Inhibition of chemically and mechanically activated Piezo1 channels as a mechanism for ameliorating atherosclerosis with salvianolic acid B

Keywords: Piezo1 channels; atherosclerosis; inhibitor; salvianolic acid B.

丹參酸B（SalB）是一種有機化合物，是中藥丹參中含量zuifengfu的水溶性物質。SalB已被廣泛用于治療心血管疾病，包括動脈粥樣硬化。越來越多的證據表明，SalB的心肌保護作用歸因于其抑制級聯分子轉導的能力，這些分子轉導級聯反應促進多種血管細胞類型和組織中的內皮功能障礙、氧化應激、血小板聚集、凝血、血栓形成和炎癥。然而，SalB在預防動脈粥樣硬化方面的分子靶點仍然難以捉摸。

響應機械負荷刺激而激活的Piezo1離子通道參與廣泛的生理和病理過程。它們在血管機械轉導中的功能包括感知血流的剪切應力，促進血管發育，介導血流依賴性血管舒張并防止動脈粥樣硬化，以及調節運動誘導的血管收縮，內皮細胞通透性等。鑒于Piezo1通道在血管生物學中bukehuoque的作用，它有可能作為一種新的藥物靶點。

在廣州中醫藥大學diyi附屬醫院及山東中醫藥大學醫學研究中心團隊的一項實驗中，通過利用Yoda1，一種高選擇性和youxiao的Piezo1通道激動劑作為關鍵工具，證明了SalB對Piezo1通道的抑制作用。研究結果有助于理解SalB預防動脈粥樣硬化病變的機制，及其對開發拮抗Piezo1通道具有藥理作用的低分子量（LWM）藥物的影響。具體研究成果發表在British Journal of Pharmacology期刊題為“Inhibition of chemically and mechanically activated Piezo1 channels as a mechanism for ameliorating atherosclerosis with salvianolic acid B"。

首先，利用Piezo1通道抑制劑檢測對HUVECs中Yoda1誘導的鈣內流的抑制作用。結果發現，在篩選的105種化合物中，SalB顯著抑制Yoda1誘導的Ca2+進入HUVECs。當細胞用SalB預處理30分鐘或直接使用SalB時，觀察到基線Ca2+測定沒有差異，且SalB抑制Yoda1誘導的Ca2+以濃度依賴性方式進入。這表明，SalB是內源性Yoda1刺激的Piezo1通道的抑制劑，且SalB對Piezo1通道顯示出一定的選擇性。研究人員還探討了SalB是否可以抑制過表達外源性Piezo1通道的細胞中的鈣反應，數據表明，SalB在過表達野生型Piezo1的人胚腎細胞HEK 293T中抑制Yoda1誘導的Ca2+內流。

此外，實驗還驗證了SalB是否可能對天然細胞具有相同的抑制作用，結果發現，SalB抑制了對小鼠肝臟內皮細胞MLECs中Yoda1的反應。然而，Yoda1誘發的Ca2+信號在MLECs中相對低于HUVECs。這些數據表明，SalB抑制了MLECs中Yoda1誘導的Piezo1通道的活性。

為了探索SalB是否可以抑制HUVECs中Yoda1介導和機械感應的電流，進行了全細胞膜片鉗實驗。觀察到基礎電流，然后是響應Yoda1的附加電流，之后電流被SalB抑制，但不被DMSO抑制（圖1 a-h）。隨著機械刺激水平的增加，誘發電流也相應增加（圖1 i）。然而，用10μM SalB預處理細胞30分鐘后，這些電流被抑制（圖1 j）。由機械刺激誘發并由SalB抑制的電流的電流-壓力關系（I-μm）表現出正相關（圖1 k、l）。這些數據表明，SalB不僅抑制Yoda1激活，還抑制機械誘導的Piezo1電流和其他拉伸激活通道。

圖1    SalB抑制激活Piezo1通道產生的電流。

接下來，為了研究SalB在血管生物學中的生理相關性，對從小鼠中分離的胸主動脈進行等距張力記錄，發現SalB抑制Yoda1引起的胸主動脈擴張，抑制苯腎上腺素引起的胸主動脈收縮，這依賴于Piezo1通道。

鑒于Piezo1通道在感知剪切應力方面的作用，因此，實驗探索了SalB對剪切應力激活的Piezo1通道的功能影響。當將HUVECs暴露于單向層流（15?dynes·cm2）24小時后，使用DMSO或10μM SalB，觀察到DMSO細胞朝向剪切應力方向排列，而SalB處理的細胞則相反。這些數據表明，SalB抑制內皮細胞朝機械應力方向排列。

