白藜芦醇通过抑制铁死亡延缓血管内皮细胞衰老的机制研究

研究背景及目的:动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)是以脂质蓄积和炎症细胞浸润为主要特征的慢性炎症性过程,是冠心病、心肌梗死、脑卒中等众多心脑血管急性事件的病理基础。AS发病机制复杂,与多种因素密切相关,多项研究已证实血管内皮细胞衰老是AS发生发展的初始变化和重要环节。铁死亡是一种铁依赖的新型细胞死亡方式,参与了血管平滑肌细胞、内皮细胞等多种细胞的衰老,在AS进展中发挥了重要作用。白藜芦醇(Resveratrol,Res)是一种植物多酚化物,可以通过改善氧化应激、缓解炎症反应、改善线粒体功能等机制延缓细胞衰老,发挥抗AS作用,但对血管内皮细胞铁死亡的影响至今尚未见报道。因此,本研究旨在探讨Res是否可以通过拮抗血管内皮细胞铁死亡进而延缓细胞衰老,从而对AS发挥保护作用。研究方法:1、构建内皮细胞衰老模型:通过血管紧张素IIselleck激酶抑制剂(Angiotensin II human,AngⅡ)处理人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)48 h建立HUVECs细胞衰老模型,CCK-8法检测HUVECs细胞活力,筛选AngⅡ的最佳处理浓度;β-半乳糖苷酶染色检测HUVECs细胞衰老;流式细胞术检测细胞周期;免疫印迹法(Western Blot,WB)检测细胞衰老相关蛋白P53、P16和P21的水平变化。2、在AngⅡ诱导的衰老HUVECs中进行铁死亡相关检测:根据处理方式,将细胞分为对照组(正常培养基)、AngⅡ组(10-5 mol/L AngⅡ)、AngⅡ+Fer-1组(10-5 mol/L AngⅡ+10μmol/L铁死亡抑制剂Fer-1)、Fer-1组(1genetic distinctiveness0μmol/L Fer-1)。利用谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和丙二醛(Malonaldehyde,MDA)检测试剂盒检测细胞内GSH和MDA水平,DCFH-DA和C11-BODIPY581/591荧光探针法检测细胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS)和脂质ROS水平,WB检测铁死亡相关蛋白铁蛋白重链(Ferritin heavy chain1,FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)和溶质载体家族7成员11(Solute carrier protein 7 family member 11,SLC7A11)的水平变化;β-半乳糖苷酶染色检测细胞衰老的情况;WB检测细胞中P53、P21和P16衰老相关蛋白表达的变化。3、检测Res对衰老HUVECs中铁死亡的影响及机制。在HUVECs中分别加入5、10、20μmol/L Res进行干预,CCK-8法检测HUVECs细胞活力,筛选Res的最佳药物浓度;根据处理方式,将细胞分为对照组(正常培养基)、AngⅡ组(10-5 mol/L AngⅡ)、Res组(10-5 mol/L AngⅡ+20μmol/L Res)、Erastin组(10-5 mol/L AngⅡ+20μmol/L Res+30μmol/L SLC7A11抑制剂Erastin)、RSL3组(10-5 mol/L AngⅡ+20μmol/L Res+3μmol/L GPX4抑制剂RSL3)。CCK-8法检测各组HUVECs细胞活力变化,GSH和MDA检测试剂盒检测细胞内GSH和MDA水平,DCFH-DA和C11-BODIPY581/591探针法检测HUVECs细胞内ROS和脂质LiraglutideROS水平和WB检测铁死亡相关蛋白FTH1、GPX4和SLC7A11水平的变化;β-半乳糖苷酶染色检测细胞衰老,WB检测细胞衰老相关蛋白P53、P21和P16水平的变化。研究结果:1、AngⅡ诱导内皮细胞衰老模型:根据CCK-8实验结果,本研究选择10-5mol/L AngⅡ浓度作为诱导细胞衰老的最佳造模浓度。HUVECs经AngⅡ处理后,β-半乳糖苷酶阳性着色细胞增多;流式细胞术检测结果显示,细胞发生周期阻滞,G0/G1期细胞增多;WB结果显示,衰老相关蛋白P53、P21和P16蛋白表达升高。2、衰老HUVECs中铁死亡相关检测结果:与对照组相比,AngⅡ组HUVECs中,MDA、ROS和脂质ROS水平升高,GSH水平降低;抗铁死亡因子FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平下降。与AngⅡ组相比,AngⅡ+Fer-1组中细胞增殖活力增强,MDA、ROS和脂质ROS水平降低、GSH水平升高,抗铁死亡因子FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平增高;β-半乳糖苷酶阳性染色细胞数目下降,细胞衰老相关蛋白P53、P21和P16表达水平降低。3、Res对衰老HUVECs中铁死亡的影响及机制:与AngⅡ组相比,Res组中HUVECs细胞活力增强,MDA、ROS和脂质ROS水平降低,GSH水平升高,细胞中抗铁死亡因子FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平升高,β-半乳糖苷酶阳性染色细胞数目下降,细胞衰老相关蛋白P53、P21和P16蛋白表达水平降低。而与Res组相比,Erastin组、RSL3组均减弱了Res对AngⅡ诱导的HUVECs衰老及铁死亡的抑制作用。结论:铁死亡参与AngⅡ诱导的HUVECs细胞衰老,抑制铁死亡可减轻AngⅡ诱导的HUVECs衰老;Res可通过SLC7A11/GPX4通路抑制铁死亡从而延缓AngⅡ诱导的HUVECs衰老。