雌激素通过激活雌激素受体α介导的自噬减轻内皮细胞焦亡从而预防动脉粥样硬化

Estrogen prevent atherosclerosis by attenuating endothelial cell pyroptosis via activation of estrogen receptor α-mediated autophagy.

作者信息Qinghai Meng, Yu Li, Tingting Ji, Ying Chao, Jun Li, Yu Fu, Suyun Wang, Qi Chen, Wen Chen, Fuhua Huang, Youran Wang, Qichun Zhang, Xiaoliang Wang, Huimin Bian
PMID33364052
期刊J Adv Res
发布时间2020-08-24
DOI10.1016/j.jare.2020.08.010

实验完整度

包含人主动脉样本、OVX ApoE-/-小鼠体内模型及Hcy处理的HUVECs体外模型,结合Western blot、免疫荧光、透射电镜等功能和机制验证。

主要模型

绝经前女性升主动脉样本 绝经后女性升主动脉样本 双侧卵巢切除的ApoE-/-小鼠 Hcy处理的人脐静脉内皮细胞

重点核对

OVX ApoE-/-小鼠经0.13 mg/kg 17-β雌二醇灌胃90天 HUVECs经60 mmol/L Hcy处理12小时 HUVECs经10 nmol/L雌二醇处理 ERα抑制剂MPP (10 μmol/L)处理HUVECs 自噬抑制剂3-MA (10 μmol/L)处理HUVECs

摘要

雌激素缺乏引起的过度炎症和血管内皮细胞焦亡是绝经后女性动脉粥样硬化的原因之一。由于自噬受雌激素的高度调控,我们假设雌激素可以通过雌激素受体α(ERα)介导的自噬激活减少血管内皮细胞焦亡,从而改善绝经后动脉粥样硬化。分析了绝经前和绝经后女性升主动脉硬化患者的主动脉样本,并使用双侧卵巢切除(OVX)的雌性ApoE-/-小鼠和同型半胱氨酸(Hcy)处理的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)来分析雌激素补充治疗的效果。绝经后女性患者的主动脉内皮显示ERα表达和自噬减少,但炎症和焦亡增加。雌激素治疗加速了OVX ApoE-/-小鼠心脏主动脉和Hcy处理的HUVECs中的自噬,并改善了细胞焦亡。雌激素对OVX ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化有治疗作用,并改善了与脂质代谢紊乱相关的症状。抑制和沉默ERα导致雌激素促进自噬的能力降低,并加重焦亡。此外,抑制自噬促进了焦亡并取消了雌激素的保护作用,但对ERα表达没有影响。因此,本研究结果表明,绝经后女性表现为自噬和ERα表达减少以及升主动脉过度损伤。此外,体外和体内实验结果证明,雌激素通过上调ERα表达并随后诱导自噬以减少炎症和焦亡来预防动脉粥样硬化。

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
雌激素能否通过ERα介导的自噬激活减少血管内皮细胞焦亡,从而改善绝经后动脉粥样硬化。
核心机制
雌激素通过上调ERα表达,诱导自噬,进而抑制NLRP3炎症小体介导的IL-1β炎症反应和内皮细胞焦亡。
主要证据
人主动脉样本显示绝经后ERα和自噬降低、焦亡增加;OVX ApoE-/-小鼠和Hcy处理的HUVECs中,雌激素促进自噬并抑制焦亡;ERα抑制或沉默取消雌激素作用,自噬抑制剂3-MA也取消其保护作用。
研究意义
雌激素补充可能是预防绝经后女性动脉粥样硬化发展的潜在方法。

