SIRT3介导PCSK9抑制剂对内皮细胞炎症、自噬和氧化应激的影响

SIRT3 mediates the effects of PCSK9 inhibitors on inflammation, autophagy, and oxidative stress in endothelial cells.

作者信息Nunzia D'Onofrio, Francesco Prattichizzo, Raffaele Marfella, Celestino Sardu, Elisa Martino, Lucia Scisciola, Lorenza Marfella, Rosalba La Grotta, Chiara Frigé, Giuseppe Paolisso, Antonio Ceriello, Maria Luisa Balestrieri
PMID36632236
发布时间2023-01-01
DOI10.7150/thno.80289

实验完整度

包含体外细胞实验(TeloHAEC)、siRNA基因沉默、患者斑块样本相关分析等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

人主动脉内皮细胞TeloHAEC 颈动脉内膜剥脱术患者斑块样本

重点核对

TeloHAEC细胞预处理8小时100 µg/mL evolocumab后暴露于20 ng/mL IL-6 24小时 SIRT3 siRNA转染浓度30 nM Western blot检测NLRP3、caspase-1、IL-1β、TNF-α、NF-κB、Beclin-1、ATG5、LC3B II/I、p62、SIRT3、PCSK9 ELISA检测NLRP3、caspase-1、IL-1β、TNF-α、IFN-γ 患者斑块样本(n=277)线性回归分析PCSK9、SIRT3、IL-6、IL-1β、LC3B II/I相关性

摘要

背景:前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)抑制剂(PCSK9i)是一类降脂药物,被认为具有许多独立于其降低LDL胆固醇特性之外的有益作用。然而,此类观察结果背后的机制仍存在争议。方法:人主动脉内皮细胞(TeloHAEC)预先用100 µg/mL的PCSK9i evolocumab处理,然后在naïve状态和siRNA介导的NAD依赖性脱乙酰酶sirtuin-3(SIRT3)抑制后暴露于20 ng/mL的IL-6(心血管疾病的主要驱动因子)。通过Western Blots、ELISAs和/或免疫荧光结合流式细胞术评估炎症、自噬和氧化应激。为了探索研究结果在人类中的相关性,我们还评估了行颈动脉内膜剥脱术患者(n=277)斑块中IL-6、SIRT3、IL-1β、LC3B II/I比值和PCSK9的表达,并测试了这些蛋白质之间可能的相关性。结果:PCSK9i改善了一系列表型,包括炎症通路的激活、氧化应激和自噬。实际上,PCSK9i治疗能够对抗IL-6诱导的炎症小体激活增加、自噬细胞积累和线粒体ROS积累。值得注意的是,SIRT3的沉默逆转了PCSK9i治疗在这些现象上观察到的有益效果。在动脉粥样硬化标本中,PCSK9的表达与SIRT3呈负相关,而与IL-6、IL-1β和LC3B II/I比值呈正相关。结论:总体而言,这些数据表明PCSK9i在内皮细胞中具有内在的抗炎、抗自噬和抗氧化特性,并且这些多效性作用可能至少部分由SIRT3介导。这些结果为支持PCSK9i对CVD的益处超出降低LDL的现有知识提供了额外机制,并揭示SIRT3是这种多效性的假定介质。

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
PCSK9抑制剂是否能够对抗IL-6诱导的内皮细胞炎症、自噬和氧化应激,以及其作用是否由SIRT3介导。
核心机制
PCSK9抑制剂通过SIRT3介导发挥抗炎、抗自噬和抗氧化作用;PCSK9与SIRT3表达呈负相关,与炎症和自噬标志物呈正相关。
主要证据
TeloHAEC细胞实验中,PCSK9i预处理抑制IL-6诱导的NLRP3、caspase-1、IL-1β等炎症因子、自噬标志物和线粒体ROS增加;SIRT3沉默逆转这些保护效应;患者斑块中PCSK9与SIRT3负相关,与IL-6、IL-1β、LC3B II/I正相关。
研究意义
研究为PCSK9抑制剂在降低LDL胆固醇之外对心血管疾病的益处提供了额外机制,并提示SIRT3可能作为心血管保护分子。

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

细胞培养与处理

建立IL-6诱导的内皮细胞炎症、氧化应激和自噬模型,并评估PCSK9i的预处理效应。

人主动脉内皮细胞(TeloHAEC)在含内皮细胞生长试剂盒的Vascular Cell Basal Medium中培养,用IL-6(5-20 ng/mL)处理24小时,或用evolocumab(10-100 µg/mL)预处理8小时再加入IL-6。

