晚期糖基化终末产物诱导人主动脉内皮细胞铁死亡的机制及GLP-1的干预研究

晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)是一类糖分子与蛋白质或脂质发生反应而形成的产物。糖尿病患者体内,由于高血糖水平导致的糖基化反应的终末产物会损害血管内皮细胞(endothelial cells,ECs)结构和功能,从而导致细胞死亡,进而导致糖尿病患者出现严重的并发症,如肾脏损伤、心血管疾病、神经系统损伤等。近年来,一种新型的细胞死亡方式称铁死亡被研究报道,伴有大量活性氧和脂质过氧化物的形成,参与动脉粥样硬化的病变过程。其是否参与AGEs诱导的ECs功能障碍尚未见报道。新型降糖药物胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)受体激动剂具有显著的心血管保护作用。GLP-1是否具有拮抗铁死亡进而保护ECs的作用亦不清楚。目的:本研究以AGEs刺激下的人主动脉内皮细胞(aortic vascular endothelial cells,HAECs)为实验模型,观察AGEs诱导HAECs铁死亡以及GLP-1干预下产生的保护作用,并探讨可能的分子机制。方法:1、通过在人主动脉内皮细胞上,通过显微镜观察、细胞增殖与毒性检测试剂盒(Cell counting kit-8,CCK8)法检测AGEs可否造成HAECs死亡;使用铁离子检测试剂盒检测细胞内亚铁离子浓度,使Imidazole ketone erastin浓度用C11-BODIPY荧光染料、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量检测细胞脂质过氧化水平,使用实时荧光定量聚合酶链反应和western bloting法检测铁死亡的相关调控基因和蛋白的表PF-02341066 IC50达情况,使用透射电镜观察HAECs线粒体形态变化情况,明确HAECs在AGEs作用下是否发生铁死亡;进一步使用凋亡抑制剂和铁死亡抑制剂证明AGEs诱导的HAECs死亡中,铁死亡是否是重要的死亡方式。2、将HAECs细胞分为6组:对照组、AGEs组、AGEs+Fer-1组、AGEs+GLP-1(7-37)组、AGEs+GLP-1(9-36)组,AGEs+GLP-1(28-36)组。培养48 h后,CCK8剂盒检测细胞活力,C11-BODIPY染料及丙二醛(MDA)试剂盒检测脂质过氧化水平,电镜观察线粒体形态变化、Western blot检测细胞谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(acyl-Co A synthetase long-chain family member 4,ACSL4)蛋白表达,以确认GLP-1及其小分子片段是否能保护HAECs免受AGEs诱导的铁死亡。3、WB水平检测苏氨酸蛋白激酶(liver kinase B1,LKB1)、磷酸化苏氨酸蛋白激酶(phosphorylated LKB1,p-LKB1)、腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(phosphorylated AMPK,p‐AMPK)蛋白水平,初步确定GLP-1及其小分子片段是否通过激活LKB1/AMPK通路保护HAECs免受AGEs诱导的铁死亡。结果:1、AGEs诱导HAECs铁死亡:与对照组相比,AGEs作用下人主动脉内皮细胞活力下降、亚铁离子水平升高、脂质过氧化水平增加、电镜下AGEs处理组细胞线粒体形态明显异常。铁死亡正向调控蛋白ACSL4表达上升、负向调控蛋白GPX4表达下降,LKB1、AMPK蛋白磷酸化水平显著降低。与AGEs组相比,凋亡抑制剂Z-VAD-FMK仅轻微逆转细胞活力,铁死亡抑制剂铁抑素-1(Ferrostatin-1,Fer-1)可显著减轻AGEs诱导的细胞死亡,降低亚铁离子含量与脂质过氧化水平,部分逆转铁死亡相关蛋白表达,提高LKB1及AMPK蛋白磷酸化水平。2、GLP-1改善AGEs诱导的HAECs铁死亡:与AGEs处理组相比,GLP-1及其小分子片段干预组HAECs细胞活力明显上升、亚铁离子水平下降、脂质过氧化水平减轻、电镜下细胞线粒体形态异常程度减轻,前列腺素内过氧化物合成酶2(prostaglandin-endoperoxide synthase 2,PTGS2)m RNA水平上调,ACSL4 m RNA及蛋白水平表达下调、GPX4 m RNA及蛋白水平表达上调。GLP-1及其小分子片段干预下LKB1及AMPK蛋白磷酸化水平升高。结论:1、晚期糖基化终末产物可以诱导Sulfamerazine antibiotic人主动脉内皮细胞发生铁死亡,其机制可能与LKB1/AMPK通路有关。2、GLP-1及其小分子片段可以减轻晚期糖基化终末产物诱导的HAECs铁死亡,其机制可能与LKB1/AMPK通路有关。