姜烯酮A通过AMPK/mTOR/S6K1信号通路减轻糖尿病血管重构

Gingerenone A attenuates diabetic vascular remodeling through AMPK/mTOR/S6K1 signaling.

作者信息Meixian Chen, Daqian Gu, Yi Lin, Junwei Zhou, Wansheng Lin, Zhi Chen, Zhurong Luo, Pin Chen
PMID41646189
发布时间2026-01-21
DOI10.3389/fphar.2026.1706103

实验完整度

包含体外细胞实验(A10及原代HASMC)、药理及遗传扰动(Compound C、siRNA)、体内大鼠疾病模型及药代/毒理评估,多层级验证。

主要模型

A10大鼠血管平滑肌细胞系 原代人主动脉平滑肌细胞(HASMCs) 糖尿病大鼠颈动脉球囊损伤模型 SD大鼠(药代/毒理)

重点核对

高糖浓度:A10细胞用30 mM,HASMCs用25 mM Gin A浓度:体外10 μM,体内10 mg/kg/天口服 AMPK抑制:Compound C 10 μM预处理1 h AMPKα敲低:siRNA 100 pmol/孔,转染6 h

摘要

糖尿病加速血管重构并导致血运重建后再狭窄,部分通过氧化应激驱动的血管平滑肌细胞(VSMC)功能障碍。姜烯酮A(Gin A)是一种具有代谢活性的姜来源代谢物,尚未在糖尿病血管重构中研究。在此,我们评估了Gin A是否减轻高糖(HG)诱导的VSMC功能障碍和新生内膜增生,重点关注氧化还原调节和AMP活化蛋白激酶(AMPK)/雷帕霉素机制靶点(mTOR)/p70核糖体S6激酶1(S6K1)信号通路。在暴露于HG的A10 VSMC中,Gin A减少增殖和迁移并改善氧化还原状态。这反映为细胞内活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)降低,NADPH氧化酶4(NOX4)表达减少,以及总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性部分恢复。Gin A增加AMPK磷酸化,同时抑制HG刺激下的mTOR/S6K1激活。AMPK依赖性通过两种扰动方法得到支持。Compound C减弱了Gin A的抗增殖和抗迁移作用,并减弱了其对mTOR/S6K1信号的影响。此外,原代人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)中siRNA介导的AMPKα敲低减弱了Gin A的抗增殖作用,并削弱了Gin A相关的磷酸化AMPK增加。在原代HASMCs中,等渗L-葡萄糖和D-甘露醇对照未重现HG诱导的增殖表型,表明葡萄糖特异性刺激。在糖尿病大鼠颈动脉球囊损伤模型中,口服Gin A减轻新生内膜增生(降低内膜/中膜比),减少血管增殖标志物,改善氧化还原指标(降低MDA和升高总抗氧化能力),并增强动脉AMPK激活。在药代动力学研究中,单次10 mg/kg口服剂量产生最大血浆浓度(Cmax)为0.0500 ± 0.0041 μg/mL,达峰时间(Tmax)为0.29 ± 0.10 h,终末半衰期为12.41 ± 4.82 h。14天重复给药研究显示在测试条件下无明显生化或组织病理学毒性。总之,这些数据表明Gin A通过AMPK依赖性机制限制糖尿病新生内膜增生和VSMC功能障碍,该机制汇聚于mTOR/S6K1,并伴随氧化还原稳态改善,支持进一步评估暴露-反应关系和长期安全性。

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
姜烯酮A是否通过AMPK/mTOR/S6K1信号通路减轻高糖诱导的血管平滑肌细胞功能障碍和糖尿病血管重构?
核心机制
Gin A通过AMPK依赖性机制抑制mTOR/S6K1激活,并改善氧化还原稳态(降低NOX4、ROS、MDA,恢复T-AOC和SOD),从而抑制VSMC增殖和迁移。
主要证据
体外实验显示Gin A抑制HG诱导的A10细胞增殖和迁移,增加AMPK磷酸化并降低mTOR/S6K1磷酸化;Compound C和siRNA敲低AMPKα减弱其效应;糖尿病大鼠模型中Gin A降低内膜/中膜比和PCNA表达。
研究意义
作者提出Gin A为糖尿病血管重构的潜在辅助策略,并支持进一步评估暴露-反应关系和长期安全性。

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

高糖诱导VSMC增殖模型的建立与Gin A效果评估

确定高糖诱导VSMC增殖的浓度并评估Gin A的抑制作用

A10细胞暴露于不同浓度葡萄糖(10、15、30、50 mM)24小时,MTT法检测增殖;随后用Gin A(0.1-100 μM)处理,MTT和细胞计数评估增殖,PCNA免疫荧光和Western blot验证。

