苏木乙酸乙酯提取物通过调节miR-126/VEGF信号通路调控动脉粥样硬化中的血管生成

Caesalpinia sappan L. ethyl acetate extract regulated angiogenesis in atherosclerosis by modulating the miR-126/VEGF signalling pathway.

作者信息Yue He, Chao Huang, Jingjing Chen, Weizeng Shen
PMID39931479
期刊Heliyon
发布时间2025-01-22
DOI10.1016/j.heliyon.2025.e42159

实验完整度

包含生物信息学分析、细胞实验(增殖、凋亡、靶向验证)、动物实验(HE、油红O、IHC、RT-PCR、Western blot、ELISA),且有功能验证和机制验证。

主要模型

人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs) ApoE−/−小鼠动脉粥样硬化模型 GEO数据集GSE96621(AS患者血清miRNA表达数据)

重点核对

AS患者血清miR-126显著下调(p=0.01, logFC=-1.09) miR-126与VEGF存在靶向结合位点(TargetScan预测) miR-126模拟物显著降低野生型VEGF报告基因荧光素酶活性(p<0.01) CSEAE含药血清浓度8.52±0.57 μg/mL(大鼠灌胃1.15 g/kg/d) CSEAE剂量3.125 g/kg/d灌胃4周降低MVD和斑块面积

摘要

研究目的:基于miR-126/VEGF信号通路,探讨苏木乙酸乙酯提取物(CSEAE)对动脉粥样硬化(AS)血管生成的调控机制。材料与方法:本研究首先利用美国国家生物技术信息中心(NCBI)基因表达综合(GEO)公共数据库和R语言软件筛选与AS相关的差异表达microRNAs(miRNAs)。随后,利用“TargetScan”网站和双荧光素酶报告基因实验验证了miR-126与血管内皮生长因子(VEGF)在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中的靶向调控关系。在细胞实验中,利用细胞增殖实验和流式细胞术评估CSEAE含药血清对HUVECs增殖和凋亡的影响。在动物实验中,利用HE染色、油红O染色和免疫组织化学(IHC)染色检测小鼠主动脉的斑块面积/管腔面积(%)、脂质面积/斑块面积(%)和微血管密度(MVD)。此外,在离体和在体实验中进行了RT-PCR、ELISA和Western blot检测。结果:共鉴定出39个AS差异表达miRNAs,其中miR-126表达显著下调。双荧光素酶报告基因实验结果显示,miR-126与VEGF具有靶向关系,miR-126模拟物可抑制野生型VEGF报告基因载体的荧光素酶活性(p值<0.01)。在细胞实验中,细胞增殖实验和流式细胞术结果显示,CSEAE含药血清在24-72小时处理后显著增加增殖活性(p值<0.01)并降低HUVECs的凋亡水平(p值<0.01),RT-PCR结果显示CSEAE含药血清显著上调miR-126的表达(p值<0.01)并下调HUVECs中VEGF mRNA的表达(p值<0.01)。在动物实验中,HE染色和IHC染色显示CSEAE显著降低小鼠主动脉和斑块中的MVD(p值<0.01),并显著降低主动脉斑块面积/管腔面积(%)(p值<0.01)。此外,RT-PCR和Western blot结果显示,CSEAE显著上调小鼠主动脉中miR-126的表达(p值<0.01),下调VEGF mRNA的表达(p值<0.01),并降低VEGF(p值<0.01)、磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)(p值<0.01)和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT1)(p值<0.01)的蛋白表达水平,而ELISA显示CSEAE显著降低小鼠血清中血管内皮生长因子受体(VEGFR2)(p值<0.01)和缺氧诱导因子-1(HIF-1)(p值<0.01)的水平。结论:本研究强调CSEAE作为治疗AS的天然药物提取物,可提高HUVECs的迁移活力并减少其凋亡,以维持动脉内皮微环境的健康,同时CSEAE还能抑制ApoE−/−小鼠的血管生成并延缓斑块形成,提示CSEAE治疗AS的疗效可能与其抑制新生血管形成有关,其分子机制可能与miR-126/VEGF信号通路有关。

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
CSEAE是否通过调节miR-126/VEGF信号通路调控动脉粥样硬化中的血管生成?
核心机制
CSEAE通过上调miR-126、下调VEGF及其下游信号通路(VEGFR2、HIF-1、PI3K、AKT1)抑制血管生成。
主要证据
在HUVECs中,CSEAE含药血清显著促进增殖、抑制凋亡,并上调miR-126、下调VEGF mRNA表达;在ApoE−/−小鼠中,CSEAE显著降低动脉和斑块的MVD、斑块面积及VEGF、PI3K、AKT1蛋白和VEGFR2、HIF-1血清水平。
研究意义
CSEAE可能作为治疗AS的天然药物提取物,通过抑制新生血管形成延缓斑块进展,为AS的临床治疗提供理论依据。

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

生物信息学筛选差异表达miRNAs

鉴定AS相关差异表达miRNAs并验证miR-126的差异表达。

利用R软件分析GEO数据集GSE96621中的血清miRNA表达矩阵,筛选显著差异表达miRNAs(p<0.05, logFC≥0.5或≤-0.5),并绘制热图和火山图。

