金合欢素通过雌激素受体改善胰岛素抵抗SHR大鼠的内皮功能障碍和主动脉纤维化

Acacetin improves endothelial dysfunction and aortic fibrosis in insulin-resistant SHR rats by estrogen receptors.

作者信息Yaxin Wei, Peipei Yuan, Qi Zhang, Yang Fu, Ying Hou, Liyuan Gao, Xiaoke Zheng, Weisheng Feng
PMID32892299
发布时间2020-09
DOI10.1007/s11033-020-05746-3

实验完整度

包含体内动物模型(SHR大鼠、小鼠子宫增重实验)和体外细胞模型(HUVEC细胞),并进行功能验证(凋亡、炎症、纤维化指标)和机制验证(雌激素受体拮抗剂逆转)。

主要模型

胰岛素抵抗SHR大鼠模型(10%果糖诱导) HUVEC细胞损伤模型(高糖高盐刺激) 未成熟雌性昆明小鼠子宫增重模型

重点核对

动物分组:WKY正常组,SHR(F)模型组、SHR(F)+AC-L(25 mg/kg)、SHR(F)+AC-H(50 mg/kg)、SHR(F)+Y(30 mg/kg缬沙坦) 动物模型诱导:7周龄SHR大鼠自由饮用10%果糖水7周 HUVEC细胞损伤模型:30 mM/L葡萄糖和100 mM/L NaCl刺激24小时 雌激素受体拮抗剂处理:ICI 182780(1 μM/L)预处理30分钟 HUVEC细胞给药浓度:低剂量1 μM/L、中剂量5 μM/L、高剂量10 μM/L

摘要

本工作的目的是研究金合欢素对胰岛素抵抗SHR大鼠内皮功能障碍和主动脉纤维化的影响,并探讨其机制。选取7周龄雄性自发性高血压大鼠(SHR)建立10%果糖诱导的高血压合并胰岛素抵抗大鼠模型。采用免疫组织化学法观察核因子κB p65(NF-κB p65)和Collagen I。采用免疫荧光法观察雌激素受体α(ERα)、雌激素受体β(ERβ)和G蛋白偶联受体30(GPR30)。采用Western blotting检测白细胞介素(IL-1β)、Arginase 2(ARG2)、Nostrin、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、TGF-β、Smad3、ERK通路蛋白如p-c-Raf、p-MEK1/2、p-ERK、ERK、p-P90RSK和p-MSK1。我们发现金合欢素确实对内皮功能障碍和纤维化有改善作用。同时,还偶然发现其对模型动物的雌激素水平有显著影响。然后,小鼠子宫增重实验证实金合欢素在体内具有一定的雌激素样作用,并通过雌激素受体通路发挥作用。体外实验用30 mM/L葡萄糖和100 mM/L NaCl刺激HUVEC细胞24 h建立内皮细胞损伤模型。HUVEC细胞在给药前用1 μM/L雌激素受体拮抗剂(ICI 182780)处理30 min。细胞实验表明,金合欢素可减少HUVEC细胞的凋亡、炎症细胞因子水平以及内皮细胞损伤模型中TGF-β、Collagen I和Smad3的表达。用ICI 182780处理后,金合欢素的改善作用被显著逆转。结果表明,金合欢素通过雌激素信号通路减少炎症因子的释放和改善血管舒张功能,从而减轻胰岛素抵抗SHR大鼠的内皮功能障碍并减少主动脉纤维化。

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
金合欢素能否改善胰岛素抵抗SHR大鼠的内皮功能障碍和主动脉纤维化,其作用是否通过雌激素受体通路介导?
核心机制
金合欢素通过激活雌激素受体(ERα、ERβ、GPR30),减少炎症因子(TNF-α、IL-1β、NF-κB p65)释放,抑制ERK通路,下调ARG2和Nostrin,促进eNOS和NO产生,从而改善血管舒张功能;同时通过抑制TGF-β/Smad3通路和Collagen I沉积改善主动脉纤维化。
主要证据
动物实验中金合欢素降低SBP、HOMA-IR,改善主动脉形态,降低vWF、P-Selectin,减少NF-κB p65、TGF-β、Smad3、Collagen I表达,调节ARG2、Nostrin、eNOS、NO水平,抑制ERK通路;细胞实验中金合欢素减少HUVEC凋亡,降低炎症因子和纤维化指标,且这些作用被雌激素受体拮抗剂ICI 182780逆转。
研究意义
金合欢素作为天然植物雌激素,可能为改善高血压合并胰岛素抵抗相关血管病变提供潜在治疗策略,其通过雌激素样作用发挥血管保护作用,值得进一步研究。

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

建立高血压合并胰岛素抵抗大鼠模型

验证10%果糖诱导SHR大鼠是否成功建立高血压合并胰岛素抵抗模型。

7周龄雄性SHR大鼠自由饮用10%果糖水7周,检测收缩压和HOMA-IR。

2

动物实验评价金合欢素对血压和胰岛素抵抗的影响

评估金合欢素对模型大鼠收缩压和胰岛素抵抗指数的改善作用。

给药组分别灌胃金合欢素25 mg/kg(AC-L)和50 mg/kg(AC-H),阳性对照组灌胃缬沙坦30 mg/kg,持续6周,每周测SBP,每2周测空腹血糖和胰岛素。

