FSHW | 川芎嗪、芍药苷合用通过NR4A1/VEGFR2通路降血脂和抑制斑块血管新生从而延缓动脉粥样硬化进展

健康   2024-12-27 16:12   北京  
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Introduction

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)易导致心脑血管疾病,是全球主要的健康问题。血脂异常会促进AS的发生和发展,目前抗AS的治疗策略主要集中在脂质方面,但血管新生也是AS斑块不稳定的重要因素。斑块内血管新生的患者通常具有斑块体积大和斑块负担大的特点,因此斑块血管新生可预测斑块进展的高风险。
川芎和赤芍是传统的中草药,也被用作膳食补充剂,在中国它们经常联合使用,有降脂和抗炎的作用。川芎嗪(tetramethylpyrazine,TMP)和芍药苷(paeoniflorin,PF)分别是川芎和赤芍的代表性活性成分。TMP是一种吡嗪类化合物,存在于中国的黑醋和白酒中,而PF是传统上用于食用油生产的牡丹籽中主要的单萜苷。前期研究发现TMP和PF合用(TMP-PF)在体外通过抑制VEGF/VEGFR2和Jagged1/Notch1信号通路抑制氧化低密度脂蛋白诱导的血管新生,合用比单用更有效。然而,TMP-PF在体内是否能延缓AS进展、降低血脂、抑制斑块血管新生目前尚不清楚。
核受体4A1(nuclear receptor 4A1,NR4A1)是调节细胞周期和凋亡、脂质代谢和炎症等许多病理生理过程的转录因子。NR4A1也是VEGF途径介导的血管新生的重要转录因子,其沉默可显著抑制VEGF诱导的血管新生。以往的研究主要集中在NR4A1在AS炎症反应中的双向调节作用或NR4A1调节肿瘤生长和皮肤伤口愈合过程中的血管新生。然而,很少有研究关注NR4A1在AS斑块内血管新生中的作用。
本研究旨在确定TMP-PF在ApoE-/-小鼠体内的抗AS作用,并基于NR4A1的作用探讨TMP-PF抗AS的分子机制。
Results and Discussion

TMP-PF降低ApoE-/-小鼠血脂、延缓AS进展

与对照组相比,模型小鼠血清TC、TG、LDL-C水平显著升高, HDL-C水平显著降低(P<0.05,图1A-D),而高剂量组、极高剂量组和辛伐他汀组小鼠血清TG水平显著降低(P<0.05,图1B);高剂量TMP-PF组小鼠LDL-C水平显著降低(P<0.05,图1C),表明高剂量TMP-PF可能比其他剂量有更好的改善血脂作用。同时,与高剂量TMP-PF组相同剂量的TMP和PF均能降低TG和LDL-C水平(P<0.05,图1B、C)。此外,HE染色显示,对照组小鼠主动脉壁厚度均匀、无斑块,模型小鼠主动脉壁厚度不均、斑块明显。TMP、高剂量TMP-PF和辛伐他汀可显著降低PA/LA比值、减少斑块面积,从而减缓AS进展(P<0.05,图1E-F)。这些结果表明TMP-PF可能延缓ApoE-/-小鼠AS进展。
图1  TMP-PF改善ApoE-/-小鼠的血脂水平和斑块面积

TMP-PF抑制ApoE-/-小鼠斑块血管新生

AS模型小鼠血管新生标记物(CD31和vWF)在主动脉斑块中明显增加(P<0.05,图2A-C);TMP、PF、高剂量TMP-PF和辛伐他汀显著抑制CD31表达(P<0.05,图2B),而vWF表达没有显著变化(P>0.05,图2C)。由于高剂量TMP-PF对血管新生有更好的抑制作用,进一步评估了高剂量TMP-PF和相同剂量的TMP和PF对血管新生相关因子的影响。各组血清VEGF无显著性差异(P0.05,图2D)。模型组主动脉组织的VEGFR2和NR4A1表达明显增加(P<0.05,图2E-G),而TMP、TMP-PF组主动脉组织VEGFR2表达明显降低,TMP、PF、TMP-PF、辛伐他汀组主动脉组织NR4A1表达显著降低(P<0.05,图2E-G)。这些结果表明TMP-PF可以抑制ApoE-/-小鼠斑块血管新生、抑制NR4A1和VEGFR2表达。

