内质网化学伴侣3-羟基-2-萘甲酸在体内减少血管紧张素II诱导的血管重塑和高血压,在体外减少蛋白质合成

Endoplasmic Reticulum Chemical Chaperone 3-Hydroxy-2-Naphthoic Acid Reduces Angiotensin II-Induced Vascular Remodeling and Hypertension In Vivo and Protein Synthesis In Vitro

作者信息Stephanie Cicalese, Keiichi Torimoto, Keisuke Okuno, Katherine J Elliott, Victor Rizzo, Tomoki Hashimoto, Satoru Eguchi
PMID36444851
发布时间2022-12-06
DOI10.1161/JAHA.122.028201

实验完整度

包含体内动物模型(AngII输注小鼠)、体外细胞实验(VSMCs和成纤维细胞),以及组织学、免疫荧光、免疫印迹等验证,涉及功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠(AngII输注诱导的高血压模型) 大鼠血管平滑肌细胞(原代培养) 大鼠血管外膜成纤维细胞(原代培养)

重点核对

动物模型:雄性C57BL/6小鼠,8-10周龄,每组8只,随机分组,盲法 AngII输注:1 μg/kg/min,持续2周,通过皮下植入渗透微泵 3HNA剂量:100 mg/kg,隔日腹腔注射,共14天 细胞实验:VSMCs和成纤维细胞, 血清饥饿2天,3HNA预处理30分钟或1小时,AngII或衣霉素刺激 蛋白合成检测:SUnSET法,5 μmol/L嘌呤霉素脉冲30分钟

摘要

背景:由于目前的治疗不能完全降低心血管疾病发展的风险,因此有必要研究高血压的替代治疗方法。由内质网应激引起的未折叠蛋白反应的慢性激活已被提出作为高血压和相关血管重塑的潜在治疗靶点。由错误折叠蛋白质的积累触发,慢性未折叠蛋白反应导致细胞炎症和功能障碍的下游信号传导。在此,我们检验了我们的假设,即一种新型化学伴侣,3-羟基-2-萘甲酸(3HNA)可以减轻血管紧张素II(AngII)诱导的血管重塑和高血压。方法和结果:给小鼠输注AngII 2周以诱导血管重塑和高血压,同时给予或不给予3HNA治疗。我们发现注射3HNA可预防AngII输注诱导的高血压和心脏重量体重比的增加。组织学评估显示,3HNA治疗可预防AngII输注引起的中膜增厚和血管周围纤维化。在培养的血管平滑肌细胞中,3HNA减弱了AngII诱导的蛋白质合成增强。在血管外膜成纤维细胞中,3HNA阻止了未折叠蛋白反应标志物的诱导。结论:我们提供的证据表明,化学伴侣3HNA可预防AngII输注小鼠的血管重塑和高血压,且3HNA进一步阻止了AngII刺激的血管平滑肌细胞中蛋白质合成的增加。使用3HNA可能代表一种治疗高血压的新方法,通过在心血管应激下维持蛋白质稳态而具有多种益处。

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
3HNA作为一种新型化学伴侣,能否减轻血管紧张素II诱导的血管重塑和高血压?
核心机制
3HNA通过减轻内质网应激和未折叠蛋白反应,特别是在血管成纤维细胞中抑制ATF6和CHOP的诱导,以及抑制血管平滑肌细胞中AngII诱导的蛋白质合成,从而发挥保护作用。
主要证据
在AngII输注小鼠中,3HNA降低收缩压、减轻心脏肥大、主动脉中膜增厚和血管周围纤维化;在体外,3HNA抑制血管成纤维细胞中衣霉素诱导的UPR标志物(ATF6、CHOP、IRE1α)以及血管平滑肌细胞中AngII诱导的蛋白合成增强。
研究意义
作者提出,3HNA可能作为一种治疗高血压的新方法,通过维持心血管应激下的蛋白质稳态,提供多重益处。

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

建立高血压动物模型

通过AngII输注诱导小鼠高血压和血管重塑,以评估3HNA的体内保护作用。

雄性C57BL/6小鼠(8-10周龄)通过皮下植入渗透微泵以1 μg/kg/min输注AngII或假手术,持续2周,同时隔日腹腔注射3HNA(100 mg/kg)或生理盐水对照。

