Pgk1激活恢复内皮代谢稳态以减轻血管老化和动脉粥样硬化

Pgk1 activation restores endothelial metabolic homeostasis to alleviate vascular aging and atherosclerosis

作者信息Jinhong Lu, Jianji Wang, Yu Liu, Cuntai Zhang, Guojun Zhang, Yipeng Ge, Lei Liu
PMID41206451
发布时间2025-11-08
DOI10.1186/s12933-025-02976-2

实验完整度

包含体外细胞衰老模型、体内ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化模型,以及机制验证(siRNA、过表达、Co-IP、ROS检测)和功能验证(SA-β-gal、EdU、血管通透性)。

主要模型

ApoE-/-小鼠高胆固醇饮食诱导动脉粥样硬化模型 原代人脐静脉内皮细胞(HUVEC)衰老模型 人主动脉血管平滑肌细胞(VSMC)

重点核对

TZ给药剂量:早期模型中0.22 μM/kg/天,晚期模型中0.152 μM/kg/天 细胞处理:100 nM多柔比星或100 μM H2O2诱导衰老,TZ浓度为10 μM 关键通路验证:Pgk1敲低或过表达对衰老标志物的影响 体内验证:Hsp90-Prdx1相互作用在主动脉中的变化 血管通透性评估:Evans蓝染料渗漏实验

摘要

特拉唑嗪(TZ),一种众所周知的α1-肾上腺素能受体(α1-AR)拮抗剂,在临床研究中已显示出对血管内皮细胞(ECs)的保护作用并降低血管僵硬度。内皮功能障碍和氧化应激是糖尿病等心脏代谢疾病的核心驱动因素,持续ROS负担加速EC衰老和屏障功能衰竭。这些发现提示其对抗血管老化和动脉粥样硬化的潜在作用;然而,其潜在机制仍部分未知。在本研究中,我们研究了TZ是否能预防高胆固醇饮食喂养的ApoE−/−小鼠的动脉粥样硬化,并旨在阐明其机制。我们的结果显示,TZ显著减小斑块面积、EC衰老、血管通透性和活性氧(ROS)水平,有效抑制动脉粥样硬化,且不依赖于α1-AR信号。在培养的原代人脐静脉EC(HUVEC)中,TZ通过Pgk1/Hsp90通路抑制EC衰老。它增强了Hsp90与抗氧化酶过氧化物氧化还原蛋白1(Prdx1)之间的相互作用,导致ROS水平降低——这是细胞衰老的关键驱动因素。这些发现已在动脉粥样硬化ApoE−/−小鼠中得到证实。此外,衰老EC表现出血管内皮生长因子A(VEGFA)水平升高和血管抑素水平降低,导致血管通透性增加并加剧动脉粥样硬化。TZ有效逆转了这些变化。总体而言,我们的研究表明TZ主要通过Pgk1/Hsp90/Prdx1通路减轻EC衰老和动脉粥样硬化,强调Pgk1激活作为一种策略也可能缓解更广泛心脏代谢环境(例如糖尿病)中的内皮功能障碍和氧化应激,提示TZ是一种有前景的抗衰老药物,用于治疗临床环境中的血管老化和动脉粥样硬化,且Pgk1靶向干预可能对动脉粥样硬化以外疾病也有意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
TZ能否通过不依赖α1-AR的机制预防动脉粥样硬化,并探索其潜在的分子机制?
核心机制
TZ激活Pgk1,增强Hsp90与Prdx1的相互作用,提高Prdx1酶活性,降低ROS水平,从而抑制内皮细胞衰老,减少VEGFA、增加血管抑素,降低血管通透性,延缓动脉粥样硬化。
主要证据
在ApoE-/-小鼠中TZ显著减小斑块面积、降低SA-β-Gal染色和ROS;在HUVEC中TZ抑制Dox诱导的衰老,而Pgk1或Prdx1敲低消除了这些效应。
研究意义
TZ作为一种已用于临床的α1-AR拮抗剂,通过Pgk1/Hsp90/Prdx1通路发挥抗衰老作用,为治疗血管老化和动脉粥样硬化提供了新的策略,且可能对糖尿病等心脏代谢疾病具有潜在应用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

TZ在ApoE−/−小鼠中抗动脉粥样硬化效果评估

评估TZ是否抑制动脉粥样硬化斑块形成和改善血管功能。

4月龄ApoE−/−小鼠高胆固醇饮食3个月,同时饮水给予TZ、Tam、TZ-md或PBS。Oil Red O染色评估主动脉和主动脉根部斑块面积;超声检测颈动脉PWV和血管反应性;测量血压;SA-β-gal染色评估血管衰老。

2

TZ对体外内皮细胞衰老的影响验证

验证TZ是否直接抑制内皮细胞衰老。

HUVEC用100 nM Dox或100 μM H2O2处理24小时诱导衰老,同时加入TZ、TZ-md、Tam或PBS。通过SA-β-gal染色、Western blot检测P21、P53、P16,EdU染色检测增殖,qPCR检测SASP因子。