2

Gin A对HG诱导VSMC迁移的影响

评估Gin A对高糖诱导的VSMC迁移能力的作用

采用划痕实验和Transwell实验,在HG(30 mM)条件下加入Gin A(10 μM),24小时后测量迁移距离和迁移细胞数。

3

Gin A对HG诱导氧化应激的调节

检测Gin A对高糖诱导的氧化应激标志物的影响

检测ROS(DHE染色)、MDA、T-AOC、SOD活性及NOX4蛋白表达,在HG(30 mM)加Gin A(10 μM)处理24小时后分析。

4

AMPK/mTOR/S6K1通路激活检测及Compound C验证

验证Gin A对AMPK/mTOR/S6K1通路的影响并确认AMPK依赖性

Western blot检测p-AMPK/AMPK、p-mTOR/mTOR和p-S6K1/S6K1;用Compound C(10 μM)预处理1小时,评估对Gin A抑制增殖、迁移和通路磷酸化的影响。

5

原代HASMCs中siRNA敲低AMPKα验证

通过遗传敲低验证AMPKα在Gin A抗增殖效应中的必要性

使用siRNA转染HASMCs敲低AMPKα,然后暴露于正常葡萄糖或HG(25 mM)加/不加Gin A(10 μM)24小时,MTT法检测增殖,Western blot检测p-AMPK。

6

等渗对照实验排除渗透压影响

验证HG诱导的增殖是葡萄糖特异性效应而非渗透压效应

HASMCs分别用正常葡萄糖(5.5 mM)、HG(25 mM)、L-葡萄糖(25 mM)或D-甘露醇(25 mM)处理24小时,MTT检测增殖。

7

糖尿病大鼠颈动脉球囊损伤模型评估体内效果

评估Gin A在体内对新生内膜增生和AMPK通路的影响

STZ+高脂饮食诱导糖尿病大鼠,进行颈动脉球囊损伤,术后口服Gin A(10 mg/kg/天)或溶剂,2周后H&E染色测量I/M比,Western blot检测PCNA和p-AMPK/AMPK,生化检测MDA和T-AOC。

8

初步药代动力学和毒性评估

评估Gin A口服后的系统暴露和短期安全性

SD大鼠单次口服10 mg/kg Gin A,不同时间点采血,LC-MS/MS测定血浆浓度,非房室模型分析药代参数;14天重复给药后检测血清生化指标和组织病理。

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
姜烯酮AMedChemExpress--
链脲佐菌素MedChemExpress--
Compound CMedChemExpressHY-13418A
MTT试剂Sigma--
抗NOX4抗体Novus BiologicalsNB110-58849
抗PCNA抗体GeneTexGTX100539
抗AMPKα抗体Cell Signaling Technology2532
抗磷酸化AMPKα抗体Cell Signaling Technology2531
抗mTOR抗体GeneTexGTX638220
抗磷酸化mTOR抗体GeneTexGTX132803
抗S6K1抗体InvitrogenPA5-28597
抗磷酸化S6K1抗体InvitrogenPA5-17884
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
抗组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology9715
DHE检测试剂盒SolarbioID3560
丙二醛检测试剂盒SolarbioBC0025
总抗氧化能力检测试剂盒SolarbioBC1315
超氧化物歧化酶检测试剂盒SolarbioBC5160
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
DMEM培养基ATCC30-2002
胎牛血清ATCC30-2020
A10细胞系ATCCCRL-1476
HASMC完全培养基ProcellCM-H081
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
Opti-MEM I减血清培养基----
AMPKα siRNARiboBio--
Fogarty球囊导管----
异氟烷----
液相色谱-串联质谱----

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
细胞增殖实验
A10细胞密度5×10^3/孔;葡萄糖浓度30 mM;Gin A浓度10 μM;处理24小时
阅读提示:Materials and Methods 2.3, Figure 1
细胞迁移实验
划痕实验:100 μL枪头划痕,处理24小时;Transwell:8 μm孔径,1×10^6细胞/孔
阅读提示:Materials and Methods 2.4, Figure 2
氧化应激检测
DHE探针浓度10 μM,染色30分钟;MDA、T-AOC、SOD试剂盒来源
阅读提示:Materials and Methods 2.5, Figure 3
AMPK依赖性实验
Compound C浓度10 μM,预处理1小时;siRNA浓度100 pmol/孔;HG浓度25 mM(HASMCs)
阅读提示:Materials and Methods 2.7, Figures 5,6
动物模型
大鼠品系、周龄、糖尿病诱导方法;Gin A剂量10 mg/kg/天;给药途径口服;损伤方式(2F Fogarty导管,三次撤回);处理时间2周
阅读提示:Materials and Methods 2.9, Figure 7
药代动力学
Gin A剂量10 mg/kg口服;采血时间点;LC-MS/MS方法
阅读提示:Materials and Methods 2.10, Table 1
毒理学评估
14天重复给药;剂量10 mg/kg/天;生化指标及组织病理评估
阅读提示:Materials and Methods 2.11, Table 2, Figure 8C