暨南大学刘志平/广东医科大学王娇娇团队揭示紫檀芪减轻腹主动脉瘤的作用机制
文章标题：Targeting the smooth muscle cell KEAP1-Nrf2-STING axis with pterostilbene attenuates abdominal aortic aneurysm
发表期刊：Phytomedicine （IF 7.9）
合作客户：暨南大学刘志平、广东医科大学王娇娇研究团队
研究背景
腹主动脉瘤（AAA）是一种危及生命的主动脉疾病，目前尚无有效的药物治疗方法。紫檀芪（Pterostilbene ，Pt）是一种多酚类化合物，天然存在于蓝莓和各种葡萄品种中，具有抗炎、抗氧化和抗细胞凋亡等药理作用，有研究表明，Pt可能对动脉粥样硬化、血管成形术后再狭窄和高血压等心血管疾病的治疗有益。本研究旨在探索Pt在治疗和预防AAA及其临床后果中的潜在治疗作用。
研究方法与结果
1、Pt通过激活KEAP1/Nrf2通路在VSMCs中发挥抗氧化和抗炎作用
使用Ang II诱导ApoE−/-小鼠形成AAA，并给予小鼠低剂量或高剂量的Pt，评估结果显示Pt可阻止Ang II诱导的AAA形成，体外实验表明Pt能够抑制血管平滑肌细胞（VSMC）炎症并维持VSMC稳态。RNA测序分析发现Pt诱导了与KEAP1-Nrf2途径有关基因的上调和胞质DNA传感途径基因的下调，随后的体内外实验数据进一步证实Pt上调Nrf2及其下游靶标基因的表达。研究报道在基础条件下，KEAP1抑制Nrf2的活性，但当Nrf2与其他分子结合并与KEAP1竞争时，Nrf2会从KEAP1的抑制作用中释放出来。免疫荧光染色和WB分析表明，Pt释放Nrf2并增强Nrf2的表达和易位，表明Pt竞争性结合KEAP1，并在功能上从KEAP1的抑制中释放Nrf2反式激活活性，分子对接等分析表明，Pt稳定了KEAP1蛋白并以剂量依赖的方式与其结合。以上数据说明Pt通过激活KEAP1/Nrf2通路在VSMCs中发挥抗氧化和抗炎作用。
Nrf2及其下游靶基因在Pt处理的AAA组织及VSMCs中被激活
2、Pt通过激活Nrf2抑制VSMCs中mtDNA-STING-NF-κB通路
ROS的产生和清除异常导致有害氧化物质的过度产生，已被认为是AAA发生的原因，而转录因子Nrf2主要控制抗氧化系统的稳态调节，因此研究人员探索了Pt是否减少ROS的产生。结果显示，Pt处理逆转了ApoE−/−小鼠血管壁及RASMCs中ROS的产生。有研究报道ROS的过量产生和线粒体损伤导致mtDNA的释放，进而异常激活胞质STING信号，导致ROS的进一步产生和炎症因子的激活。由于Pt能够诱导Nrf2活化，抑制ROS的产生，并减少VSMCs中的线粒体损伤，研究人员推测Pt可以通过控制mtDNA的释放来影响STING途径的激活。实验数据显示，Pt能够在TNF-α处理条件下阻断mtDNA释放到细胞质中，在Pt治疗后输注Ang II的小鼠中，STING的表达减少。
已知线粒体ROS的产生与线粒体损伤和mtDNA释放有关，这一过程受KEAP1/Nrf2通路的调节，研究人员假设Pt通过激活VSMCs中的Nrf2抑制STING通路。使用ML385（Nrf2的选择性抑制剂）预处理RASMC，ML385消除了Pt对ROS产生、STING通路的抑制作用以及Pt对VSMC炎症和稳态的保护作用，这些发现表明，Pt在体外通过激活Nrf2途径促进VSMC稳态。
在体外实验中，抑制Nrf2信号通路减弱了Pt对AAA的保护作用
3、VSMC特异性Nrf2缺乏降低了Pt对Ang II诱导的小鼠AAA的保护作用
为研究Pt是否通过在体内激活VSMCs中的Nrf2来抑制STING激活和AAA形成，研究人员利用AAV载体，特异性敲低ApoE−/− 小鼠VSMCs中的Nrf2表达，组织荧光成像等显示AAV特异性感染主动脉，且主动脉内侧VSMCs中的Nrf2蛋白表达显著降低，随后建立由Ang II诱导的小鼠AAA模型。结果显示，与对照组相比，VSMC特异性Nrf2敲低消除了Pt对AAA发生及进展的抑制，且AAV-shNrf2组小鼠主动脉结构异常，排列不规则，胶原纤维增加，弹性纤维减少；此外，Pt介导的MMP2、MMP3、VCAM-1、CD68和STING的下调以及α-SMA的上调在很大程度上被Nrf2的沉默所消除。强调了VSMCs中Nrf2的激活在Pt介导的体内对STING通路的抑制作用和对AAA形成的保护作用中的关键作用。
Nrf2特异性敲低可消除Pt对动脉壁厚度、弹性纤维降解和胶原沉积的保护作用
结论
本研究证明Pt是一种抗动脉瘤的候选药物，通过靶向VSMCs中的KEAP1-Nrf2-STING轴，显示出治疗AAA的良好疗效。在AAA的发展过程中，Pt通过激活VSMCs中的KEAP1-Nrf2通路，对减少氧化应激和炎症产生显著影响。研究结果确定Pt是一种有效的STING抑制剂，可以抑制血管炎症并维持血管稳态，从而为Pt抑制AAA的过程提供了新的视角。
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