心血管疾病是全球性重大健康问题，死亡率较高，心血管疾病（Cardiovascular diseases，CVDs）每年夺走1790万人的生命，占全球总死亡人数的近32%。动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）是其重要的病理基础，由动脉内脂质斑块积聚引发，可导致多种心血管疾病。最新证据强调，性别差异应被视为预防心血管疾病的关键因素，流行病学和实验研究表明，男性和女性之间在许多经典的心血管疾病危险因素和临床特征上存在差异。早期识别和积极干预对于动脉粥样硬化的治疗至关重要。然而，当前的抗动脉粥样硬化治疗方法很少考虑性别因素。
目前临床上广泛应用于改善动脉粥样硬化性心血管疾病的症状的药物是他汀类药物，但长期使用该药物会造成很多不利的损伤，例如肌肉无力和肝脏损伤等。因此，查学强教授团队尝试从可食用的药用食品或草药中开发出实用且具有成本效益的抗动脉粥样硬化药物。
黄精，一种具有药用和食用价值的多年生植物，具备保护心血管系统、抗疲劳以及补脾养肺等多重功效。其主要的活性成分之一——多糖，因具有降低血脂、抗氧化等特性，可能成为动脉粥样硬化患者的理想治疗选择。
低密度脂蛋白受体（Low-Density Lipoprotein(LDL)Receptor，LDLr-受体）敲除（LDLr−/−）小鼠，一种公认的动脉粥样硬化动物模型，已被广泛用作模仿人类动脉粥样硬化进展的模型。与野生型小鼠相比，LDLr−/−小鼠在喂食高脂肪饮食时极易发生动脉粥样硬化。
合肥工业大学安徽省高等学校重大疾病代谢与调控重点实验室查学强教授团队在Food Science and Human Wellness（农林科学1区top，IF：7）发表篇名为“The interventional effect of Polygonatum cyrtonema Hua polysaccharide on atherosclerosis in mice of different sexes”的研究性论文，研究了黄精多糖（Polygonatum cyrtonema polysaccharide，PCP） 对高脂饮食（high-fat diet，HFD）喂养的不同性别LDLr−/−小鼠动脉粥样硬化的干预作用。
实验方法
150只小鼠随机分为2批，每批75只。每批随机分为5组，包括正常饮食组（ND、n = 15）、高脂饮食组（HFD、n = 15）、PCP低剂量组（L-PCP，65毫克/（公斤·天）、n = 15)、PCP高剂量组（H-PCP，260毫克/（公斤·天）、n = 15)和阿托伐他汀钙片组（ACT,2毫克/（k=天）、n = 15)。
ND组采用正常饮食，其他组采用高脂饮食。将PCP和ACT溶于生理盐水中，每天同一时间口服。ND组和HFD组口服等量生理盐水。喂食16周后，用二氧化碳安乐死小鼠。采集血清、心脏和主动脉血，进行血液生化、病理等相关数据分析。
PCP对HFD喂养雄鼠和雌鼠体重的影响
研究者针对不同性别小鼠均采取动脉粥样硬化干预策略。在实验过程中，每周对小鼠体重进行一次记录。经过16周的高脂饮食喂养后，模型组雄性小鼠和雌性小鼠的总体重分别增加了15.01±1.23 g和10.40±0.91 g。在PCP（260 mg/kg/day）干预16周后，与高脂饮食组相比，雄性小鼠和雌性小鼠的体重增加量分别减少了43.96%和37.27%。这些数据表明，PCP对不同性别小鼠的体重增加具有显著影响。
图1 PCP 的干预策略 (A) 及其对实验雌鼠和雄鼠体重变化的影响 (B-C)
PCP对HFD喂养雄鼠和雌鼠血脂的影响
相较于正常饮食组，高脂饮食组雄性和雌性小鼠的血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量显著增高，而高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量显著降低。经过16周的PCP（260 mg/kg/day）干预后，雄性和雌性小鼠的血清TC、TG、LDL-C水平分别降低了42.05%、55.20%、70.22%和29.96%、26.37%、50.69%，HDL-C水平则分别升高了85.04%和50.03%。
为了深入评估脂质相关的动脉粥样硬化危险因素，研究者进一步计算了动脉粥样硬化指数(AI)。图3E，高脂饮食组雄性和雌性小鼠的AI值均显著高于动脉粥样硬化诊断极限4.0。经过PCP（260 mg/kg/day）干预16周后，雄性和雌性小鼠的AI值分别下降了79.94%和64.39%，与高脂饮食组相比有显著差异。
图2. PCP对HFD喂养雌鼠和雄鼠血清 TC (A), TG (B), HDL-C (C)和 LDL-C (D)，及AI值 (E)的影响
PCP对HFD喂养雄鼠和雌鼠动脉粥样硬化进展的影响
