JAFC:活性多肽VPP、IPP改善细胞外囊泡引起的内皮功能损伤

2020-11-17

 

 

                                             

简介:2020年11月12日,华南理工大学赵谋明教授等在Journal of Agricultural and Food Chemistry(1区TOP,IF:4.192)在线发表了题为“The Protective Effects of Tripeptides VPP and IPP against Small Extracellular Vesicles from Angiotensin II-Induced Vascular Smooth Muscle Cells Mediating Endothelial Dysfunction in Human Umbilical Vein Endothelial Cells”的研究文章。该文成功分离得到Ang II刺激VSMC后产生的细胞外囊泡,并且分析了其对HUVEC的内皮功能的损伤作用,首次探究了传统食源性ACE抑制三肽VPP和IPP对于细胞外囊泡介导的内皮功能损伤的保护作用。


研究背景:血管紧张素II (Ang II)作为血管收缩的重要调控因子常被用于高血压治疗的关键靶向,而Ang II除了具有促高血压作用以外,还可通过激活氧化还原敏感通路和转录因子来诱导整合素、粘附分子、促纤维介质的分泌,从而对血管系统产生促炎作用。在血管系统中,平滑肌细胞和内皮细胞紧密相连,且各自均可通过分泌细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)或称外泌体(exosomes)来影响下游细胞的生理功能。目前已知Ang II可以导致血管平滑肌细胞(VSMC)发生不良增殖、迁移以及炎症反应,而来源于Ang II损伤的VSMC所分泌的EVs对于血管内皮细胞的影响尚不清晰。探究血管细胞分泌的EVs对于血管内皮功能损伤的作用机制,对于研究Ang II在血管损伤中的囊泡传递效应有重要意义。


研究思路:基于上述考虑,本研究首先构建Ang II损伤VSMC的细胞模型,通过外泌体专用无血清培养基(Umibio, UR51102)进行培养,从其培养上清液中分离得到细胞外囊泡(EVs-A),然后将HUVEC与EVs-A共孵育,利用荧光探针示踪HUVEC对于EVs-A的捕获。接下来,利用DHE荧光探针、划痕实验、3D细胞培养以及单核细胞共培养等方法,检验EVs-A对内皮细胞的氧化应激、迁移、成管功能、炎症反应以及单核细胞粘附等功能的影响。而食源性降血压肽已经被普遍报道,大多具有强ACE抑制活性,本研究利用ACE抑制肽VPP和IPP预孵育HUVEC,再将其与EVs-A共培养,检验三肽VPP和IPP对于细胞外囊泡引起的内皮细胞功能损伤的改善作用。



研究结论: 这项研究结果表明,Ang II孵育血管平滑肌细胞后产生的细胞外囊泡,可以被人脐静脉内皮细胞所捕获,并且可以引起HUVEC的不良迁移。同时,EVs-A通过下调抗氧化蛋白NQO-1和GCLC的表达,导致HUVEC中氧化还原平衡失调,促使HUVEC产生大量ROS。EVs-A还可引起促炎因子IL-6、IL-1和MCP-1在内皮细胞中的大量分泌,促使内皮细胞炎症反应增加。有趣的是,在3D细胞培养模型中发现,孵育了EVs-A后的HUVEC失去了其原有的成管能力,此现象也许跟eNOS表达的下调引起NO分泌的减少有关。单核细胞U937与HUVEC的共培养实验表明,EVs-A孵育后的HUVEC对于U937细胞有较强的粘附能力,这种粘附能力的提升也许是由于EVs-A导致HUVEC大量表达粘附蛋白ICAM-1、VCAM-1和E-selectin。对于细胞外囊泡内重要功能组分,利用loss-of-function方法,分别单独保留囊泡中的蛋白质组分和RNA组分,实验结论也许表面血管平滑肌细胞来源的细胞外囊泡中RNA是主要的功能组分,来干预下游内皮细胞的生理功能。针对以上囊泡引起的血管内皮炎症反应提升、氧化应激反应增加、成管能力下降、细胞粘附增加等,传统ACE抑制肽VPP和IPP均可以一定程度地恢复其正常功能,通过上调NO和抗氧化蛋白的表达、降低粘附分子和炎症因子表达。以上结论说明,抗高血压肽VPP和IPP也许可以通过改善血管细胞外囊泡引起的内皮功能损伤来发挥血管活性肽的生理活性。


 


作者介绍:

赵谋明教授,男,汉族,1964年9月生,湖南安化人,工学博士。先后入选国务院政府特殊津贴专家,新世纪百千万人才工程国家级培养对象,“863”项目首席专家,第十届广东省丁颖科技奖获奖者,曾任华南理工大学轻工与食品学院副院长、国家重点学科--食品科学学科带头人。兼任中国粮油学会食品专业分会常务理事,中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会常务理事,国家食品标准化委员会委员、中国发酵行业协会专家委员会委员、广东省科技战略专家、多个省部级重点实验室的学术委员会委员、广东省食品学会常务理事,国内多个期刊编委和国外期刊(如Food Chemistry, Journal of Agricultural and Food Chemistry等)特约审稿人。

 


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参考资料:


1,The Protective Effects of Tripeptides VPP and IPP against Small Extracellular Vesicles from Angiotensin II-Induced Vascular Smooth Muscle Cells Mediating Endothelial Dysfunction in Human Umbilical Vein Endothelial Cells,Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020

2,http://www2.scut.edu.cn/sp/2017/0717/c11280a173350/page.htm

3,http://www.umibio.cn/product/278142104