GLSP通过促进Sirt7介导的Keap1去乙酰化和Keap1-Nrf2解离来缓解血管老化

GLSP mitigates vascular aging by promoting Sirt7-mediated Keap1 deacetylation and Keap1-Nrf2 dissociation.

作者信息Yanfei Cheng, Guobin Zheng, Heming Huang, Jingyu Ni, Yun Zhao, Yuting Sun, Yingxin Chang, Shangjing Liu, Feng He, Dan Li, Yuying Guo, Yaodong Miao, Mengxin Xu, Dongyue Wang, Yunsha Zhang, Yunqing Hua, Shu Yang, Guanwei Fan, Chuanrui Ma
PMID40225574
发布时间2025-03-18
DOI10.7150/thno.110324

实验完整度

包含老龄小鼠、apoE-/-小鼠动脉粥样硬化模型、VD3/尼古丁诱导钙化模型及VSMCs体外实验等多个证据层级,并有Sirt7抑制剂、Co-IP和分子对接等机制验证。

主要模型

老龄C57BL/6J小鼠 apoE-/-动脉粥样硬化小鼠 VD3和尼古丁诱导的血管钙化小鼠模型 人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)

重点核对

自然衰老小鼠模型(16月龄C57BL/6J雄性小鼠)经GLSP灌胃处理6个月,剂量为351或702 mg/kg/天 apoE-/-小鼠喂食高脂饮食(21%脂肪,0.15%胆固醇)并给予GLSP 351 mg/kg/天,持续9个月 血管钙化模型:小鼠第1天灌胃尼古丁(20 mg/kg),第1-4天皮下注射VD3(5.5×10^5 IU/kg),随后GLSP治疗8周 体外VSMCs衰老模型:Ang II(0.6 μM)处理5天,同时给予GLSP单体成分GAA、GAB、GAG、GAC6、GMT各10 μM Sirt7抑制剂97491(5 μM)用于前2天以抑制Sirt7去乙酰化酶活性

摘要

背景与目的:血管老化是人类衰老的先兆标志,也是动脉粥样硬化和血管钙化的重要促成因素。然而,可用于缓解血管老化的药物选择有限。因此,了解血管老化及年龄相关动脉粥样硬化和血管钙化的潜在机制至关重要。本研究探讨血管老化的靶点,并阐明灵芝孢子粉(GLSP)在缓解血管老化及年龄相关动脉粥样硬化和血管钙化中的作用和机制。方法:在老龄C57BL/6J小鼠中评估GLSP的抗血管老化作用,并通过转录组测序确定GLSP的靶点。此外,通过检查apoE-/-小鼠的动脉粥样硬化和VD3及尼古丁诱导小鼠的血管钙化,评估GLSP对老化血管的保护作用。在体外,在血管平滑肌细胞(VSMCs)中评估GLSP三萜类化合物对血管老化和钙化的保护作用。结果:GLSP通过调节细胞周期和衰老相关分泌表型(SASP)、减轻DNA损伤、减少氧化应激、改善线粒体功能和调节代谢水平,发挥抗血管老化作用。此外,GLSP在体内改善了与血管老化相关的动脉粥样硬化和血管钙化。机制上,RNA测序揭示GLSP处理后Sirt7表达上调。Sirt7抑制剂加重了衰老VSMCs的衰老和钙化,并消除了GLSP三萜类化合物对VSMCs衰老和钙化的抗衰老和抑制作用。创新性地,我们发现Sirt7与Keap1相互作用并促进Keap1去乙酰化,从而促进Keap1-Nrf2解离,进而增强Nrf2核转位和激活。结论:GLSP通过激活Sirt7-Nrf2轴发挥抗氧化作用,从而缓解血管老化,为延缓血管老化、动脉粥样硬化和血管钙化提供了一种有前景的新策略。

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
GLSP能否缓解血管老化及年龄相关的动脉粥样硬化和血管钙化,其分子靶点和机制是什么?
核心机制
GLSP上调Sirt7表达,Sirt7与Keap1相互作用并促进Keap1去乙酰化,进而促进Keap1-Nrf2解离,增强Nrf2核转位和激活,从而发挥抗氧化作用,缓解血管老化。
主要证据
在老龄小鼠、apoE-/-动脉粥样硬化模型及VD3/尼古丁诱导的钙化模型中,GLSP改善了血管老化和相关病变;转录组测序显示Sirt7上调;Sirt7抑制剂阻断了GLSP成分的抗衰老和抗钙化作用;Co-IP证实Sirt7与Keap1相互作用并影响Keap1乙酰化及Keap1-Nrf2结合。
研究意义
研究表明Sirt7可能是治疗血管老化的靶点,GLSP可能成为治疗血管老化及年龄相关动脉粥样硬化和血管钙化的新策略。