动脉粥样硬化病变的评估主要通过主动脉大体分析和主动脉窦的横截面分析来进行。图4A和4D，与正常饮食组相比，高脂饮食组雄性和雌性小鼠的主动脉大体斑块面积明显增加，且雄性小鼠的病变情况更为严重。经过16周的PCP（260 mg/kg/day）干预后，油红O染色结果显示，雄性和雌性小鼠的病变面积分别减少了82.21%和58.75%，显示出显著的改善效果。
此外，通过H&E染色对主动脉窦的内膜面积进行评估，使用PCP干预16周后，高脂饮食诱导的雄性和雌性小鼠的主动脉壁厚度分别减少了66.82%和57.60%（图4B和4E）。Masson染色进一步揭示，与正常饮食组相比，高脂饮食组小鼠的动脉粥样硬化斑块病变中胶原纤维的百分比更高。经过PCP干预后，雄性和雌性小鼠血管壁中的胶原纤维沉积分别减少了68.05%和51.89%（图4C和4F），表明PCP对胶原纤维的抑制作用显著。
综上所述，PCP对高脂饮食诱导的雄性和雌性小鼠的动脉粥样硬化病变具有显著的缓解作用。这些结果为PCP在动脉粥样硬化治疗中的潜在应用提供了有力支持。
图3. PCP对HFD喂养雌鼠和雄鼠主动脉病理变化的影响。(A,D) 主动脉大体油红O染色和半定量分析; (B,E) 主动脉窦H&E染色和半定量分析；(C, F) 主动脉窦Masson染色和半定量分析
PCP对HFD喂养雄鼠和雌鼠抗氧化能力的影响
相较于正常饮食组，高脂饮食明显抑制雄性和雌性小鼠主动脉中的GSH-Px和SOD活性，并导致MDA水平显著上升。然而，PCP的干预效果显著，能够逆转上述变化，且效果与剂量呈正相关。经过PCP（260 mg/kg/day）干预16周后，与高脂饮食组相比，雄性和雌性小鼠的GSH-Px和SOD活性分别提高了89.72%、42.30%和93.80%、42.79%，而MDA水平则分别下降了70.82%和44.37%（图5D-F）。在雄性和雌性小鼠的血清抗氧化系统中也观察到了类似的变化（图5A-C）。因此，提升抗氧化能力可能是PCP预防动脉粥样硬化的重要机制之一。
图4. PCP对HFD喂养的雌鼠和雄鼠血清MDA（A）、GSH-Px（B）和SOD（C）水平以及主动脉MDA（D）、GSH-Px（E）和SOD（F）水平的影响
结论
目前大众普遍接受，高脂血症是与动脉粥样硬化性心血管疾病的发生和发展密切相关的主要致病因素。一般来说，高脂血症的特点是血清总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平异常升高。这些脂质随后被LDL和极低密度脂蛋白携带，并运送到动脉壁，导致脂质积累并最终导致动脉粥样硬化。
本研究发现，与模型组相比，PCP可显著降低雄性和雌性小鼠血清TC（图2A）和TG（图2B）水平。这一发现表明PCP具有良好的降血脂潜力。此外，PCP还可以下调血清LDL-C水平，而血清LDL-C正是构成动脉粥样硬化进展的关键危险因素。本研究中的大量实验证明了PCP能够显著降低雄性和雌性小鼠体内的氧化应激水平。同时，口服PCP可以提高小鼠血清HDL-C的水平。HDL-C被认为是抗动脉粥样硬化的重要保护因子，可以转运胆固醇并促进胆固醇代谢。
目前的证据支持炎症在动脉粥样硬化的所有阶段都起着核心作用，从泡沫细胞到斑块形成再到破裂，最后到血栓形成。据报道，ox-LDL是炎症的重要引发剂，因为它可以通过增强粘附分子的表达和炎症细胞，引发早期动脉粥样硬化病变而导致内皮功能障碍。目前已经确定的是，IL-1β、TNF-α和IL-6是与动脉粥样硬化发病机制高度相关的典型促炎细胞因子。IL-1β是一种典型的炎性细胞因子，通过促进炎性细胞招募到动脉粥样硬化病变部位来促进动脉粥样硬化；TNF-α是一种由单核细胞/巨噬细胞分泌的强炎性细胞因子，通过促进动脉壁粘附分子和趋化因子的分泌来发挥动脉粥样硬化作用；IL-6也被认为是一种促动脉粥样硬化的细胞因子，它可以触发血管炎症并促进富含脂质的坏死区域的扩大。而IL-10被认为是一种有效的抗炎细胞因子，通过抑制IL-1β、IL-6和TNF-α的合成达到抗炎的目的。此外，据报道，IL-10在抑制动脉粥样硬化方面发挥着关键作用。与此同时，我们还观察到，与模型组相比，PCP可以显著提高雄性和雌性小鼠血清和主动脉（图3D和H）中IL-10的水平。
越来越多的数据表明，性别对动脉粥样硬化的发病率有重要影响。研究发现，男性动脉粥样硬化的患病率几乎是年龄匹配的绝经前女性的两倍。作者表明，雌激素与动脉粥样硬化患病率的性别差异密切相关。雌激素保护心血管疾病的潜在机制主要表现在以下几个方面：（1）调节血管紧张素和NO的分泌并引起血管快速舒张，从而降低内皮细胞损伤引发的炎症反应；（2）通过调节PI3K/Akt信号通路降低氧化水平，抑制细胞色素C；（3）通过促进肝脏表面载脂蛋白表达，降低LDL水平，减少胆固醇储存；（4）抑制血小板聚集，减少血栓形成。本文的研究还发现，在HFD喂养的LDLr−/−小鼠中，雄性的动脉粥样硬化病变比雌性更为严重（图3）。同时，PCP治疗可显著预防动脉粥样硬化，且PCP对雄性小鼠的干预效果明显优于雌性小鼠。
合肥工业大学郭安君为该论文的第一作者，查学强教授为该论文的通讯作者。
原文链接：http://doi.org/10.26599/FSHW.2022.9250031
