肉桂酸靶向 PPARδ:对抗肥胖与糖尿病血管病变的新希望

《Chinese Medicine》:Cinnamic acid alleviates endothelial dysfunction and oxidative stress by targeting PPARδ in obesity and diabetes

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:Chinese Medicine 5.3

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  为探究肉桂酸(CA)对糖尿病相关内皮功能障碍的保护作用及机制,澳门大学研究人员用高脂饮食诱导小鼠肥胖 / 糖尿病模型,对小鼠和大鼠主动脉内皮细胞(RAECs)进行实验。结果显示 CA 可改善代谢参数、内皮功能等,通过靶向 PPARδ 起作用。该研究为防治相关疾病提供新方向。

  在健康领域,糖尿病就像一颗 “定时炸弹”,严重威胁着人们的健康。它作为一种慢性代谢疾病,以慢性高血糖、碳水化合物、脂质和蛋白质代谢紊乱为特征,是由胰岛素分泌或作用缺陷引起的。而血管内皮功能受损,更是糖尿病心血管并发症发病机制的关键指标,这使得寻找有效的防治方法迫在眉睫。近年来,天然产物在防治糖尿病及其并发症方面的潜力备受关注,肉桂酸(Cinnamic acid,CA)便是其中之一。它是一种在多种植物中天然存在的有机酸,具有抗氧化、抗炎等多种特性,然而其对与肥胖和糖尿病相关的内皮功能障碍是否有保护作用,此前却鲜为人知。
为了揭开这个谜题,澳门大学的研究人员挺身而出,开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Chinese Medicine》杂志上,为我们带来了新的希望。

研究人员采用了一系列专业且严谨的技术方法。首先,他们选用 6 周龄的 C57BL/6 雄性小鼠,将其随机分组,通过喂食 60 kcal% 脂肪的高脂饮食(High-fat diet,HFD)诱导小鼠肥胖 / 糖尿病,持续 12 周。在实验的最后 4 周,对不同组别的小鼠分别进行药物处理,包括给予 CA(20 或 40 mg/kg)、吡格列酮(Pioglitazone,PIO,20 mg/kg)或等量溶剂。实验结束后,收集小鼠血液和主动脉进行深入分析。同时,他们还分离小鼠胸主动脉段进行体外培养,模拟高糖(High glucose,HG)环境,并对大鼠主动脉内皮细胞(Rat aortic endothelial cells,RAECs)进行原代培养。此外,研究人员运用了分子对接技术,来预测 CA 与相关蛋白的相互作用,还利用蛋白质免疫印迹(Western blotting)检测蛋白表达,通过这些多维度的研究方法,全面深入地探究 CA 的作用机制。

下面来看具体的研究结果:

  • CA 改善 DIO 小鼠的代谢参数:实验开始时,各小鼠组体重相似。12 周后,与对照组(Control group,CON)相比,饮食诱导肥胖(Diet-induced obese,DIO)组小鼠体重和空腹血糖(Fasting blood glucose,FBG)显著增加,这表明糖尿病肥胖模型构建成功。经过 4 周的 CA 和 PIO 口服给药,这些变化得到缓解。CA,尤其是 40 mg/kg/day 的高剂量组,降低了 DIO 小鼠总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯水平,同时提高了高密度脂蛋白胆固醇含量,而 PIO 组对血脂水平影响不显著。这说明 CA 在改善代谢方面有着积极的作用。
  • CA 改善 DIO 小鼠的内皮功能和血压:通过线肌张力测定仪评估小鼠主动脉血管内皮功能发现,DIO 小鼠主动脉中乙酰胆碱(Acetylcholine,ACh)诱导的内皮依赖性舒张(Endothelium-dependent relaxations,EDRs)受损。而口服 CA(20 和 40 mg/kg/day)和 PIO(20 mg/kg/day)4 周后,EDRs 显著改善,40 mg/kg/day 的 CA 效果尤为显著,与 CON 组相当。同时,各组间硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)诱导的内皮非依赖性舒张未受影响。测量血压发现,DIO 小鼠收缩压(Systolic blood pressure,SBP)和舒张压(Diastolic blood pressure,DBP)高于 CON 组,40 mg/kg/day 的 CA 治疗显著降低了血压,较低剂量的 CA 和 PIO 治疗对血压影响不明显。此外,糖尿病小鼠主动脉氧化应激水平较高,40 mg/kg/day 的 CA 治疗后明显降低。这一系列结果表明 CA 对改善内皮功能和血压有着重要作用。
  • CA 激活 DIO 小鼠主动脉中的 PPARδ 和抗氧化信号通路:长期食用高脂饮食导致 DIO 小鼠主动脉中 PPARδ、Nrf2/HO-1 抗氧化信号通路相关蛋白表达下调。40 mg/kg/day 的 CA 治疗恢复了这些蛋白的表达,同时提高了 AMPK/Akt/eNOS 信号通路中相关蛋白的磷酸化水平,这表明 CA 激活了这些信号通路,对改善内皮功能和减轻氧化应激起到关键作用。
  • CA 改善体外高糖损伤的小鼠主动脉舒张功能:体外实验中,30 mM HG 处理 48 h 破坏了小鼠主动脉的 EDRs,30 μM 的 CA 可逆转这一损伤,10 μM 的 CA 则效果不佳。使用 PPAR 亚型拮抗剂研究发现,只有 PPARδ 拮抗剂 GSK0660 部分抑制了 CA 对 EDRs 的保护作用,PPARα 拮抗剂 GW6471 和 PPARγ 拮抗剂 GW9662 影响较小。这充分说明 CA 对血管内皮的保护作用依赖于 PPARδ。
  • CA 减轻高糖诱导的 RAECs 氧化应激并增强 NO 生成:在 RAECs 实验中,HG 诱导后 ROS 水平显著增加,30 μM 的 CA 明显改善了细胞损伤。在三种 PPAR 拮抗剂中,只有 PPARδ 拮抗剂 GSK0660 显著降低了 CA 的功效。同时,CA 恢复了 HG 处理导致的 NO 水平下降,而 GSK0660 抑制了 CA 的这一作用。这进一步证明在三种 PPAR 亚型中,PPARδ 是 CA 在血管内皮细胞发挥保护作用的关键调节因子。
  • CA 激活高糖诱导的 RAECs 中的 Nrf2/HO-1 和 AMPK/Akt/eNOS 通路:与血管组织实验结果一致,HG 刺激 RAECs 48 h 抑制了 PPARδ、Nrf2、HO-1 的蛋白表达,以及 AMPKα、Akt 和 eNOS 的磷酸化水平。30 μM 的 CA 共处理显著减轻了这些变化,再次验证了 CA 通过激活这些通路发挥保护作用。
  • CA 可直接与 PPARδ 相互作用:分子对接结果显示,CA 能与 PPARδ 的结构域完美结合,形成结合口袋,并与 Cys358 和 Arg407 两个氨基酸残基末端形成氢键,结合能为 - 5.77 kJ/mol,表明两者有很强的结合可能性,为 CA 通过靶向 PPARδ 发挥保护作用提供了有力证据。

综合上述研究结果和讨论,该研究明确了 CA 在肥胖糖尿病小鼠中具有内皮保护作用,它通过激活 PPARδ,进而激活 Nrf2/HO-1 和 AMPK/Akt/eNOS 信号通路来实现这一功能。这一发现意义非凡,为肥胖和糖尿病患者血管功能障碍的防治提供了新的潜在策略,有望推动相关疾病治疗药物或健康补充剂的研发,为广大患者带来新的希望。

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