2

SIRT3基因沉默

验证SIRT3是否介导PCSK9i对IL-6诱导表型的保护作用。

使用SIRT3 siRNA(30 nM)转染TeloHAEC细胞8小时,加FBS再培养12小时后进行后续处理。

3

炎症指标检测

评估PCSK9i对IL-6诱导的炎症通路激活的影响以及SIRT3沉默后的变化。

通过Western blot和ELISA检测NLRP3、caspase-1、IL-1β、TNF-α、IFN-γ及NF-κB的表达水平。

4

自噬检测

评估PCSK9i对IL-6诱导的自噬的影响以及SIRT3沉默后的变化。

使用自噬检测试剂盒染色,结合荧光显微镜和流式细胞术检测自噬细胞比例;Western blot检测Beclin-1、ATG5、LC3B II/I和p62表达。

5

线粒体功能检测

评估PCSK9i对IL-6诱导的线粒体氧化应激和膜电位损伤的影响以及SIRT3沉默后的变化。

使用MitoSOX Red检测线粒体ROS,使用JC-1染色检测线粒体膜电位,通过荧光显微镜和流式细胞术分析。

6

患者斑块样本分析

在人类动脉粥样硬化斑块中评估PCSK9、SIRT3、IL-6、IL-1β和LC3B II/I的相关性,以验证体外发现的临床相关性。

收集颈动脉内膜剥脱术患者的斑块样本(n=277),通过Western blot检测蛋白表达,并进行线性回归分析。

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
验证分子表达变化
验证免疫效应
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
血管细胞基础培养基ATCCPCS-100-030
内皮细胞生长试剂盒-VEGFATCCPCS-100-041
依洛尤单抗Amgen Europe B.V.Repatha
细胞计数试剂盒-8Donjindo Molecular Technologies--
MitoSOX Red线粒体超氧化物指示剂Thermo ScientificM36008
JC-1染色Dojindo Molecular TechnologiesMT09
自噬检测试剂盒Abcamab139484
抗PCSK9抗体Abcamab28770
抗SIRT3抗体InvitrogenPA5-86035
抗NLRP3抗体Abcamab270449
抗caspase-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-56036
抗IL-1β抗体Abcamab216995
抗ATG5抗体Cell Signaling Technology9980
抗beclin-1抗体Cell Signaling Technology4122
抗SQSTM1/p62抗体Cell Signaling Technology5114
抗LC3B抗体Abcamab192890
抗α-微管蛋白抗体Elabscience Biotechnology Inc.E-AB-20036
抗GAPDH抗体Abcamab9485
化学发光底物试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-IR-R301
ChemiDoc成像系统Bio-Rad Laboratories--
人NLRP3 ELISA试剂盒Abcamab274401
人caspase-1 ELISA试剂盒Abcamab219633
人IL-1β定量ELISAR&D SystemsDLB50
人TNF-α ELISA试剂盒Abcamab181421
人IFN-γ ELISABioVendor Laboratorni medicina a.s.RAF021R
SIRT3 siRNA寡核苷酸Applied Biological Materials, Inc.438080910101
脂质体转染试剂----
Precellys 24匀浆系统Bertin Technologies--
BD Accuri C6流式细胞仪BD Biosciences--
EVOS FL细胞成像系统Thermo Scientific--
微孔板读数仪680型Bio-Rad--
ImageJ软件National Institutes of Health--
FlowJo V10软件Williamson Way--

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
细胞系TeloHAEC (CRL-4052)来源,培养基成分,IL-6浓度5-20 ng/mL,evolocumab浓度10-100 µg/mL,预处理时间8小时,处理时间24小时,对照处理(HBSS-10 mM Hepes最高体积)
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments
SIRT3基因沉默
SIRT3 siRNA浓度30 nM,转染试剂Lipofectamine,转染时间8小时,FBS后孵育12小时,非靶向siRNA对照
阅读提示:Methods: SiRNA mediated gene silencing
炎症指标检测
Western blot抗体稀释比例,ELISA试剂盒货号,细胞裂解液成分
阅读提示:Methods: Cell lysis and immunoblotting, ELISA assays
自噬检测
自噬检测试剂盒浓度1 µM,染色时间30分钟,阳性对照雷帕霉素1 µM过夜,流式细胞术记录至少20,000个事件
阅读提示:Methods: Autophagy detection
线粒体功能检测
MitoSOX浓度5 µM,染色20分钟,JC-1浓度5 µM,染色1小时,阳性对照甲萘醌50 µM处理30分钟
阅读提示:Methods: Mitochondrial ROS measurement, Mitochondrial membrane potential
患者斑块分析
患者纳入标准(颈动脉狭窄>70%),样本量277,排除使用PCSK9i的患者,蛋白提取方法(2D裂解缓冲液),Western blot抗体,线性回归分析
阅读提示:Methods: Cohort description and quantitation of proteins in atheroma specimens