文章题目：Alginate oligosaccharides exert protective effects on hydrogen peroxide‑induced senescence in H9C2 cardiomyocytes by regulating the redox state of cells

发表期刊：FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY

影响因子：3.1（2025）

通讯单位：青岛大学附属医院，青岛大学，中国海洋大学，青岛海洋生物医药研究院

        在全球范围内，心血管疾病已然成为导致人类死亡和健康寿命损失的首要原因。衰老是心血管疾病发生发展的一个重要且不可忽视的因素。随着年龄的增长，人体的心血管系统在分子、细胞和器官水平上发生功能障碍的风险逐渐增加。血管壁中的弹性纤维减少，致使血管硬化，血压升高，冠心病、脑卒中等疾病的发病风险随之上升；心肌细胞逐渐老化，收缩和舒张能力减弱，心输出量减少，易引发心力衰竭；体内胆固醇等脂质代谢紊乱，脂质易在血管壁沉积，形成动脉粥样硬化斑块，进而引发心绞痛、心肌梗死等疾病；血管内皮细胞分泌的活性物质失衡，影响血管的舒张和收缩功能，促进血栓形成，也增加心血管疾病的发生几率。

        在本研究中，研究人员选取了不同结构、不同聚合度的褐藻寡糖（AOS），包括oligoM、oligoG、M-5和G-5，旨在明确它们对H₂O₂诱导的H9C2心肌细胞衰老的影响。研究通过多种实验方法，从细胞衰老标志物、氧化应激状态、线粒体功能、相关蛋白表达等多个角度展开分析，系统探究了AOS的作用机制。

        在建立细胞衰老模型方面，研究人员将H9C2细胞暴露于不同浓度的H₂O₂，通过SA-β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色和膜联蛋白V-FITC/PI染色的流式细胞术分别分析细胞衰老和凋亡情况。图1显示，随着H₂O₂浓度的增加，SA-β-gal阳性细胞百分比呈浓度依赖性上升，而当H₂O₂浓度超过150 μM时，细胞凋亡率显著增加。基于此，研究选择100 μM的H₂O₂作为后续实验中诱导细胞衰老但不引发凋亡的最适浓度。

图1 H₂O₂对H9C2细胞衰老和凋亡的影响 

        为探究AOS对H₂O₂诱导的H9C2细胞衰老的保护作用，研究人员采用不同浓度的oligoM、oligoG、M-5和G-5进行干预。SA-β-gal染色结果（图 2A）表明，这四种AOS均以浓度依赖性方式抑制H₂O₂诱导的H9C2细胞衰老，其中100 μg/mL浓度时效果最佳。同时，DAPI染色显示H₂O₂诱导的衰老细胞出现大核仁及点状DNA灶，而AOS处理显著降低了DAPI阳性细胞的百分比（图2B、C），表明AOS 能有效保护H9C2细胞免受H₂O₂诱导的衰老。

图2 AOS可防止H₂O₂诱导的H9C2细胞衰老

        在衰老相关标志物及线粒体功能调节方面，Western blotting分析显示，H₂O₂诱导的H9C2细胞中衰老标志物p53和p21的表达水平显著升高，而AOS处理可显著下调这两种蛋白的表达（图 3A、B）。此外，作为线粒体功能和生物发生的关键调节因子，PGC-1α在H₂O₂诱导的细胞中表达明显降低，AOS处理则能恢复其表达水平（图 3C、D），提示AOS可能通过调节线粒体功能来发挥抗衰作用。

图3 AOS抑制了H₂O₂诱导的H9C2细胞中p53和p21以及PGC-1α的表达

        关于AOS对氧化应激状态的影响，研究通过DHE荧光染色检测ROS水平，发现H₂O₂处理使细胞内ROS水平显著升高，而AOS处理可显著降低ROS的产生（图 4A、B）。同时，H₂O₂诱导的细胞中脂质过氧化产物MDA的含量明显增加，AOS处理能显著减少MDA的生成（图 4C），表明AOS可通过抑制氧化应激来缓解细胞衰老。

图4 AOS抑制H₂O₂诱导的H9C2细胞中ROS和MDA的产生

        NADPH 氧化酶是细胞内非线粒体ROS的主要来源，其亚基p47-phox、gp91-phox和p67-phox在H₂O₂诱导的H9C2细胞中表达显著增强。Western blotting 结果（图 5A、B）显示，AOS处理可显著降低这些亚基的表达水平，进一步证实AOS能减轻H₂O₂诱导的衰老细胞的氧化应激。

图5 在H₂O₂诱导的H9C2细胞中，AOS抑制了NADPH氧化酶的表达

        细胞内的抗氧化酶系统在抵御氧化损伤中起着重要作用，研究发现H₂O₂处理使H9C2细胞中过氧化氢酶、CuZn-SOD和Mn-SOD的表达显著降低，而AOS处理可显著上调这些抗氧化酶的表达（图 6A、B），说明AOS能通过增强细胞的抗氧化能力来对抗氧化应激诱导的衰老。

图6 AOS上调抗氧化酶的表达在H₂O₂诱导的H9C2细胞中

        综上所述，本研究通过一系列体外实验证实，H₂O₂可通过调节细胞氧化还原状态，包括引发线粒体功能障碍、增强氧化应激及下调抗氧化酶表达等方式诱导H9C2细胞衰老。而oligoM、oligoG、M-5和G-5这四种AOS能够通过调节细胞氧化还原状态，抑制氧化应激和线粒体功能障碍，同时上调抗氧化酶表达，从而减轻H9C2细胞的衰老。这一研究为AOS作为预防心肌细胞衰老的潜在治疗剂提供了有力的实验依据，也为心血管疾病的防治开辟了新的研究方向。

        原文链接：https://doi.org/10.1007/s10068-024-01534-y

作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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