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

评估GLSP对自然衰老小鼠血管老化的影响

验证GLSP是否能缓解自然衰老小鼠的血管老化表型。

16月龄C57BL/6J小鼠分为对照组、GLSP低剂量和高剂量组,灌胃处理6个月,检测体重、脏器指数、血清血脂、背部毛发、血管通透性(伊文思蓝)、衰老细胞(SA-β-gal染色)、细胞增殖(PH3)、血管结构(HE染色)、胶原沉积(天狼星红染色)和弹性纤维断裂(EVG染色)。

2

检测GLSP对细胞周期和SASP的调节作用

探究GLSP是否通过调节细胞周期和衰老相关分泌表型来缓解血管老化。

通过免疫荧光和蛋白质印迹检测主动脉中P16、P21、P53、Rb、γH2AX、p-Chk1的表达,以及SASP因子(IL-1β、TNF-α、MMP3、MMP13、ICAM-1、VCAM-1、IL-6、IL-1α)的表达,并用ELISA检测血清TNF-α和IL-1β水平。

3

评估GLSP对氧化应激和线粒体功能的影响

探究GLSP是否通过减轻氧化应激和改善线粒体功能来缓解血管老化。

通过DHE和MitoSOX染色检测总ROS和线粒体ROS,通过免疫荧光检测蛋白质氧化、脂质过氧化和DNA氧化损伤,通过TOM20染色检测线粒体含量,通过LC3和P62免疫荧光检测自噬通量,检测血清MDA和CAT水平,通过蛋白质印迹检测NQO1、HMOX1、PINK1和P62表达。

4

评估GLSP对apoE-/-小鼠动脉粥样硬化的影响

验证GLSP是否能缓解年龄相关动脉粥样硬化,并探讨其机制。

apoE-/-小鼠喂食高脂饮食并给予GLSP(351 mg/kg/天)9个月,检测主动脉斑块面积(油红O染色)、主动脉根部斑块面积、坏死核心和纤维帽厚度(HE染色)、斑块内平滑肌细胞含量(αSMA免疫荧光)、腹腔巨噬细胞炎症因子和泡沫细胞形成(油红O染色)、外周血促炎单核细胞比例(流式细胞术)、斑块内衰老标志物P16表达等。

5

评估GLSP对血管钙化的影响

验证GLSP是否能缓解老龄和VD3/尼古丁诱导的血管钙化。

在自然衰老小鼠中检测主动脉钙化(茜素红S染色)和钙化相关基因(RUNX2、BMP2、ALP)与αSMA共定位;在VD3和尼古丁诱导的钙化小鼠中,通过茜素红S、Von Kossa染色和钙含量测定评估钙化程度,并通过免疫荧光、qRT-PCR和蛋白质印迹检测钙化相关分子表达。

6

验证GLSP活性成分对VSMCs衰老和钙化的影响

在体外验证GLSP三萜类活性成分是否能抑制VSMCs衰老和钙化。

用Ang II诱导HASMCs衰老,同时给予GLSP单体成分(GAA、GAB、GAG、GAC6、GMT),检测SA-β-gal染色、衰老标志物p16/p21、炎症因子IL-6和TNF-α、总ROS和线粒体ROS、线粒体膜电位(JC-1)、NAD+/NADH比例;同时用高磷培养基诱导钙化,检测茜素红染色和钙含量。

7

转录组测序分析揭示Sirt7为潜在靶点

探索GLSP缓解血管老化的分子机制,寻找关键靶点。

对老龄小鼠对照组和GLSP处理组主动脉进行RNA测序,分析差异表达基因,并进行KEGG和GO富集分析,发现Sirt7是唯一显著上调的Sirtuin家族成员。

8

验证Sirt7介导的Keap1去乙酰化及Nrf2激活机制

阐明GLSP通过Sirt7调控Keap1-Nrf2信号通路的分子机制。

使用Sirt7抑制剂97491处理VSMCs,检测衰老和钙化表型;通过分子对接预测Sirt7与Keap1结合;通过免疫共沉淀(co-IP)检测Sirt7与Keap1互作、Keap1乙酰化水平及Keap1-Nrf2结合;通过核质分离检测Nrf2核转位。