图2  TMP-PF抑制ApoE-/-小鼠斑块血管新生和血管新生相关因子

TMP-PF通过抑制NR4A1表达降低血脂、延缓AS进展

与对照组比,模型组TC、TG、LDL-C水平升高,HDL-C水平降低、斑块面积增大(P<0.05,图3A-F);给药后TG、LDL-C水平显著降低、斑块面积减少(P<0.05,图3B、C、E、F),而NR4A1激动剂(CsnB)可逆转药物作用(P<0.05,图3B、C、E、F),提示TMP-PF可能通过抑制NR4A1表达降低血脂、延缓AS进展。

图3  TMP-PF通过抑制ApoE-/-小鼠NR4A1表达而改善AS

TMP-PF通过NR4A1/VEGFR2通路抑制斑块血管新生

AS模型组斑块中微血管密度(CD31表达)增加,NR4A1和VEGFR2表达增加;TMP-PF显著抑制CD31、NR4A1和VEGFR2表达(P<0.05,图4A-F),而这些药物作用被NR4A1激动剂(CsnB)所逆转(图4A-F)。Western blot分析也显示,AS模型组主动脉NR4A1和VEGFR2表达明显增加;TMP-PF显著降低主动脉组织NR4A1和VEGFR2表达(P<0.05,图 4G-I),而这些作用被NR4A1激动剂(CsnB)消除(图4G-I)。这些结果表明TMP-PF可能通过NR4A1/VEGFR2通路抑制斑块血管新生。

图4  TMP-PF通过抑制主动脉NR4A1/VEGFR2通路抑制ApoE-/-小鼠斑块血管新生

TMP-PFApoE-/-小鼠心肌组织学和心肌血管新生无明显副作用

由于抗血管新生治疗可能会增加心脏损伤的风险,进一步观察了TMP-PF对心肌组织学和心肌血管新生的影响。AS模型组小鼠心肌组织中有炎症浸润,但其他组中没有发现显著的变化(图5A)。CD31表达在各组心肌中没有统计学差异(P0.05,图5B-C),提示TMP-PF治疗后心肌微血管密度没有显著变化。这些结果表明,TMP-PF对ApoE-/-小鼠心肌组织学和心肌血管新生可能没有明显的副作用。
图5  TMP-PF对ApoE-/-小鼠心肌组织学和心肌血管新生无显著影响
Conclusion

不良饮食习惯可导致血脂异常和AS的发生,这可能会进一步引发心脑血管疾病。本研究发现,TMP-PF通过NR4A1/VEGFR2通路降低血脂、抑制斑块血管新生、减小斑块面积,从而改善AS(图6),表明TMP-PF具有降脂和抗AS的作用,对延缓AS进展和预防心脑血管疾病有积极的作用,这也增加了TMP-PF和它们的药草提取物作为食品、饮料和保健产品功能成分的可能性。
图6  TMP-PF通过NR4A1/VEGFR2通路降低血脂、抑制斑块血管新生从而延缓AS进展



第一作者

袁蓉,女,医学博士,助理研究员,主要研究方向为中西医结合防治心血管病。主持1项国自然青年基金项目和1项中国中医科学院优秀青年科技人才(创新类)项目,主研或参与国际级、国家级、省部级、院级课题10余项。已发表20篇SCI(以第一或共同第一作者、通信作者发表9篇),40余篇核心期刊论文(以第一作者发表23篇)。入选中国中医科学院优秀青年科技人才,曾获北京市优秀毕业生、北京中医药大学优秀博士学位论文、“岐黄杯”第十届全国中医药博士生优秀论文奖等。

通信作者

丛伟红,女,医学博士,研究员,博士生导师,主要研究方向为中西医结合防治心脑血管病和阿尔茨海默病。现任中国中医科学院西苑医院心血管病实验室副主任、国家(中医)心血管病临床医学研究中心实验室主任。从事中西医结合基础、临床研究及新药研发20余年,主持或主研参与国际、国家及省部级课题20余项,包括分别由亚太经合组织(APEC)、美国米尔斯坦亚美医学基金会(MMAAP Foundation)支持的迄今唯一的中医药项目,主编/参编著作7部。以一作或通讯作者等在国内外高水平期刊发表中英文论文80余篇,获中华中医药学会科学技术一等奖、二等奖及北京市、中国中医科学院科技进步二等奖,获得专利2项。曾获全国大型公益评选“荣耀医者”青年创新奖,入选全国中医药传承与创新“百千万”人才。


