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目的:
血管内皮的健康状态是维持血管正常生理功能的关键因素,与各种心血管疾病发生和发展密切相关。大量研究表明老年人容易发生心、脑血管意外的重要原因之一便是血管内皮细胞衰老所导致的内皮功能障碍。二苯乙烯类化合物白藜芦醇(RES)是目前公认的抗衰老中药单体,其作用基础之一便是延缓血管内皮细胞的衰老。本研究的目的在于从几个与白藜芦醇结构相似二苯乙烯类化合物中筛选出延缓人脐静脉内皮细胞(HUVEC)衰老的化合物,并探索其作用机制。
方法:
1.向HUVEC转染含eNOS启动子的萤光素酶报告基因质粒,50μmol/L的二苯乙烯类化合物分别作用12小时,检测萤光素酶的表达量,以此反映化合物对eNOS启动子转录活性的影响。
2.用25μmol/L的RES和紫檀茋(PTE)分别作用于HUVEC24小时后,提取细胞总RNA,用荧光实时定量PCR仪分析sod2、mcad、cytc、pdk4、pgc-1、klf2、cox4等基因转录量的变化。
3.用100μmol/L的过氧化氢(H2O2)处理HUVCE1小时造成细胞衰老模型,给予0.5μmol/L、1μmol/L、2μmol/L、4μmol/L的RES或PTE分别作用4天,然后进行β-半乳糖苷酶染色,显微拍照并计算各组细胞的衰老率。
4.用25μmol/L的RES和PTE作用于HUVEC24小时后,提取细胞总蛋白,用蛋白免疫印迹实验分析eNOS、MnSOD、LKB1、p-LKB1、AMPKα1、p-AMPKα1、HDAC5、p-HDAC5、ERK5、p-ERK5、KLF2等蛋白指标表达量的变化。
5.向HUVEC转染sh-CTRL、sh-AMPKα1、sh-HDAC5、sh-ERK5等shRNA干扰质粒,培养4天,提取总蛋白,用蛋白免疫印迹实验分析eNOS、MnSOD、AMPKα1、HDAC5、ERK5、KLF2等蛋白指标表达量的变化。
6.用25μmol/L的RES和PTE分别作用于HUVEC24小时后,装载DAR-4MAM&MitoSOXTMRed荧光探针,检测10μmol/L乙酰胆碱(Ach)&100nmol/L血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)刺激前后的荧光量,反映细胞一氧化氮(NO)的释放量&细胞活性氧(ROS)的生成量。
7.体外进行SirT1酶促反应实验,检测200μmol/L的RES和PTE对SirT1酶活性的影响。
结果:
1.二苯乙烯类化合物均能不同程度的显著增加eNOS萤光素酶报告基因的表达量,其中PTE的作用最好(约3倍)且呈现浓度依赖性。
2.RES和PTE均能显著增加sod2、mcad、cytc、pdk4、pgc-1、klf2、cox4等基因的转录量。
3.RES和PTE均能浓度依赖性的减轻H2O2导致的HUVEC衰老程度。
4.RES和PTE均能显著增加eNOS、MnSOD、KLF2等蛋白的表达量与LKB1、AMPKα1、HDAC5、ERK5等的磷酸化水平。
5.干扰AMPKα1时,HDAC5和ERK5表达量降低;分别干扰HDAC5和ERK5后,eNOS的MnSOD的表达量均显著降低。
6.RES和PTE均能显著增加Ach刺激后细胞NO的释放量,减少AngⅡ刺激后细胞ROS的生成量。
7.体外酶促反应实验证明RES和PTE均能显著增加SirT1酶活性。
结论:
二苯乙烯类化合物PTE能够延缓HUVEC的衰老进程,其主要作用机制与RES相似:经由SirT1、LKB1、AMPKα1、HDAC5、ERK5/KLF2信号通路,增加eNOS和MnSOD的基因表达,促进NO的释放,抑制ROS生成,改善HUVEC的生理状态。