3

验证TZ通过Pgk1/Hsp90通路抑制衰老

确定TZ的抗衰老作用是否依赖于Pgk1和Hsp90。

使用siRNA敲低Pgk1或使用17-AAG抑制Hsp90 ATPase活性,评估TZ的抗衰老效果。同时通过Ad-Pgk1过表达验证是否模拟TZ效应。

4

鉴定Hsp90相互作用蛋白Prdx1并验证其作用

鉴定TZ增强Hsp90相互作用的蛋白,并验证其在抗衰老中的作用。

通过免疫沉淀、银染色和质谱鉴定Prdx1。用siPrdx1敲低或Ad-Prdx1过表达验证其抗衰老作用。检测H2O2清除酶活性、H2O2水平和ROS水平。

5

TZ在体内激活Pgk1/Hsp90/Prdx1轴并减轻血管渗漏

在ApoE−/−小鼠中验证TZ激活该通路并改善血管通透性。

对主动脉组织进行Co-IP检测Hsp90-Prdx1相互作用,DHE染色检测ROS,Western blot检测VEGFA、血管抑素和紧密连接蛋白,Evans蓝染色评估血管渗漏。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
内皮基础培养基ScienCell1001
内皮细胞生长补充剂ScienCell1052
胎牛血清ScienCell0025
青霉素/链霉素溶液ScienCell0503
平滑肌细胞基础培养基ScienCell1101
平滑肌细胞生长补充剂ScienCell1152
胎牛血清ScienCell0010
多柔比星MedChemExpressHY-15142
过氧化氢Sigma323381
特拉唑嗪SigmaT4680
特拉唑嗪修饰衍生物WuXi AppTec--
坦索罗辛SigmaBP876
坦螺旋霉素/17-AAGMCEHY-10211
H7RD0542
氧化低密度脂蛋白YiyuanbiotechYB-002
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂混合物BeyotimeP1006
磷酸酶抑制剂混合物BeyotimeP1049
BCA试剂盒MeilunbioMA0082
SDS-PAGE上样缓冲液BeyotimeP0015L
PVDF膜Millipore03010040001
ECL蛋白质印迹试剂MeilunbioMA0186
Fusion FX SPECTRA成像系统VILBER BIO IMAGING--
TRNzol Universal试剂TIANGENDP424
TransScript II第一链cDNA合成SuperMixTransGen BiotechAH301
Taq Pro Universal SYBR qPCR预混液VazymeQ712
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
CCK-8溶液MeilunbioMA0225-2
WB/IP裂解液BeyotimeP0013
Protein A/G磁珠MedChemExpressHY-K0202
银染色试剂盒Thermo24612
Triple-TOF 6600质谱仪Sciex--
Nanospray III离子源Sciex--
二氢乙啶BeyotimeS0063
DCFH-DAMedChemExpressHY-D0940
冷冻切片机LeicaCM1950
共聚焦显微镜LeicaSP8 X
Lipofectamine RNAiMAX试剂Thermo Fisher Scientific13778-075
聚凝胺HanBioHB-PB-1000
油红O染色试剂盒BeyotimeC0158S
EdU染色试剂盒BeyotimeC0071S
DAPIBeyotimeP0131
超高分辨率彩色多普勒超声系统FUJIFILM VisualsonicsVevo 2100
阵列探头FUJIFILM VisualsonicsMS 550D
智能无创血压计Softron BiotechnologyBP-2010A
总过氧化氢清除酶活性测定试剂盒BeyotimeS0051
过氧化氢检测试剂盒BeyotimeS0038
伊文思蓝染料MACKLINE6135
核固红BeyotimeC0151
Seahorse XFe分析仪Seahorse BioscienceXFe-24
Seahorse XFe基础培养基Seahorse Bioscience--
抗P21抗体Proteintech10355-1-AP
抗P53抗体Santa Cruzsc-126
抗P16抗体ImmunowayYT3493
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech60008-1-Ig
抗Prdx1抗体Proteintech15816-1-AP
抗Pgk1抗体Proteintech17811-1-AP
抗Hsp90抗体Santa Cruzsc-13119
抗PCNA抗体Santa Cruzsc-56
抗VEGFA抗体wanleibioWL00009b
抗血管抑素抗体Beijing Biosynthesis Biotechbs-1828R
抗CD31抗体Santa Cruzsc-376764
抗ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
抗Occludin抗体Proteintech66378-1-Ig
抗Claudin-5抗体Proteintech29767-1-AP
Alexa Fluor 488标记山羊抗小鼠IgGBeyotimeA0428
Alexa Fluor 555标记驴抗兔IgGBeyotimeA0453
山羊抗兔IgG-HRPGene-Protein LinkP03S02
抗小鼠IgG-HRPGene-Protein LinkP03S01
小鼠IgGBeyotimeA7028
高胆固醇饮食Jiangsu Xietong Pharmaceutical Bio-engineeringXT108C

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、性别、年龄、饮食方案、药物剂量和给药途径
阅读提示:见“Animals”小节
细胞模型
细胞类型、培养条件、衰老诱导剂及浓度、处理时间
阅读提示:见“Cell cultures”小节
siRNA转染
siRNA序列、浓度、转染试剂及时间
阅读提示:见“Transduction siRNA and adenovirus”小节
腺病毒转导
病毒滴度(MOI)、辅助试剂(polybrene)浓度
阅读提示:见“Transduction siRNA and adenovirus”小节
蛋白相互作用检测
抗体、裂解液、磁珠孵育时间、洗涤次数
阅读提示:见“Immunoprecipitation”小节
ROS检测
探针浓度、孵育时间、激发/发射波长
阅读提示:见“DHE staining”和“Hydrogen peroxide analysis”小节
血管通透性评估
Evans blue染料剂量、注射途径、检测时间
阅读提示:见“Blood vessel permeability assessment”小节
统计分析
统计方法、多重比较校正、显著性阈值
阅读提示:见“Statistical analysis”小节