2

靶基因预测与双荧光素酶报告基因验证

确认miR-126与VEGF的靶向结合关系。

使用TargetScan预测miR-126靶基因,并在HUVECs中共转染miR-126 mimic或NC mimic与VEGF-3'UTR野生型或突变型报告基因载体,检测相对荧光素酶活性。

3

细胞损伤模型及CSEAE含药血清干预

评估CSEAE含药血清对Ox-LDL诱导的HUVECs损伤的影响。

以100 μg/mL Ox-LDL处理HUVECs 12h建立内皮细胞损伤模型,分5组处理:对照组、模型组、miR-126 mimic组、苏木提取物组、联合处理组,检测细胞增殖、凋亡及miR-126和VEGF mRNA表达。

4

ApoE−/−小鼠AS模型建立及药物治疗

评估CSEAE在体内对AS小鼠的疗效及对miR-126/VEGF通路的影响。

8周龄雄性ApoE−/−小鼠高脂饮食12周建立AS模型,随机分为模型组、阿托伐他汀组、苏木提取物组(每组10只),连续灌胃4周后,采集主动脉和血清,进行HE、油红O、IHC染色,RT-PCR、Western blot、ELISA检测。

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
DMEM培养基Gibco11965092
胎牛血清Gibco10270-106
青霉素-链霉素Keygen BiotechKGY002
X-tremegene HP转染试剂ROCHE6366236001
Opti-MEM培养基Gibco31985-070
氧化低密度脂蛋白----
双荧光素酶报告基因检测试剂盒PromegaE1910
CCK-8试剂盒BEYOTIMEC0038MTS
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒NeobioscienceFAK011.100
胰蛋白酶-EDTAHyCloneJ160004
流式细胞仪BDCanto II
TriQuick总RNA提取试剂SolarbioR1100
Hifair® II第一链cDNA合成试剂盒YEASEN11201ES10
Hieff® qPCR SYBR Green预混液YEASEN11201ES03
二甲苯Sinopharm Chemical Reagent10023418
伊红ServicebioG1001
中性树胶Sinopharm Chemical Reagent10004160
柠檬酸抗原修复液ServicebioG1202
磷酸盐缓冲液ServicebioG0002
牛血清白蛋白ServicebioG5001
DAB显色剂ServicebioG1211
RIPA裂解液Best BiologicalBR0002
BCA蛋白定量试剂盒BEYOTIMEP0012
PVDF膜MilliporeIPVH00010
封闭液BD232100
抗VEGF抗体Proteintech19003-1-AP
抗PI3K抗体Proteintech20584-1-AP
抗AKT1抗体Proteintech66444-1-Ig
GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
TBS-Tween缓冲液Thermo Fisher Scientific21059
辣根过氧化物酶标记二抗Cell Signaling Technology14708S
增强化学发光试剂盒Yeasen BiotechS17851
成像分析系统Clinx3200-97001
小鼠VEGFR2 ELISA试剂盒JsjingmeiJM-12309M1
小鼠HIF-1 ELISA试剂盒JsjingmeiJM-02676M1
阿托伐他汀钙片Pfizer PharmaceuticalH20051407
羧甲基纤维素----

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
生物信息学分析
GEO数据集编号(GSE96621)、差异表达分析参数(p<0.05, logFC≥0.5或≤-0.5)、样本量(4 AS vs 4 normal)
阅读提示:2.1节和3.1节
双荧光素酶报告基因实验
HUVECs来源、转染试剂(X-tremegene HP 2 μL/μg质粒)、培养基(Opti-MEM)、报告基因载体(VEGF-3'UTR WT/Mut)、miR-126 mimic/NC浓度(未明确)、转染时间(未明确)、检测试剂盒(Promega E1910)、重复次数(n=6)
阅读提示:2.1.3节和3.1节
细胞实验
HUVECs培养条件(DMEM + 10%FBS + 1%双抗)、Ox-LDL浓度(100 μg/mL)和处理时间(12h)、CSEAE含药血清浓度(1 μg/mL)和处理时间(12h)、分组及处理顺序(对照、模型、miR-126 mimic、苏木提取物、联合)、增殖检测时间点(0,24,48,72h)、凋亡检测方法(Annexin V-FITC/PI)
阅读提示:2.2节和3.2节
动物实验
动物品系(ApoE−/−雄性、8周龄)、高脂饮食时间(12周)、分组和给药(模型、阿托伐他汀4 mg/kg/d、苏木提取物3.125 g/kg/d,灌胃10 mL/kg/d,连续4周)、造模成功验证(HE染色)、样品采集和处理
阅读提示:2.3节和3.3节
分子检测
RT-PCR引物序列(表1和表2)、内参基因(U6、GAPDH)、Western blot抗体稀释比例(anti-VEGF 1:1000, anti-PI3K 1:800, anti-AKT1 1:10000, GAPDH 1:30000)、ELISA试剂盒(VEGFR2, HIF-1)
阅读提示:2.2.6节、2.3.6节、2.3.7节、2.3.8节