世卫组织指出,在全球范围内,每年死于心血管疾病(CVDs)的人数远远超过任何其他疾病的死亡人数。动脉粥样硬化是导致CVDs的主要原因,参与动脉粥样硬化发展的关键引发剂是循环中低密度脂蛋白(LDL)胆固醇水平的提高,血管活性氧(ROS)的产生,以及炎症发生。
尽管阿司匹林和他汀类药物广泛应用于动脉粥样硬化的预防与治疗上,但仍会导致诸如胃肠道或肾*性、高血压、颅外出血和颅内出血等严重的副作用。这种情况下,一种疗效可靠,且副作用小的治疗物便亟待出世。
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噔噔蹬蹬!Kefirpeptides(KPs)或许可以!Kefir?没错,就是酸奶开菲尔的那个开菲尔!传统上是由各种乳酸杆菌和酵母共生发酵而成,这些乳酸杆菌和酵母含有胞外多糖、蛋白质和生物基质复合物被称为kefir颗粒。不仅在基础研究方面,而且在临床治疗方面都显示出广泛的健康益处,其保留的生物活性具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤和免疫调节作用,可以应用于改善心血管疾病在内的多种疾病。近日,NationalChungHsingUniversity的研究人员发现,KPs口服可通过保护内皮功能障碍,减少氧化应激,减少主动脉脂质沉积,抑制巨噬细胞的积累,抑制炎症免疫反应,显著改善动脉粥样硬化病变的发展。
研究人员通过高脂饮食(HFD)诱导的载脂蛋白E基因敲除(ApoE?/?)小鼠来构建动脉粥样硬化动物模型,深入探讨KPs抗动脉粥样硬化的作用。实验设置7周龄雄性ApoE?/?和正常C57BL/6小鼠,随机分为5组(n=8)(SCD/B6controlgroups,SCD/ApoE?/?controlgroups,HFD/ApoE?/?mockgroups,HFD/KPs-LandHFD/KPs-Hgroups)。与标准饮食(SCD)喂养的C57BL/6和ApoE?/?小鼠相比,在HFD喂养12周后,检测ApoE?/?小鼠发生的动脉粥样硬化病变情况。
通过检测不同处理组间20周龄小鼠体重,血清总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)浓度变化,发现与HFD/ApoE?/?mockgroups相比,高剂量KPs可以抑制体重增加,更好地调节血清HDL和LDL水平。
透过现象看本质,是什么导致体重和全身性脂质分布的变化呢?众所周知,动脉粥样硬化斑块是由富含脂质的核心组成,覆盖着薄的纤维帽,含有稀疏的平滑肌细胞和广泛积累的巨噬细胞。科学家们通过油红O和HE染色可视化脂质分布发现,大剂量KPs可减少主动脉根部动脉粥样硬化病变面积、脂质沉积,改善斑块纤维帽厚度。
小鼠主动脉组织油红O,HE和Masson染色结果
内皮下脂质堆积导致内皮功能障碍,来源于动脉细胞的内皮素-1(ET-1)和粘附分子(VCAM-1和ICAM-1)参与动脉粥样硬化的发展。血清肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)和碱性磷酸酶(ALKP)则是心肌损伤检测的标志物。与HFD/ApoE?/?mockgroups相比,高剂量KPs组可以很好的改善动脉粥样硬化发展的分子标记物ET-1和ICAM-1以及心肌损伤标志物的水平,保护内皮功能。高剂量KPs还可以很好的抑制ROS活性和血清ox-LDL水平,降低氧化应激。
炎症同样作为动脉粥样硬化的关键诱发剂。于是研究人员接下来进一步研究了KPs是否通过调节炎症反应和减轻巨噬细胞积累来抑制斑块的形成。细胞内巨噬细胞标记物MOMA-2用于验证巨噬细胞在动脉粥样硬化斑块中的积累。几种炎性细胞因子,如白介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)参与动脉粥样硬化进展中的促炎信号传导。HFD喂养组发现动脉粥样硬化斑块富脂部位巨噬细胞积累增多,主动脉组织和血清中IL-1β,TNF-α水平升高,而高剂量的KPs可以显著抑制主动脉巨噬细胞积累,并且调节炎症反应。
小鼠主动脉根部组织油红O染色和MOMA-2免疫荧光染色结果
研究人员通过一系列体内实验验证KPs卓越的抗动脉粥样硬化作用,并且这一作用通过体外实验得到进一步验证。
在动脉粥样硬化斑块发展过程中,ox-LDL在动脉壁中的过度表达和积累,以及随后的单核细胞穿过血管壁而分化为巨噬细胞是关键步骤。科学家使用ox-LDLconditionedmedium(CM)对细胞进行培养,发现HUVECs中的粘附分子(VCAM-1,ICAM-1)的mRNA和蛋白质水平上调而引起内皮细胞激活,而在ox-LDLCM中加入KPs则对内皮粘附分子表达的上调有明显的抑制作用。
在含或不含KPs(μg/ml)的oxLDLCM或CtrlCM中孵育6h后HUVEC中粘附分子VCAM-1和ICAM-1的表达情况
静息条件下,THP-1单核细胞强烈粘附在ox-LDLCM预孵化HUVECs的复合单层上。利用transwellsystem研究了THP-1单核细胞的迁移能力,发现ox-LDLCM吸引大量的THP-1单核细胞到lowersitesofinsertandlowerchamber区域,而添加KPs则强烈抑制单核细胞粘附内皮,并抑制单核细胞向内皮下区域迁移。
THP-1单核细胞黏附及迁移能力情况
本研究首次证明KPs在ApoE敲除小鼠中发挥抗动脉粥样硬化发展的作用。口服KPs可改善HFD诱导的ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化病变发展。与SCD/ApoE-/-controlgroups相比,摄入KPs后主动脉脂质沉积减少,氧化应激,斑块中巨噬细胞积累,IL-1β和TNF-α水平降低,主动脉根部纤维化减少,并增强内皮功能。此外,体外细胞研究还表明,KPs可在ox-LDL条件的细胞培养物中抑制内皮细胞的活化以及THP-1单核细胞的粘附和迁移。
KPs抑制HFD诱导的动脉粥样硬化进程分子机制示意图
这些结果表明,KPs可能通过调节免疫细胞应答,减少ROS和ox-LDL的产生以及调节细胞因子相关的途径来发挥抗动脉粥样硬化作用。KPs的生物活性为其在预防医学中用作抗动脉粥样硬化剂提供了新的思路。
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