3

组织病理学与分子指标检测

评估金合欢素对主动脉结构、内皮损伤、炎症、血管舒张功能、纤维化及相关信号通路的影响。

HE染色观察主动脉形态;ELISA检测血清vWF、P-Selectin、TNF-α;Western blotting检测主动脉组织IL-1β、ARG2、Nostrin、eNOS、TGF-β、Smad3、ERK通路蛋白;免疫组化检测NF-κB p65、Collagen I、(Ser612) p-IRS-1;免疫荧光检测ERα、ERβ、GPR30。

4

小鼠子宫增重实验验证雌激素样作用

验证金合欢素是否具有体内雌激素样活性。

21日龄雌性昆明小鼠给予金合欢素35 mg/kg(AC-L)和70 mg/kg(AC-H),阳性对照组隔日给予雌二醇戊酸酯0.33 mg/kg,连续7天,检测子宫系数、血清E2水平和子宫组织ERα、ERβ、GPR30表达。

5

体外细胞实验验证金合欢素对HUVEC细胞损伤的改善作用

验证金合欢素对高糖高盐诱导的内皮细胞损伤的保护作用,并验证其依赖雌激素受体。

HUVEC细胞用30 mM/L葡萄糖和100 mM/L NaCl刺激24小时建立损伤模型,给予金合欢素(10 μM/L)或联合ICI 182780(1 μM/L)处理,检测细胞凋亡、炎症因子、eNOS/NO、纤维化指标。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗IL-1β抗体Abcamab9722
抗TM抗体Abcamab187075
抗TGF-β抗体Abcamab92486
抗Collagen I抗体Abcamab34710
抗ERα抗体Abcamab32063
抗ERβ抗体Abcamab3576
抗GPR30抗体Abcamab39742
抗eNOS抗体Cell Signaling Technology#32027
抗p-ERK抗体Cell Signaling Technology#4377
抗p-c-Raf抗体Cell Signaling Technology#9911
抗p-MEK1/2抗体Cell Signaling Technology#9911
抗p-P90RSK抗体Cell Signaling Technology#9911
抗p-MSK1抗体Cell Signaling Technology#9911
抗NF-κB p65抗体Proteintach Group Company10745-1-AP
抗ARG2抗体Proteintach Group Company14825-1-AP
抗Nostrin抗体Proteintach Group Company20116-1AP
抗Smad3抗体Proteintach Group Company25494-1-AP
抗ERK抗体Proteintach Group Company16443-1-AP
抗p-IRS-1 (Ser612)抗体BioworldBS5084
抗β-tubulin抗体ABclonalAC008
IRDye 680 RD山羊抗兔抗体LI-CORC80911-11
IRDye 800CW山羊抗小鼠抗体LI-CORC80816-16
RIPA裂解液SolarbioR0013B
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
PageRuler预染蛋白梯Thermo Fisher Scientific26617
碘[125I]胰岛素放射免疫分析试剂盒Beijing north institute of biotechnologyF01-INS
大鼠vWF ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R1079c
大鼠P-Selectin ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0828c
大鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R2856c
小鼠雌二醇(E2) ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0150c
NO检测试剂盒Nanjing Jiancheng biological engineering instituteA013-2
Annexin-v凋亡检测试剂盒(PE标记)BD Biosciences8086787
金合欢素Yuanye Biological Co., Ltd.B20627
缬沙坦Huanglong pharmaceutical co., Ltd.H200505508
戊酸雌二醇Bayer healthcare co., Ltd.H20160679
ICI 182780(氟维司群)MCE Company--
DMEM低糖培养基ProteineasyPE2190108
胎牛血清Tianhang11011-8611
青霉素----
链霉素----
庆大霉素----
DAB显色液DAKOK5007
柠檬酸抗原修复缓冲液ServicebioG1202
EDTA抗原修复缓冲液ServicebioG1206
DAPI染液ServicebioG1012
抗荧光淬灭封片剂ServicebioG1401
PVDF膜MilliporeISEQ00010
牛血清白蛋白Genview9048-46-8
SDS蛋白上样缓冲液--WB-0091
果糖DiamondA100226-0005
水合氯醛----

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
动物模型建立与分组
大鼠品系、性别、周龄;果糖浓度及饮用方式;分组方式(WKY正常组、SHR(F)模型组、AC-L、AC-H、阳性对照组);给药剂量和方式。
阅读提示:Materials and methods: Grouping and administration of animals
动物实验给药与检测
金合欢素剂量(25、50 mg/kg);缬沙坦剂量(30 mg/kg);给药途径(灌胃);给药持续时间(6周);检测指标(SBP、HOMA-IR、vWF、P-Selectin、TNF-α、NO等);取材时间。
阅读提示:Materials and methods: Detection of Systolic blood pressure (SBP) and insulin resistance index (HOMA-IR); Results
细胞模型建立与处理
HUVEC细胞来源;刺激条件(30 mM/L葡萄糖和100 mM/L NaCl,24小时);金合欢素浓度(1、5、10 μM/L);ICI 182780浓度(1 μM/L)及处理时间(30分钟);检测指标(凋亡、炎症因子、eNOS、NO、纤维化指标)。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture; Flow cytometry of HUVEC cells; Detection of NO in HUVEC cells; In-cell-western of HUVEC cells; Western blotting of HUVEC cells