2

评估血压和心脏肥大

检测3HNA是否影响AngII诱导的血压升高和心脏肥大。

采用尾套法测量收缩压(day 0, 8, 14),并计算心脏重量/体重比。

3

组织学评估血管重塑

评估3HNA对AngII诱导的血管中膜增厚和纤维化的影响。

通过Masson三色染色和天狼星红染色分析主动脉和心脏组织,测量主动脉中膜厚度、冠脉中膜面积和血管周围纤维化。

4

检测体内UPR标志物

初步评估3HNA是否在体内抑制主动脉UPR。

对主动脉切片进行免疫荧光染色,检测磷酸化IRE1α和α-SMA,量化平均荧光强度。

5

验证3HNA对细胞ER应激的影响

验证3HNA是否在血管外膜成纤维细胞中减轻衣霉素诱导的ER应激。

原代大鼠血管成纤维细胞用3HNA(0.5-1 mmol/L)预处理后,使用衣霉素(2 μg/mL)刺激24小时,通过免疫印迹检测UPR标志物(ATF6、CHOP、IRE1α、GRP78、eIF2α)。

6

评估3HNA对VSMC蛋白合成的影响

检测3HNA能否抑制AngII诱导的VSMC蛋白质合成增加。

血清饥饿的VSMC用3HNA(500 μmol/L)预处理后,用AngII(100 nmol/L)刺激6小时,使用SUnSET法检测嘌呤霉素掺入。

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
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
Alzet微量渗透泵Alzet--
血管紧张素IIBachem4006473
3-羟基-2-萘甲酸钠盐TCI AmericaH0284
DMEM培养基Corning10-014-CV
胎牛血清VWR International970685-085
3-羟基-2-萘甲酸TCI AmericaH0281
衣霉素Research Product InternationalT22500
嘌呤霉素SigmaP7255
ATF6抗体Novus BiologicalsNBP1-40256
CHOP抗体Cell Signaling2895
GRP78抗体Proteintech11587-1-AP
IRE1α(Ser724磷酸化)抗体MyBioSourceMBS9610512
IRE1α抗体Santa Cruz Biotechnologysc-390960
eIF2α(Ser51磷酸化)抗体Cell Signaling3398
eIF2α抗体Cell Signaling2103
GAPDH抗体Sigma-AldrichMAB374
β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
二抗(IRDye 800CW, IRDye 680RD)LI-COR926-32211, 926-68071, 926-32210, 926-68070
AlexaFluor 488抗兔IgGInvitrogenA11034
AlexaFluor 594抗小鼠IgGInvitrogenA11005
TrueVIEW自发荧光淬灭试剂Vector LaboratoriesSP-8400
含DAPI的Vectashield封片剂Vector LaboratoriesH-1200-10
EVOS2100显微镜----
CODA无创血压系统Kent Scientific--

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
小鼠品系、性别、年龄、体重、每组动物数、随机化与盲法;AngII剂量、输注速度、持续时间;3HNA剂量、给药途径、频率、溶剂和浓度;渗透泵植入方式
阅读提示:Methods - Animal Protocols
血压测量
测量方法(尾套法)、仪器、预热时间、适应天数、记录次数、取平均值方法、排除标准
阅读提示:Methods - Blood Pressure Assessment
组织学分析
主动脉和心脏的取材、固定、脱水、包埋及切片厚度;染色方法(Masson三色、天狼星红);测量指标(中膜厚度、纤维化面积等)及定量方法
阅读提示:Methods - Histology
免疫荧光
主动脉切片厚度、抗原修复、封闭透化条件、一抗浓度和孵育条件、二抗浓度和孵育条件、防淬灭试剂使用、封片剂、显微镜型号、图像定量方法
阅读提示:Methods - Immunofluorescent Staining
细胞培养与处理
细胞来源(大鼠品系、主动脉部位)、分离方法、培养条件(培养基、血清、抗生素)、传代代数、血清饥饿时间、3HNA浓度和溶剂、刺激剂浓度和时间
阅读提示:Methods - Cell Culture, Results - 相应部分
蛋白质合成检测
SUnSET方法细节:嘌呤霉素浓度、脉冲时间、细胞处理时间、裂解和免疫印迹方法、归一化方法
阅读提示:Methods - Protein Synthesis
免疫印迹
蛋白提取、上样量、SDS-PAGE凝胶浓度、转膜条件、封闭液、一抗浓度和二抗浓度、显色系统、归一化内参
阅读提示:Methods - Immunoblotting