基于自噬信号通路探究褐藻多糖硫酸酯改善人近端肾小管上皮细胞衰老的分子机制

褐藻多糖硫酸酯(fucoidan,FPS)是临床上治疗慢性肾衰竭中成药海昆肾喜胶囊的有效成分,具有潜在的抗衰老作用。然而,FPS是否能改善肾脏衰老,尤其是对于其抗衰老的分子机制,目前仍不清楚。将体外培养的人近端肾小管上皮细胞(HK-2)分为正常组(normal group,N)、模型组(D-gal model group,D)、低剂量FPS组(low dose of FPS,L-FPS)、高剂量FPS组(high dose of FPS,H-FPS)以及维生素E组(vitamin E,VE),分别进行不同的干预。N组加入1%胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)1 mL;D组加入75 mmol·L^(-1)D-gal;L-FPS组加入75 mmol·L^(-1)D-gal+25μg·mL^(-1)FPS;H-FPS组加入75 mmol·L^(-1)D-gal+50μg·mL^(-1)FPS;VE组加入75 mmol·L^(-1)D-gal+50μg·mL^(-1)VE。在干预后24 h,首先,观察D-gal对HK-2细胞β-半乳糖苷酶(senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-gal)染色特征以及klotho,P53,P21蛋白表达水平和腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)-不协调的51类激酶1(uncoordinated 51-like kinase 1,ULK1)信号通路活性的影响;其次,观察FPS和VE对D-gal诱导的HK-2细胞SA-β-gal染色特征以及klotho,P53,P21蛋白表达水平的影响;最后,观察FPS和VE对D-gal诱导的HK-2细胞哺乳动物同族物微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)蛋白表达水平以及AMPK-ULK1信号通路活性的影响。结果表明,对于HK-2细胞,75 mmol·L^(-1)的D-gal能安全而有效地诱导细胞SA-β-gal染色特征和klotho,P53,P21蛋白表达水平的变化,也就是引发细胞衰老;而FPS和VE都能改善D-gal诱导的细胞SA-β-gal染色特征以及klotho,P21,P53蛋白表达水平的变化,也就是拮抗细胞衰老,这里,两者的作用是类似的;D-gal不仅能诱导细胞衰老,还能促进LC3Ⅱ,磷酸化AMPK(phosphorylated-AMPK,p-AMPK)以及磷酸化ULK1(phosphorylated-ULK1,p-ULK1)蛋白高表达,激活自噬相关AMPK-ULK1信号通路;而FPS和VE都能改善D-gal诱导的细胞LC3Ⅱ,p-AMPK以及p-ULK1蛋白表达水平的变化,也就是抑制自噬相关AMPK-ULK1信号通路活性。总之,对于D-gal诱导的人近端肾小管上皮细胞衰老模型,FPS与VE相似,能改善肾脏细胞衰老,其分子机制可能与抑制自噬相关AMPK-ULK1信号通路活性有关。这一发现为FPS抗肾脏衰老提供了初步的药理学证据。