Sirt3在白藜芦醇调节血管内皮细胞线粒体活性氧水平中的作用及机制研究
动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)导致的心血管疾病(cardiovascular diseases,CVD)已经成为威胁人类健康的主要疾病之一。AS发病机制复杂,至今尚未完全阐明。“损伤应答学说(injury-response hypothesis)”是目前比较公认的解释 AS发生机理的假说,该学说认为血管内皮细胞氧化应激(oxidative stress)损伤是诱发AS发生的主要始动因素,且主要因细胞内,过量的活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成。大量研究证实,90％以上的ROS来自于线粒体,线粒体ROS(mitochondrial ROS,mtROS)水平的稳态调节与血管内皮细胞氧化应激损伤密切相关,并已成为AS防治的重要干预靶点。近年来研究发现,mtROS水平的稳态调节主要与线粒体内去乙酰化酶Sirt3有关,Sirt3作为最重要的线粒体去乙酰化酶已成为AS等慢性疾病研究领域的热点。 国内外研究证实植物性膳食(蔬菜、水果和完整的谷类)与肥胖、心血管疾病、糖尿病等慢性疾病发生呈负相关的关系,表明植物性食物在防治慢性疾病中具有十分重要的作用。植物性食物的健康功效主要与其含有的多种植物化学物(phytochemicals)有关,其中数量最多、分布最广、研究最多的是多酚类植物化学物。白藜芦醇(resveratrol,RSV)是一种重要的多酚类植物化学物,流行病学研究发现膳食 RSV的摄入与心血管疾病的发生显著负相关。本实验室前期研究也揭示 RSV具有显著的血管内皮保护作用,但其作用机制及效应靶点尚不明确。RSV是否能够通过 Sirt3调节血管内皮细胞mtROS水平进而抑制内皮细胞氧化应激损伤,相关研究未见报道。 本课题在前期研究的基础上,利用原代培养的人体脐静脉血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs),在体外用叔丁基过氧化氢(tert-butyl hydroperoxide,t-BHP)建立 HUVECs氧化应激模型,利用qRT-PCR、Western blot、siRNA、染色质免疫共沉淀、报告基因等实验方法以及特异性抑制剂、激动剂,深入研究Sirt3相关信号通路在介导RSV调节mtROS水平中的作用及机制。 主要研究结果和发现: (1)RSV能够显著抑制t-BHP诱导的血管内皮细胞氧化应激损伤。利用t-BHP诱导的血管内皮细胞氧化应激损伤模型,研究发现,RSV能够明显抑制t-BHP诱导的内皮细胞凋亡、凋亡相关蛋白表达及线粒体膜电位下降,该作用主要与RSV抑制t-BHP诱导的mtROS增加有关。 (2)RSV能够通过激活Sirt3调节mtROS稳态。研究发现,RSV能够通过活化Sirt3增加IDH2、GSH-Px、SOD2等线粒体抗氧化酶活力和SOD2去乙酰化修饰促进mtROS清除;同时,RSV能够通过活化Sirt3增加线粒体电子传递链Complex I活力和ATP合成,增加Sirt3-FoxO3A-mtRNAPol复合体介导的线粒体DNA转录水平和ATP6、CO1、Cytb、ND2、ND5等线粒体编码基因的mRNA表达,提高电子传递效率,调节电子传递链功能和mtROS水平。 (3)AMPK-PGC-1α-ERRα信号通路在RSV调节Sirt3表达水平中起重要作用。研究结果表明,RSV能够增加磷酸化的AMPK活性,从而活化PGC-1α并促进ERRα活化和核转位,增加Sirt3表达水平。使用AMPK抑制剂处理或采用siRNA沉默AMPK、PGC-1α、Sirt3基因表达后,RSV对内皮细胞 mtROS的调节作用明显减弱。 全文结论: RSV能够通过活化AMPK-PGC-1α-ERRα信号通路,促进Sirt3表达和线粒体易位及其介导的线粒体抗氧化酶活化、电子传递链功能调节及线粒体DNA编码基因的mRNA表达,调节血管内皮细胞mtROS水平,从而抑制内皮氧化应激损伤,发挥其抗AS作用。
白藜芦醇;血管内皮细胞;线粒体去乙酰化酶;活性氧水平;动脉粥样硬化
第三军医大学
硕士
营养与食品卫生学
糜漫天
2014
中文
R541.4;R459.3
93
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）