天然小分子银杏双黄酮通过靶向ACLY缓解高胆固醇血症和动脉粥样硬化

A natural small molecule isoginkgetin alleviates hypercholesterolemia and atherosclerosis by targeting ACLY.

作者信息Zhidan Zhang, Meijie Chen, Yitong Xu, Zhihua Wang, Zhenghong Liu, Chenyang He, Fanshun Zhang, Xiaojun Feng, Xiayun Ni, Yuanli Chen, Jixia Wang, Xinmiao Liang, Zhifu Xie, Jingya Li, Maciej Banach, Jaroslav Pelisek, Yuqing Huo, Yunhui Hu, Paul C Evans, Li Wang, Xiao-Yu Tian, Jianbo Xiao, Yuhua Shang, Yijun Zheng, Xunde Xian, Jianping Weng, Suowen Xu
PMID40225566
发布时间2025-03-18
DOI10.7150/thno.105782

实验完整度

研究包含体外酶活性抑制、细胞脂质合成、分子对接、SPR、CETSA、基因敲除细胞,以及Apoe-/-小鼠、Ldlr-/-仓鼠等多层级验证,功能与机制验证齐全。

主要模型

Apoe-/-小鼠高胆固醇饮食诱导动脉粥样硬化模型 叙利亚金黄地鼠高胆固醇饮食诱导高脂血症模型 Ldlr-/-仓鼠高胆固醇饮食诱导动脉粥样硬化模型 原代小鼠肝细胞及HepG2、AML12等细胞系

重点核对

ISOGK剂量与给药途径(腹腔注射,小鼠20 mg/kg/天,仓鼠2或5 mg/kg/天) 高胆固醇饮食诱导时间(小鼠7周,仓鼠2周)及处理持续时间(小鼠8周,仓鼠4或6周) ACLY活性检测方法(ADP-Glo试剂盒和MDH偶联试剂盒) ACLY敲低策略(病毒Cre感染及GalNAc-siAcly给药3 mg/kg/月) 主要检测终点(主动脉斑块面积、血脂水平、肝脏脂质含量)

摘要

背景:动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)是全球死亡和发病的主要原因。鉴于高胆固醇血症是ASCVD的重要危险因素,发现新的降脂药物至关重要。ATP柠檬酸裂解酶(ACLY)是细胞代谢中的关键酶,提供乙酰辅酶A作为脂肪酸和胆固醇生物合成的构建模块。因此,它已成为脂质代谢紊乱创新治疗的有前景的药物靶点。方法:对天然产物库进行虚拟筛选以鉴定小分子ACLY抑制剂,从而发现银杏双黄酮(ISOGK)。在高胆固醇饮食诱导的动物模型(小鼠和仓鼠)中验证了ISOGK的降脂和抗动脉粥样硬化作用。使用商业检测试剂盒测量ISOGK对ACLY酶活性的抑制作用。通过表面等离子体共振(SPR)和细胞热位移分析(CETSA)确认ISOGK与ACLY的直接相互作用。使用GalNAc偶联的siRNA(GalNAc-siAcly)生成肝脏特异性ACLY敲低小鼠。结果:ISOGK直接结合ACLY并在体内外抑制其酶活性。通过抑制ACLY,ISOGK治疗因此减轻了小鼠和仓鼠的高胆固醇血症和动脉粥样硬化。然而,在Acly敲除或耗尽的肝细胞中,ISOGK未能减轻脂质积累和脂质代谢相关基因的表达。在体内,通过GalNAc-siAcly处理敲低肝脏Acly可逆转ISOGK的降脂和抗动脉粥样硬化作用。结论:总之,本研究确定ISOGK是一种有效的天然小分子ACLY抑制剂,可限制高胆固醇血症和动脉粥样硬化。因此,ISOGK有望成为心血管治疗的有前景的药物先导物。

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
研究旨在发现天然ACLY抑制剂,并验证其能否缓解高胆固醇血症和动脉粥样硬化。
核心机制
ISOGK直接结合并抑制ACLY酶活性,减少脂肪酸和胆固醇合成,从而降低血脂并减轻动脉粥样硬化,且该作用依赖于ACLY。
主要证据
在体外,ADP-Glo、SPR和CETSA证实ISOGK抑制ACLY活性并直接结合;在体内,Apoe-/-小鼠和Ldlr-/-仓鼠模型中ISOGK降低血脂和斑块面积,而ACLY敲低或敲除可逆转其效应。
研究意义
研究提供了ISOGK靶向ACLY发挥降脂和抗动脉粥样硬化作用的临床前证据,提示其作为心血管治疗药物先导物的潜在价值。