陈可冀,男,中国科学院资深院士,国医大师,中国中医科学院荣誉首席研究员及终身研究员,中国医学科学院及中国中医科学院学部委员,香港浸会大学及澳门科技大学荣誉博士。长期从事中西医结合心血管病与老年医学临床研究。现任国家中医心血管病临床医学研究中心主任,《中国中西医结合杂志》及Chinese Journal of Integrative Medicine杂志主编等。已发表中英文论文千余篇,学术著作10余部。曾获国家科技进步奖一等奖和二等奖、求是科技奖、何梁何利科技进步奖、首届世界中医药联合会首届中医药国际贡献奖、吴阶平医学奖、中国脑卒中防治工作卓越成就奖、全国杰出专业技术人才、中华中医药学会和中国中西医结合终身成就奖、全国中医药杰出贡献奖、“敬佑生命、荣耀医者”生命之尊奖、“最美医生”称号、转化医学杰出贡献奖等。


冷晓,男,理学博士,教授,主要研究方向为内科学、分子微生物和免疫学。约翰斯•霍普金斯大学医学院教授、约翰斯·霍普金斯老年和免疫重建中心主任,获美国国立卫生研究院(NIH)的多项基金资助。发表了160余篇科研论文,曾获免疫学与老年医学国际会议研究奖、美国老年病学协会默克新科研奖、老年病综合征研究AGS最佳论文奖、Paul Beeson老年病学研究奖、约翰霍普金斯大学医学院临床医学研究奖等。


Tetramethylpyrazine and paeoniflorin combination (TMP-PF) alleviates atherosclerosis progress by reducing hyperlipemia and inhibiting plaque angiogenesis via the NR4A1/VEGFR2 pathway


Rong Yuana,b, Qiqi Xina,b, Weili Shia,b, Yu Miaoa,b, Zhengchuan Zhub, Yahui Yuana,b, Ying Chenc, Xiaoning Chend, Sean Xiao Lenge,*, Keji Chena,b,*, Weihong Conga,b,*

a Cardiovascular Diseases Laboratory, Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100091, China

b National Clinical Research Center for Chinese Medicine Cardiology, Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100091, China

School of Health Economics and Management, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China

Department of Otolaryngology, Jiangsu Province Hospital of Chinese Medicine, Nanjing 210029, China

Division of Geriatric Medicine and Gerontology, Department of Medicine, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore 21224, United States

*Corresponding author.

Abstract

Atherosclerosis remains a great threat to human health worldwide. Previous studies found that tetramethylpyrazine (TMP) and paeonif lorin (PF) combination (TMP-PF) exerts anti-atherosclerotic effects in vitro. However, whether TMP-PF improves atherosclerosis in vivo needs further exploration. The present study aims to assess the anti-atherosclerotic properties of TMP-PF in ApoE-/- mice and explore the related molecule mechanisms. Results showed that TMP and high-dose TMP-PF decreased serum triglyceride and low-density lipoprotein cholesterol levels, suppressed vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2) and nuclear receptor subfamily 4 group A member 1 (NR4A1) expression in aortic tissues, inhibited plaque angiogenesis, reduced plaque areas, and alleviated atherosclerosis in ApoE-/- mice. Also, TMP-PF exhibited a better modulation effect than TMP or PF alone. However, NR4A1 agonist abolished the anti-atherosclerotic effects of TMP-PF. In conclusion, TMP-PF was first found to alleviate atherosclerosis progression by reducing hyperlipemia and inhibiting plaque angiogenesis via the NR4A1/VEGFR2 pathway, indicating that TMP-PF had a positive effect on reducing hyperlipemia and attenuating atherosclerosis development.

Reference:

YUAN R, XIN Q Q, SHI W L, et al. Tetramethylpyrazine and paeoniflorin combination (TMP-PF) alleviates atherosclerosis progress by reducing hyperlipemia and inhibiting plaque angiogenesis via the NR4A1/VEGFR2 pathway[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(5): 2642-2652. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250212.

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本文编译内容由作者提供
编辑:梁安琪;责任编辑:孙勇
封面图片来源:图虫创意




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