短期PM2.5暴露與血管重塑和僵硬有關。據報道,線粒體靶向抗氧化劑MitoQ可改善線粒體氧化還原相關疾病的發生和發展。目前,有關MitoQ能否緩解PM2.5造成的血管損傷的數據有限。因此,本研究旨在評價MitoQ對PM2.5誘導的主動脈纖維化的保護作用。

綜上所述,作者的數據表明MitoQ治療通過線粒體ROS/PINK1/Parkin介導的有絲分裂調控對PM2.5暴露後主動脈纖維化有保護作用。

環境顆粒物(PM)暴露是一個嚴重的全球公共健康問題,據報道,它是2019年第四大死亡風險因素,與高水平的低密度脂蛋白膽固醇、高體重指數和飲酒相比,可歸因於死亡的人數更多。

2017年,中國還有大約81%的人口生活在空氣質量超過世界衛生組織PM2.5過渡目標I的地區。更重要的是,PM2.5是導致全球心血管疾病(CVD)死亡率和傷殘率的主要環境風險因素。

心血管疾病負擔的日益加重使得控制心血管危險因素和預防心血管疾病成爲當務之急。室外空氣污染在中國可預防的疾病負擔原因中排名第四。然而,干預的具體目標仍不明確。

越來越多的流行病學數據證明,短期接觸PM2.5會導致高血壓、冠心病和外周動脈疾病等動脈硬化性疾病的發生和發展。

血管纖維化是血管重構的關鍵病理過程,涉及細胞外基質的過度生成和減少降解,其實質是激活血管平滑肌細胞表型轉化。血管平滑肌細胞在應激源的作用下從收縮表型向合成表型轉變,並伴隨骨橋蛋白(OPN)等合成標記物表達的增加。PM2.5對心血管系統的易感性可能與其對血管纖維化的影響有關,但這方面的研究較少。

線粒體是PM2.5的敏感靶標,也是導致動脈僵硬的血管氧化應激的主要來源。線粒體的質量控制依賴於線粒體的動態平衡,這種動態平衡由分裂蛋白(Dynamin-Related Protein 1,drp1)和融合蛋白(mitofusin-2,Mfn2)持續調節。PM2.5暴露後,功能障礙的線粒體表現爲膜去極化和碎裂,並伴有大量線粒體活性氧的產生和Ca~(2+)向細胞質內的釋放。累積研究表明,血管重塑是線粒體氧化應激和異常動力學的產物。

此外,爲了防止線粒體損傷和活性氧產生的惡性循環,細胞依靠有絲分裂來保護自己免受輕微損傷,這是一種內在的質量控制機制。據報道,PM2.5誘導的PINK1/Parkin介導的絲裂原吞噬增加導致肝和肺纖維化。應激狀態下過度自噬是心臟重構的原因。因此,作者的研究試圖獲得一種通過靶向吞噬線粒體來維持線粒體質量控制的藥理學方法,目的是減少PM2.5相關的線粒體氧化損傷,保護血管免受損傷。

線粒體靶向抗氧化劑MitoQ是輔酶Q的衍生物,輔酶Q通過共價結合到10碳脂肪鏈上與TPP+相連。這種親脂性使得它更容易穿過生物膜,在高濃度下聚集在線粒體中,相當於普通抗氧化劑效果的數百倍。新出現的研究表明mitoq對涉及心臟纖維化、造影劑引起的腎損傷、慢性阻塞性肺疾病等氧化還原失衡的疾病起到了有益的作用。

臨牀研究表明,長期口服MitoQ可改善老年小鼠血管功能,動物實驗進一步證實,給予MitoQ 4周可降低老年小鼠主動脈線粒體氧化應激水平,逆轉老年小鼠主動脈僵硬程度。康等人建議MitoQ通過恢復線粒體動力學失衡和改善粉紅色介導的有絲分裂來預防椎間盤退變。關於PM2.5相關的血管損傷,其潛在機制尚不清楚。

先前的研究證明,在短期PM2.5暴露停止後,相關的血管毒性仍然長期存在,導致成年大鼠對動脈僵硬的易感性。同樣,世衛組織的最新觀察表明,兒童和青少年時期暴露在空氣污染中改變了兒童的健康軌跡,並增加了晚年患高血壓等心血管疾病的風險。

由此可見,空氣污染對心血管的毒性可能比目前認爲的更深遠、更持久。考慮到上述因素,作者提出在短期暴露於PM2.5的同時,MitoQ治療是否可以減輕血管損傷,減輕未來長期心血管疾病的風險和負擔

。因此,本研究評價了MitoQ對PM2.5誘導的C57BL/6J小鼠血管損傷的影響,並驗證了MitoQ調節HAVSMCs線粒體氧化應激、動力學和有絲分裂的機制。(生物谷 Bioon.com)

參考文獻

Ruihong Ning et al. The mitochondria-targeted antioxidant MitoQ attenuated PM2.5-inducedvascular fibrosis via regulating mitophagy. Redox Biol. 2021 Aug 18; 46:102113.

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