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

虚拟筛选与体外抑制验证

从天然产物库中筛选ACLY抑制剂并验证其体外抑制活性。

对3200种天然产物进行分子对接筛选,通过ADP-Glo试剂盒检测候选化合物的ACLY酶活性抑制,并评估细胞毒性。

2

体外脂质合成抑制验证

验证ISOGK是否抑制肝细胞脂质从头合成。

在原代小鼠肝细胞中用[1,2-14C]-乙酸标记,检测脂肪酸和胆固醇合成,并用Nile Red染色观察脂质积累。

3

体内药效与安全性评估

验证ISOGK在高胆固醇饮食动物模型中的降脂和抗动脉粥样硬化作用及其安全性。

在Apoe-/-小鼠和Ldlr-/-仓鼠中通过腹腔注射ISOGK,检测血脂、肝脏脂质、主动脉斑块面积,并评估肝肾功能、组织病理及hERG通道影响。

4

机制验证:ACLY为ISOGK靶点

确证ISOGK直接结合并抑制ACLY,且其效应依赖ACLY。

通过SPR和CETSA验证直接结合,通过ACLY敲除或敲低的细胞及GalNAc-siAcly处理的小鼠观察效应是否消失。

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
银杏双黄酮MedChemExpressHY-N2117
C57BL/6J小鼠GempharmatechN000013
Apoe-/-小鼠GempharmatechT001458
Aclyflox/flox小鼠上海模式动物中心NM-CKO-200076
1.25%高胆固醇饲料Research DietsD12108C
高脂饲料Research DietsD12492
甘油三酯检测试剂盒Wako290-63701
总胆固醇检测试剂盒Wako294-65801
甘油三酯检测试剂盒ElabscienceE-BC-K261-M
总胆固醇检测试剂盒ElabscienceE-BC-K109-M
GSH检测试剂盒BeyotimeS0059S
MDA检测试剂盒BeyotimeS0131S
SOD检测试剂盒BeyotimeS0101S
ox-LDL ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E07933m
油红O染色液SolarbioG1260
肝脏灌流液Thermo Fisher Scientific17701-038
肝脏消化液Thermo Fisher Scientific17701-034
DMEM培养基----
胎牛血清Bio-One BiotechnologyF05-001-B160216
青霉素-链霉素Gibco15140-122
RNeasy RNA提取试剂盒YiShanRN001-50Rxns
Takara逆转录试剂盒TakaraRR037B
ChamQ SYBR qPCR预混液VazymeQ311-02
ACLY抗体Proteintech67166-1-Ig
LDLR抗体Proteintech10785-1-AP
β-Actin抗体Proteintech66009-1-Ig
AMPK抗体Proteintech10929-2-AP
p-AMPK(T172)抗体Cell Signaling Technology2535
CRP ELISA试剂盒ABclonalRK04303
IL-1β ELISA试剂盒ABclonalRK00006
IL-6 ELISA试剂盒ABclonalRK00008
尼罗红InvitrogenN1142
ADP-Glo检测试剂盒PromegaV9102
MDH偶联检测试剂盒SolarbioBC4240
OpenSPR仪器Nicaya--
羧基传感器芯片NicayaSEN-AU-100-3-COOH
DiI标记低密度脂蛋白YEASEN20614ES76
LDL溶液Yiyuan BiotechnologiesYB-001
硫酸铜Jinshanting New Chemical Reagent Factory--
CCK8试剂盒SolarbioCA1210
CD68抗体Bio-RadMCA1957
α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
CD31抗体Proteintech28083-1-AP
Alexa Fluor 488标记山羊抗小鼠IgGThermo Fisher ScientificA-11006
Alexa Fluor 546标记山羊抗兔IgGThermo Fisher ScientificA-11035

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
动物实验
动物品系、性别、年龄、饮食诱导时间、ISOGK给药剂量(小鼠20 mg/kg/天,仓鼠2或5 mg/kg/天)和给药途径(腹腔注射)
阅读提示:详见Materials and Methods中的Animals部分及Figure 2A、5A、7A图注
原代肝细胞分离与培养
小鼠品系、高脂饮食喂养时长(16周)、灌流液和消化液的使用、离心条件(50xg, 1分钟)、培养条件(DMEM+10%FBS+1%青霉素/链霉素)
阅读提示:详见Materials and Methods中的Primary hepatocytes isolation部分
体外ACLY活性检测
底物浓度(5 mM ATP、30 mM柠檬酸、15 mM CoA)、重组ACLY浓度(20 nM)、反应时间(30分钟)、温度(37℃)以及抑制剂浓度范围
阅读提示:详见Materials and Methods中的ACLY activity assays in vitro部分
体内ACLY活性检测
肝组织提取物制备方法、MDH偶联反应缓冲液成分、NADH消耗检测及ATP添加与否
阅读提示:详见Materials and Methods中的Measurement of ACLY activity in vivo部分
基因敲低实验
GalNAc-siAcly剂量(3 mg/kg/月)、给药途径、ACLY敲除验证(Western blot)及处理周期
阅读提示:详见Materials and Methods中Animals部分及结果末尾和Figure 7A图注