢性高PM2.5暴露人群的不利心血管结局具有疗效。

研究背景方面，心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）与主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）为全球发病与死亡首要原因，环境因素贡献近80% CVD负担，其中可吸入细颗粒物PM_2.5暴露与动脉粥样硬化、高血压、心律失常、胰岛素抵抗、血栓形成及MACE存在强流行病学与动物实验关联。PM_2.5促粥样硬化涉及免疫动员、血脂异常、氧化应激、oxLDL生成、泡沫细胞脂质蓄积、内皮损伤凋亡、血管反应性改变、金属蛋白酶表达增加及促栓因子上调等多通路，但动脉粥样硬化核心是慢性血管炎症，PM_2.5早期相细胞应答尚未完全阐明。研究人员既往已证明PM_2.5吸入可诱导MNCs与骨髓来源EPCs衰老（伴随端粒缩短与端粒酶逆转录酶失活），衰老细胞虽代谢活跃但生长停滞、抗凋亡并获SASP，可放大邻近细胞炎症。为明确PM₅暴露早期粥样硬化中细胞衰老作用，研究人员以MNCs与EPCs为靶点，检验Senolytic逆转是否受限PM_2.5血管损害。

本研究发表于《Cardiovascular Toxicology》。关键方法概括如下：研究人员采用12周龄雄性C57BL/6J小鼠，经Versatile Aerosol Concentration Enrichment System（VACES）产生CAP，平均浓度50.6 μg/m³，每日6小时连续9天吸入，对照为过滤空气；干预组在暴露首日起隔日灌胃达沙替尼（5 mg/kg）与槲皮素（100 mg/kg）至暴露结束。体内内皮活化经耳廓活体显微镜（intravital microscopy）量化白细胞滚动与稳定黏附；细胞水平自心脏穿刺取血分离MNCs、自股骨胫骨冲取骨髓培养10天得EPCs；衰老以流式β-半乳糖苷酶探针评估，SASP与凋亡基因以qPCR（ΔΔCt法）检测，NF-κB活化以TransAm试剂盒测MNC裂解液；EPC血管生成能力以Matrigel成管实验评估；统计用GraphPad Prism 9.5.1，两组t检验、多组双因素ANOVA加Welch多重比较，p<0.05为显著。

研究结果部分，小标题与结论依次如下。CAP Exposure Promotes Endothelial Activation：活体显微镜显示CAP暴露组耳血管白细胞滚动与黏附数较过滤空气组显著增加，且于不同CAP浓度三次重复暴露中一致，证实PM_2.5早期即诱导体内内皮活化。DQ Treatment Reverses CAP-Induced Senescence：流式显示CAP升高MNCs与EPCs的β-半乳糖苷酶活性，DQ灌胃将其回降至对照水平；qPCR中CAP上调MNCs的TNFα、Ccl5、IL-1β、Cxcl1、IL-1α及EPCs的TNFα、Ccl5等SASP基因，DQ减弱该上调；MNCs内活性NF-κB水平在CAP与对照间无差异，提示炎症因子上调不依赖经典NF-κB通路。Cellular Dysfunction and Endothelial Activation are Attenuated by DQ Treatment：CAP组EPC在Matrigel上成管数减少，DQ处理组恢复至对照水平；活体显微镜中DQ使CAP暴露小鼠白细胞滚动/黏附回落至过滤空气水平；qPCR示CAP上调MNCs抗凋亡Bcl2、DQ下调之并微升Bax，符合Senolytic促衰老细胞凋亡机制。

讨论部分总结：研究人员指出PM_2.5通过肺氧化应激等初级事件释放生物介质至全身，本工作新增“广泛细胞衰老”作为PM_2.5毒性机制——MNCs经SASP（IL-1β、TNFα）促内皮ICAM/VCAM表达而助白细胞黏附，EPCs衰老损血管新生与斑块修复，二者共同驱动早期内皮活化与后期病变不稳。NF-κB未活化提示存在Jak-STAT、p38 MAPK、AP-1等非经典通路待研。DQ效益可能叠合槲皮素抗氧化性，且未用Fisetin或ABT-263等其他Senolytics、未用Senomorphics限SASP，亦未测平滑肌/成纤维细胞衰老，构成局限。结论部分翻译如下：本研究证明PM_2.5暴露通过增强白细胞在血管内皮滚动与黏附而诱导体内内皮活化，从而界定暴露与粥样硬化起始相联系的机制基础；重要的是，该生理反应及EPC功能缺陷均被Senolytic治疗限制。这些结果提示，清除衰老细胞或消除SASP表型，或可成为缓解急性或慢性高PM_2.5暴露人群健康隐忧的有效手段。