為了確定SalB是否通過Piezo1通道抑制內皮細胞排列，用干擾對照siRNA或Piezo1 siRNA轉染的HUVECs暴露于DMSO或10μM SalB的定向剪切應力（15?dynes·cm2）下24小時，發現Piezo1 siRNA抑制細胞排列。因此，在剪切應激下，與單獨使用Piezo1 siRNA細胞相比，SalB處理的Piezo1 siRNA細胞中沒有額外的SalB對細胞排列的效應，結果進一步支持了Piezo1通道在SalB抑制細胞排列的作用中發揮影響。

為了研究SalB抑制Yoda1誘導的Piezo1通道激活的潛在機制，檢驗了SalB和Yoda1之間存在競爭關系的假設。10μM SalB對不同濃度的Yoda1（1、5、10、20、30μM）的抑制作用顯示出濃度相關性（圖2 a、b）。重要的是，SalB的抑制是可逆的（圖2 c-f）。因此，Yoda1的濃度可能與SalB的抑制率呈負相關。這些數據表明，SalB和Yoda1可能對Piezo1通道產生競爭效應。

圖2     SalB可能與Yoda1競爭Piezo1通道，這些影響是可逆的。

巨噬細胞衍生泡沫細胞的形成是動脈粥樣硬化的重要特征。因此，實驗測試了SalB對泡沫細胞形成的影響。與單獨用氧化低密度脂蛋白（OxLDL）處理的BMDMs相比，用oxLDL和Yoda1處理的BMDMs的油紅O染色顯著增加。有趣的是，SalB以劑量依賴性方式抑制oxLDL與Yoda1誘導的泡沫細胞形成。結果表明，Yoda1促進用oxLDL處理的BMDMs中的泡沫細胞形成，而SalB抑制泡沫細胞的形成，且SalB對泡沫細胞形成的抑制取決于Piezo1通道。

zuihou，為了探究SalB是否抑制體內動脈粥樣硬化的形成，研究人員給Ldlr?/?小鼠喂食HFD，并在腹腔注射兩種不同劑量的SalB（SalB-L，30 mg·kg/1天；SalB-H，100 mg·kg/1天）。與正常飲食的小鼠相比，HFD小鼠出現了動脈粥樣硬化斑塊，特別是在主動脈弓（圖3 a、b）。然而，與HFD小鼠相比，接受SalB干預的HFD小鼠的主動脈斑塊顯著減少，且SalB以劑量依賴性方式抑制動脈粥樣硬化斑塊的發展（圖3 a、b）。

為了進一步研究主動脈斑塊中脂質斑塊的含量，對小鼠主動脈根部用油紅O和HE染色。與正常飲食的小鼠相比，HFD的小鼠油紅O染色增加，這與動脈脂質含量的增加相對應。同樣，HE染色結果顯示動脈壁增厚。然而，與HFD組相比，SalB處理顯著降低了脂質含量并降低了動脈壁的厚度（圖3c-e）。這些數據表明，SalB可youxiao抑制小鼠動脈粥樣硬化的發展。

然后探討了Piezo1通道是否參與了SalB對動脈粥樣硬化的這些抑制作用，利用特異性Piezo1敲除小鼠（Piezo1^?LysM/Ldlr^?/?），發現Piezo1^?LysM/Ldlr^?/? 小鼠的主動脈斑塊顯著減少，且SalB對Piezo1^?LysM/Ldlr^?/?小鼠的主動脈斑塊沒有進一步的影響（圖3f、g）。這些數據表明，SalB對小鼠主動脈斑塊的抑制作用取決于Piezo1通道的存在。

圖3    SalB抑制Ldlr?/?和Piezo1?LysM/Ldlr?/?小鼠高脂肪飲食引起的動脈粥樣硬化的發展。

綜上所述，該研究表明，SalB通過Yoda1誘導的Piezo1通道youxiao地拮抗離子通量，并通過機械刺激誘導的這些通道抑制陽離子電流。基于SalB對Piezo1通道的調節機制，可能會開發出相關藥物。然而，關于SalB對Piezo1通道的藥理學和調節作用，還有很多機制需要了解。目前的研究為這些離子通道以及SalB在預防動脈粥樣硬化病變中的作用機制提供了新的見解。

參考文獻：Pan X, Wan R, Wang Y, Liu S, He Y, Deng B, Luo S, Chen Y, Wen L, Hong T, Xu H, Bian Y, Xia M, Li J. Inhibition of chemically and mechanically activated Piezo1 channels as a mechanism for ameliorating atherosclerosis with salvianolic acid B. Br J Pharmacol. 2022 Jul;179(14):3778-3814. doi: 10.1111/bph.15826. Epub 2022 Mar 19. PMID: 35194776.

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