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

绝经前后女性主动脉病理分析

评估绝经后女性主动脉的ERα表达、自噬水平、炎症和焦亡变化。

收集绝经前和绝经后女性的升主动脉样本,进行HE染色、透射电镜、免疫组化及Western blot检测。

2

OVX ApoE-/-小鼠模型建立与雌激素治疗

验证雌激素补充对绝经后模型小鼠动脉粥样硬化及内皮细胞焦亡的影响。

对ApoE-/-小鼠进行双侧卵巢切除或假手术,予高脂饮食,雌激素组灌胃17-β雌二醇,检测主动脉斑块、血脂、自噬及焦亡相关蛋白。

3

Hcy诱导HUVECs损伤及雌激素保护作用

在体外验证雌激素对Hcy诱导的内皮细胞焦亡和自噬的影响。

HUVECs用Hcy处理建立损伤模型,然后给予雌激素处理,检测细胞活力、焦亡相关蛋白、自噬相关蛋白及LC3B荧光。

4

ERα在雌激素诱导自噬中的作用验证

确定雌激素诱导自噬是否依赖ERα而非ERβ。

使用ERα抑制剂MPP和ERβ抑制剂PHTPP处理Hcy诱导的HUVECs,或转染ERα siRNA,检测自噬和焦亡相关蛋白变化。

5

自噬在雌激素保护作用中的功能验证

验证自噬是否介导雌激素抑制内皮细胞焦亡的保护作用。

使用自噬抑制剂3-MA联合雌激素处理Hcy诱导的HUVECs,检测自噬、焦亡相关蛋白及GFP-LC3B荧光。

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
雌二醇SigmaE2758
PHTPPSigmaSML1355
3-甲基腺嘌呤SigmaM9281
DMEM培养基ThermoFisher11995123
胎牛血清ThermoFisher10091148
胰蛋白酶ThermoFisher25300054
细胞培养瓶Corning3055
96孔板Corning3599
6孔板Corning3516
MTTSigma57360-69-7
二甲基亚砜BiosharpB0015K030100
酶标仪BioTekXSZ-02
细胞培养箱ThermoFisher371
普通饲料Beijing HFK Bioscience1022
高脂饲料Beijing HFK Bioscience--
枸橼酸钠Shanghai Yuanye Biological TechnologyR23210
总胆固醇测定试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA111-1-1
甘油三酯测定试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA110-1-1
高密度脂蛋白测定试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA112-1-1
低密度脂蛋白测定试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA113-1-1
白细胞介素1β检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteH002
白细胞介素18检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteH015
同型半胱氨酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteE031-1-1
石蜡Shanghai Macklin Biochemical8002-74-2
切片机LeicaRM2245
光学显微镜Perkin ElmerN-MSI-MANTRA
蔗糖溶液Shanghai Macklin Biochemical57-50-1
OCT包埋剂Sakura Finetek Japan4583
冷冻切片机LeicaCM1950
异丙醇AladdinI112012
甘油明胶BeyotimeC018
数码相机PanasonicDMC-GX85
FAM FLICA Caspase-1检测试剂盒BIO-RADICT-097
流式细胞仪BD AccuriAccuri C6
裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0012S
5×蛋白上样缓冲液BeyotimeP0015L
PVDF膜FcmacsIPVH00010
牛血清白蛋白Biosharp9048-46-8
TBS-T缓冲液AladdinT196392
凝胶成像系统BIO-RADuniversal HoodII
DAPI染色液ThermoFisher62248
荧光显微镜ZeissObserver.Z1
透射电子显微镜HitachiH-7650
NLRP3抗体Proteintech19771-1-AP
IL-18抗体Proteintech10663-1-AP
Caspase-1抗体SAB signalway antibody48847
GSDMD抗体ABclonalA18281
IL-1β抗体ABclonalA16288
Beclin 1抗体Abcamab210498
LC3B抗体Abcamab192890
SQSTM1抗体Abcamab56416
Hcy抗体Abcamab15154
ERα抗体Abcamab32063
ERβ抗体Abcamab3576
GSDMD抗体 (ab219800)Abcamab219800
β-actin抗体Abcamab8226
FITC标记的山羊抗小鼠IgGBioworldab6785
TRITC标记的山羊抗兔IgGBioworldBS10250
FITC标记的山羊抗兔IgGBioworldBS10950
HRP标记的山羊抗兔IgGBioworldBS13278
HRP标记的山羊抗小鼠IgGBioworldBS12478
预染蛋白质分子量标准Thermo Fisher26617
对照siRNASanta Cruz--
ERα siRNASanta Cruzsc-29305
同型半胱氨酸Tokyo Chemical Industry454-29-5

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
人主动脉样本分析
绝经前女性年龄40-48岁,绝经后女性年龄58-65岁,每组12例,升主动脉动脉瘤伴动脉粥样硬化
阅读提示:Materials and methods - Human subjects
动物模型及雌激素治疗
雌性ApoE-/-小鼠8周龄,双侧OVX,高脂饮食,E2剂量0.13 mg/kg灌胃90天,每组n=6
阅读提示:Materials and methods - Animal experimental design
HUVECs处理
HUVECs用60 mmol/L Hcy处理12小时,雌二醇浓度10 nmol/L
阅读提示:Materials and methods - HUVEC culture, Results - Fig 2 and Fig 3
ERα功能验证
MPP浓度10 μmol/L,PHTPP浓度10 μmol/L,ERα siRNA转染
阅读提示:Materials and methods - Reagents, Transfection, Results - Fig 5 and Fig 6
自噬功能验证
3-MA浓度10 μmol/L,与雌二醇共同处理Hcy诱导的HUVECs
阅读提示:Materials and methods - Reagents, Results - Fig 7