人参皂苷Rg3通过调控PPARγ/FAK信号通路缓解ox-LDL诱导的内皮功能障碍并预防ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化

Ginsenoside Rg3 Alleviates ox-LDL Induced Endothelial Dysfunction and Prevents Atherosclerosis in ApoE-/- Mice by Regulating PPARγ/FAK Signaling Pathway.

作者信息Jianan Geng, Wenwen Fu, Xiaofeng Yu, Zeyuan Lu, Yanzhe Liu, Mingyang Sun, Ping Yu, Xin Li, Li Fu, Huali Xu, Dayun Sui
PMID32390845
发布时间2020-04-22
DOI10.3389/fphar.2020.00500

实验完整度

包含体外细胞实验(HUVECs功能、黏附、迁移、Western blot、qRT-PCR)和体内动物模型(ApoE-/-小鼠HFD诱导AS),并包括PPARγ抑制剂GW9662的机制验证。

主要模型

ox-LDL诱导的HUVECs HFD诱导的ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化模型

重点核对

Rg3浓度(15、30 μM)及纯度>98% ox-LDL浓度(200 μg/ml) GW9662浓度(10 μM) ApoE-/-小鼠周龄(8周龄)及高脂饮食配方(40 kcal%脂肪,1.25%胆固醇) Rg3给药剂量(15、30 mg/kg)和周期(4周)

摘要

动脉粥样硬化(AS)的起始由血脂异常诱导,伴随内皮功能障碍,包括愈合能力下降和单核细胞募集增加。研究表明,人参皂苷Rg3具有治疗与内皮功能障碍相关疾病的潜力,其可通过修复内皮功能来对抗抗肿瘤药物诱导的心脏毒性,而Rg3对血脂异常诱导的内皮功能障碍和AS的作用及机制尚不清楚。因此,我们研究了Rg3对氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)功能障碍和高脂饮食(HFD)诱导的ApoE−/−小鼠动脉粥样硬化的影响及其机制。体外实验中,Rg3增强了HUVECs的愈合能力,抑制了ox-LDL干扰下人单核细胞(THP-1)与HUVECs的黏附,下调了黏着斑激酶(FAK)介导的血管细胞黏附分子1(VCAM-1)和细胞间黏附分子1(ICAM-1)的表达;抑制了FAK介导的非黏附依赖通路,包括基质金属蛋白酶(MMP)-2/9的表达、核因子-κB(NF-κB)的活化、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)和白细胞介素6(IL-6)的高mRNA水平,此外Rg3在ox-LDL刺激的HUVECs中上调了过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)。PPARγ特异性抑制剂GW9662可抑制Rg3对ox-LDL刺激的HUVECs的作用。体内实验中,Rg3显著减少了HFD喂养的ApoE−/−小鼠的动脉粥样硬化病理变化,上调了PPARγ,抑制了主动脉中FAK的活化,从而抑制了内膜中VCAM-1、ICAM-1的表达。我们得出结论,Rg3可能通过上调PPARγ抑制FAK介导的通路来保护内皮细胞并抑制动脉粥样硬化,表明Rg3在预防血脂异常诱导的动脉粥样硬化方面具有良好的潜力。

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
人参皂苷Rg3能否通过调控PPARγ/FAK信号通路改善ox-LDL诱导的内皮功能障碍并预防ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化?
核心机制
Rg3通过上调PPARγ,抑制FAK介导的黏附依赖通路(ICAM-1、VCAM-1)和非黏附依赖通路(MMP-2/9、NF-κB、MCP-1、IL-6),从而保护内皮功能并抑制动脉粥样硬化。
主要证据
体外:Rg3增强HUVECs愈合、抑制THP-1黏附,下调黏附分子和炎症因子,GW9662逆转其作用;体内:Rg3减少ApoE-/-小鼠主动脉斑块面积,上调PPARγ,抑制FAK磷酸化及内膜黏附分子表达。
研究意义
研究表明Rg3在预防血脂异常诱导的动脉粥样硬化方面具有潜在价值,尤其在降脂治疗无效时可能具有应用前景。

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

体外细胞功能验证

评估Rg3对ox-LDL诱导的HUVECs功能障碍的保护作用

使用ox-LDL刺激HUVECs,检测Rg3对细胞活力(MTT)、愈合能力(划痕实验)、单核细胞黏附(THP-1黏附实验)和迁移能力(Transwell实验)的影响。

2

分子表达检测

检测Rg3对ox-LDL诱导的黏附分子、FAK磷酸化及PPARγ表达的影响

Western blot检测ICAM-1、VCAM-1、p-FAK、PPARγ、MMP-2/9表达;qRT-PCR检测MCP-1、IL-6、IL-1β、TNF-α mRNA水平;免疫荧光检测NF-κB活化。

