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腸道菌群代謝產(chǎn)物氧化三甲胺通過氧化應(yīng)激促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞衰老及血管老化

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01

文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

高齡是心血管疾。–VD)發(fā)生的關(guān)鍵因素。此外,血管老化是導(dǎo)致CVD高死亡率的最重要的危險因素之一,它影響CVD的閾值、發(fā)生過程和嚴(yán)重程度。越來越多的證據(jù)表明,細(xì)胞衰老影響著血管老化。血管內(nèi)皮細(xì)胞(EC)是血管壁的重要組成部分,對維持心血管穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。因此,揭示EC衰老和血管老化的機(jī)制可能為防止血管疾病提供重要的治療策略。

目前已發(fā)現(xiàn)多種誘發(fā)EC衰老的因素,包括DNA損傷、端?s短、氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙等。然而,ECs抵抗各種因素誘導(dǎo)衰老并在環(huán)境刺激后維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的機(jī)制仍然是一個有待研究的課題。

腸道菌群的代謝產(chǎn)物與CVD的發(fā)展之間存在重要關(guān)聯(lián)。有研究表明,細(xì)菌衍生的代謝產(chǎn)物可以影響宿主的壽命。越來越多的證據(jù)表明,氧化三甲胺(TMAO)是一種微生物依賴的代謝產(chǎn)物,可導(dǎo)致各種CVD發(fā)生,如動脈粥樣硬化、心力衰竭、中風(fēng)和高血壓。此外,TMAO已被證明與1型和2型糖尿病,慢性腎病和阿爾茨海默病有關(guān)。最近的研究表明,隨著年齡的增長,大鼠血漿中氧化三甲胺的水平會增加。然而,TMAO含量的升高是否與EC衰老及血管老化有關(guān)仍不清楚。

2018年1月,來自北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部的鄭樂民研究組和福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院的洪華山研究組在《Free Radical Biology and Medicine》雜志(IF=5.657,醫(yī)學(xué)二區(qū))發(fā)表了題為“Gut flora-dependent metabolite Trimethylamine-N-oxide accelerates endothelial cell senescence and vascular aging through oxidative stress”的文章。

02

所用到的主要方法

METHODS

1.等離子體分析:在禁食12 h后,將血樣收集到EDTA抗凝血管中。樣品立即以3000 g離心15 min,血漿保存于- 80℃,解凍次數(shù)小于3次。

利用全自動生化分析儀,對健康人群空腹血糖(FBG)、天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、甘油三酯、膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、肌酐和尿素進(jìn)行分析。

用穩(wěn)定同位素稀釋液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC/MS/MS)對TMAO水平進(jìn)行定量。將20μL樣品添加到含有80μL的內(nèi)標(biāo)混合物(甲醇中含10μM d9-TMAO)的1.5mL離心管中。短暫混合后,將混合物在4-8℃下旋轉(zhuǎn)1min,并在-80℃下孵育4h以沉淀蛋白質(zhì)。在4℃,20000g離心10min后,回收上清液。為了獲得精確的TMAO濃度,用相同的程序處理20μL各種濃度標(biāo)準(zhǔn)物(0-100μM),當(dāng)測定系數(shù)(R2)達(dá)到0.999時,得到了標(biāo)準(zhǔn)曲線。上清液(70μL)以0.4 mL/min的流速用LC-20 CE島津泵系統(tǒng)注入硅膠柱,并用一臺SIL-20AXR自動進(jìn)樣器連接到API 5500Q捕集器質(zhì)譜儀。將溶劑A(水中0.1%丙酸)與溶劑B(甲醇中0.1%乙酸)以不同的比例混合,從2%B開始,經(jīng)5min線性過渡到95%B,然后保持1min,然后還原到2%B,生成不連續(xù)的梯度來分解分析物。采用正離子電噴霧電離,分別在m/z 76→58、d9 -TMAO和m/z 85→66的條件下,對前驅(qū)體進(jìn)行多重反應(yīng)監(jiān)測,并對TMAO的特征產(chǎn)物轉(zhuǎn)變進(jìn)行監(jiān)測。

2.β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色

3.組織病理學(xué)檢查

4.免疫組織化學(xué)染色法

5.血管功能評估

6.qRT-PCR

7.Western Blotting

03

文章主要內(nèi)容摘要

ABSTRACT

腸道菌群依賴性代謝產(chǎn)物氧化三甲胺,已被證實(shí)與心血管疾病有關(guān)。然而,目前對TMAO與血管老化之間的關(guān)系知之甚少。對此,本文觀察了衰老過程中TMAO的變化以及TMAO對血管老化和內(nèi)皮細(xì)胞(EC)衰老的影響。同時分析了年輕人(18-44歲)、老年人(≥65歲)和1個月大、3個月大、6個月大和10個月大的快速老化小鼠(SAMP8)及抗快速老化小鼠(SAMR1)血漿中TMAO的水平。本文發(fā)現(xiàn)在人和小鼠體內(nèi)循環(huán)的TMAO水平隨著年齡的增長而增加。在TMAO處理小鼠16周后,通過上調(diào)衰老標(biāo)志物(包括衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)、p53和p21)、及促進(jìn)血管功能障礙和重塑,誘導(dǎo)SAMR1小鼠的血管老化,加速SAMP8小鼠的衰老過程。在體外,TMAO的長期處理可誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)衰老,表現(xiàn)為減少細(xì)胞增殖,增加衰老標(biāo)記物的表達(dá),G0/G1停滯,抑制細(xì)胞遷移。此外,TMAO抑制了去乙酰化酶 1(SIRT1)的表達(dá),增加了體內(nèi)和體外的氧化應(yīng)激,激活p53/p21/Rb途徑,導(dǎo)致p53、p23、p21的乙;,并降低了CDK2、cyclinE1和Rb的磷酸化。結(jié)果表明:衰老過程中循環(huán)TMAO的升高可能會惡化EC衰老和血管老化,這可能與抑制SIRT1的表達(dá)和氧化應(yīng)激的增加有關(guān),從而激活p53/p21/Rb通路。

相關(guān)鏈接

Cell:內(nèi)皮細(xì)胞中NAD+/H2S信號受損是血管老化的可逆性原因

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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