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
P16抗体Proteintech10883-1-AP
P21抗体Proteintech67362-1-Ig
P53抗体Proteintech60283-2-Ig
TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
MMP3抗体Proteintech66338-1-Ig
MMP13抗体Proteintech18165-1-AP
TOM20抗体Proteintech66777-1-Ig
Arg1抗体Proteintech66129-1-Ig
αSMA抗体Proteintech67735-1-Ig
ABCG1抗体Proteintech13578-1-AP
Sirt7抗体Proteintech12994-1-AP
HMOX1抗体Proteintech66743-1-Ig
NQO1抗体Proteintech67240-1-Ig
LC3抗体Proteintech14600-1-AP
P62抗体Proteintech31403-1-AP
PINK1抗体Proteintech23274-1-AP
BMP2抗体Proteintech66383-1-Ig
IL-6抗体Proteintech26404-1-AP
Keap1抗体Proteintech60027-1-Ig
Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
IL-1β抗体Santa Cruzsc-515598
ICAM-1抗体Santa Cruzsc-107
VCAM-1抗体Santa Cruzsc-13160
CD68抗体Santa Cruzsc-20060
SR-A抗体Santa Cruzsc-20445
RUNX2抗体Santa Cruzsc-390351
ALP抗体Santa Cruzsc-365765
Osx抗体Santa Cruzsc-393060
3-硝基酪氨酸抗体BIOSSbs-8551R
4-羟基壬烯醛抗体BIOSSbs-6313R
8-氧鸟嘌呤抗体Sigma-AldrichMAB3560
PH3抗体Abcamab177218
γH2AX抗体Abcamab81299
p-Chk1抗体Abcamab278717
CD11b抗体BioLegend101263
CCR2抗体BioLegend150627
Ly6C抗体BioLegend128017
衰老β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)BeyotimeC2006
NAD+/NADH检测试剂盒(WST-8)BeyotimeS0175
改良天狼星红染色试剂盒SolarbioG1472
胶原纤维和弹性纤维染色试剂盒SolarbioG1597
茜素红S溶液SolarbioG3280
二氢乙啶Thermo Fisher ScientificD11347
MitoSOXThermo Fisher ScientificM36008
DMEM/F-12培养基Gibco11330032
丙二醛(MDA)比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K025-M
过氧化氢酶(CAT)活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K031-M
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
小鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
油红O粉末Sigma-Aldrich1320-06-5
钙比色检测试剂盒Sigma-AldrichMAK022
MolPure® 细胞/组织总RNA提取试剂盒Yeasen19221ES50
HiScript II逆转录试剂盒VazymeR223
Ultra SYBR MixtureCowinCW2601H
胎牛血清VivaCellC04001-500
青霉素-链霉素ServicebioG4003-100 mL
灵芝孢子粉浙江寿仙谷20231202Y
灵芝酸A成都普思81907-62-2
灵芝酸B成都普思81907-61-1
灵芝酸G成都普思98665-22-6
灵芝酸C6成都普思105742-76-5
灵芝三醇成都普思106518-63-2
Sirt7抑制剂97491MedChemexpressHY-135899
伊文思蓝----
血管紧张素IISigma-AldrichA6778
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶和磷酸酶抑制剂BeyotimeP1045
免疫沉淀缓冲液BeyotimeP0013
蛋白酶和磷酸酶抑制剂BeyotimeP1046
Protein A/G PLUS-琼脂糖Thermo Fisher Scientific78610
抗坏血酸----
磷酸二氢钠----
磷酸氢二钠----
增强免疫染色通透缓冲液BeyotimeP0097

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
自然衰老小鼠模型
小鼠品系、月龄、性别、GLSP剂量和给药时间
阅读提示:Methods: Experimental animals in aging studies
动脉粥样硬化模型
apoE-/-小鼠月龄、性别、高脂饮食成分、GLSP剂量和给药时间
阅读提示:Methods: Experimental animals in aging studies
血管钙化模型
尼古丁剂量、VD3剂量、给药途径和时间、GLSP剂量和给药时间
阅读提示:Methods: Experimental animals in aging studies
细胞衰老模型
Ang II浓度、处理时间、GLSP单体成分浓度、Sirt7抑制剂浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Cellular senescence model and cellular calcification model
细胞钙化模型
磷酸盐浓度、抗坏血酸浓度、处理时间、Sirt7抑制剂浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Cellular senescence model and cellular calcification model
Keap1乙酰化检测
免疫沉淀抗体、乙酰化抗体、细胞/组织裂解条件
阅读提示:Methods: Detection of Keap1 acetylation by co-immunoprecipitation (Co-IP)