3

体内动物实验验证

评估Rg3对HFD诱导的ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化的影响

ApoE-/-小鼠喂食HFD 8周后,随机分为模型组、Rg3 15mg/kg组、Rg3 30mg/kg组,口服给药4周后处死,检测血清脂蛋白、主动脉油红O染色、HE、MASSON和免疫组化。

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
人脐静脉内皮细胞Wuhan Procell Life Science and Technology--
THP-1单核细胞Wuhan Procell Life Science and Technology--
人参皂苷Rg3Yatai Pharmaceuticals20151201
氧化低密度脂蛋白Guangzhou Yiyuan Biotechnologies--
BCA蛋白定量试剂盒Shanghai Beyotime Biotechnology--
RIPA裂解液Shanghai Beyotime Biotechnology--
BCECF AMShanghai Beyotime Biotechnology--
QuickBlock™封闭液Shanghai Beyotime Biotechnology--
BeyoECL Plus化学发光液Shanghai Beyotime Biotechnology--
GW9662MedChemExpress--
油红O染色液Sigma-Aldrich--
HRP检测系统ZSGB-BIO--
低密度脂蛋白检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA113-1
高密度脂蛋白检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA112-1
总胆固醇检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA111-1
甘油三酯检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA110-1
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
TransScript Green两步法qRT-PCR SuperMixBeijing TransGen Biotech--
ApoE基因敲除小鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology--
高脂饮食Research Diets Inc.D12108
抗GAPDH单克隆抗体Beijing Dingguochangsheng BiotechnologyTA-08
HRP标记的抗兔IgGBeijing Dingguochangsheng BiotechnologyIH-0011
HRP标记的抗鼠IgGBeijing Dingguochangsheng BiotechnologyIH-0031
MCP-1引物Beijing Dingguochangsheng Biotechnology--
IL-6引物Beijing Dingguochangsheng Biotechnology--
IL-1β引物Beijing Dingguochangsheng Biotechnology--
TNF-α引物Beijing Dingguochangsheng Biotechnology--
ICAM-1抗体Proteintech10831-1
PPARγ抗体Cell Signaling Technology2435
磷酸化FAK抗体Cell Signaling Technology3281
FAK抗体Cell Signaling Technology3285
VCAM-1抗体Cell Signaling Technology13662
VCAM-1抗体Cell Signaling Technology32653
MMP-2抗体Cell Signaling Technology13732
MMP-9兔单克隆抗体Cell Signaling Technology13667
ICAM-1抗体Abcamab171123
磷酸化NF-κB抗体Abcamab86299
内皮细胞培养基(Ham's F-12K)----
RPMI-1640培养基----
日立7150生化自动分析仪Hitachi--
Image J软件National Institutes of Health--
Image-Pro Plus 6图像分析软件Media Cybernetics--
SPSS 22.0统计软件SPSS, Inc.--

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
细胞培养与处理
HUVECs培养条件(Ham's F-12K,10% FBS,0.05 mg/ml ECGS,0.1 mg/ml肝素,1%青霉素/链霉素,37°C,5% CO2);THP-1培养条件(RPMI-1640,10% FBS,0.05 mmol/L β-巯基乙醇,1%青霉素/链霉素);ox-LDL刺激浓度(200 μg/ml);Rg3浓度(15、30 μM);GW9662处理浓度(10 μM)及预处理时间(2h)
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture, Wound Healing, Monocyte Adhesion Assay
体外功能实验
划痕实验:HUVECs密度(2×10^5/ml,2ml/孔),Rg3预处理24h,ox-LDL刺激24h;单核细胞黏附实验:THP-1标记浓度(5 μM BCECF AM),孵育时间(1h);Transwell迁移实验:细胞密度(1×10^5/ml),迁移时间(24h)
阅读提示:Materials and Methods: Wound Healing, Monocyte Adhesion Assay, Transwell Migration Assay
Western blot
一抗稀释比(PPARγ、p-FAK、FAK、ICAM-1、VCAM-1、MMP-2/9均为1:1000,GAPDH 1:5000);二抗稀释比(1:5000);蛋白上样量(等量蛋白)
阅读提示:Materials and Methods: Western Blot Analysis
qRT-PCR
引物序列(MCP-1, IL-6, IL-1β, TNF-α, GAPDH);循环条件(40-50次循环,95°C 5s, 55°C 15s, 72°C 10s);内参基因(GAPDH);计算方法(2−ΔΔCt)
阅读提示:Materials and Methods: qRT-PCR Assay
动物模型
ApoE-/-小鼠周龄(8周龄)和性别(雄性);高脂饮食配方(40 kcal%脂肪,1.25%胆固醇);喂食时间(8周)后分组;Rg3给药剂量(15, 30 mg/kg)和方式(口服);给药时长(4周);每组样本量(n=8)
阅读提示:Materials and Methods: Atherosclerosis Animal Model Protocol