暨南大學劉志平/廣東醫科大學王嬌嬌團隊揭示紫檀芪減輕腹主動脈瘤的作用機制
文章標題：Targeting the smooth muscle cell KEAP1-Nrf2-STING axis with pterostilbene attenuates abdominal aortic aneurysm
發表期刊：Phytomedicine （IF 7.9）
合作客戶：暨南大學劉志平、廣東醫科大學王嬌嬌研究團隊
研究背景
腹主動脈瘤（AAA）是一種危及生命的主動脈疾病，目前尚無有效的藥物治療方法。紫檀芪（Pterostilbene ，Pt）是一種多酚類化合物，天然存在于藍莓和各種葡萄品種中，具有抗炎、抗氧化和抗細胞凋亡等藥理作用，有研究表明，Pt可能對動脈粥樣硬化、血管成形術后再狹窄和高血壓等心血管疾病的治療有益。本研究旨在探索Pt在治療和預防AAA及其臨床后果中的潛在治療作用。
研究方法與結果
1、Pt通過激活KEAP1/Nrf2通路在VSMCs中發揮抗氧化和抗炎作用
使用Ang II誘導ApoE?/-小鼠形成AAA，并給予小鼠低劑量或高劑量的Pt，評估結果顯示Pt可阻止Ang II誘導的AAA形成，體外實驗表明Pt能夠抑制血管平滑肌細胞（VSMC）炎癥并維持VSMC穩態。RNA測序分析發現Pt誘導了與KEAP1-Nrf2途徑有關基因的上調和胞質DNA傳感途徑基因的下調，隨后的體內外實驗數據進一步證實Pt上調Nrf2及其下游靶標基因的表達。研究報道在基礎條件下，KEAP1抑制Nrf2的活性，但當Nrf2與其他分子結合并與KEAP1競爭時，Nrf2會從KEAP1的抑制作用中釋放出來。免疫熒光染色和WB分析表明，Pt釋放Nrf2并增強Nrf2的表達和易位，表明Pt競爭性結合KEAP1，并在功能上從KEAP1的抑制中釋放Nrf2反式激活活性，分子對接等分析表明，Pt穩定了KEAP1蛋白并以劑量依賴的方式與其結合。以上數據說明Pt通過激活KEAP1/Nrf2通路在VSMCs中發揮抗氧化和抗炎作用。
Nrf2及其下游靶基因在Pt處理的AAA組織及VSMCs中被激活
2、Pt通過激活Nrf2抑制VSMCs中mtDNA-STING-NF-κB通路
ROS的產生和清除異常導致有害氧化物質的過度產生，已被認為是AAA發生的原因，而轉錄因子Nrf2主要控制抗氧化系統的穩態調節，因此研究人員探索了Pt是否減少ROS的產生。結果顯示，Pt處理逆轉了ApoE?/?小鼠血管壁及RASMCs中ROS的產生。有研究報道ROS的過量產生和線粒體損傷導致mtDNA的釋放，進而異常激活胞質STING信號，導致ROS的進一步產生和炎癥因子的激活。由于Pt能夠誘導Nrf2活化，抑制ROS的產生，并減少VSMCs中的線粒體損傷，研究人員推測Pt可以通過控制mtDNA的釋放來影響STING途徑的激活。實驗數據顯示，Pt能夠在TNF-α處理條件下阻斷mtDNA釋放到細胞質中，在Pt治療后輸注Ang II的小鼠中，STING的表達減少。
已知線粒體ROS的產生與線粒體損傷和mtDNA釋放有關，這一過程受KEAP1/Nrf2通路的調節，研究人員假設Pt通過激活VSMCs中的Nrf2抑制STING通路。使用ML385（Nrf2的選擇性抑制劑）預處理RASMC，ML385消除了Pt對ROS產生、STING通路的抑制作用以及Pt對VSMC炎癥和穩態的保護作用，這些發現表明，Pt在體外通過激活Nrf2途徑促進VSMC穩態。
在體外實驗中，抑制Nrf2信號通路減弱了Pt對AAA的保護作用
3、VSMC特異性Nrf2缺乏降低了Pt對Ang II誘導的小鼠AAA的保護作用
為研究Pt是否通過在體內激活VSMCs中的Nrf2來抑制STING激活和AAA形成，研究人員利用AAV載體，特異性敲低ApoE?/? 小鼠VSMCs中的Nrf2表達，組織熒光成像等顯示AAV特異性感染主動脈，且主動脈內側VSMCs中的Nrf2蛋白表達顯著降低，隨后建立由Ang II誘導的小鼠AAA模型。結果顯示，與對照組相比，VSMC特異性Nrf2敲低消除了Pt對AAA發生及進展的抑制，且AAV-shNrf2組小鼠主動脈結構異常，排列不規則，膠原纖維增加，彈性纖維減少；此外，Pt介導的MMP2、MMP3、VCAM-1、CD68和STING的下調以及α-SMA的上調在很大程度上被Nrf2的沉默所消除。強調了VSMCs中Nrf2的激活在Pt介導的體內對STING通路的抑制作用和對AAA形成的保護作用中的關鍵作用。
Nrf2特異性敲低可消除Pt對動脈壁厚度、彈性纖維降解和膠原沉積的保護作用
結論
本研究證明Pt是一種抗動脈瘤的候選藥物，通過靶向VSMCs中的KEAP1-Nrf2-STING軸，顯示出治療AAA的良好療效。在AAA的發展過程中，Pt通過激活VSMCs中的KEAP1-Nrf2通路，對減少氧化應激和炎癥產生顯著影響。研究結果確定Pt是一種有效的STING抑制劑，可以抑制血管炎癥并維持血管穩態，從而為Pt抑制AAA的過程提供了新的視角。
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