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Introduction

缩水甘油（glycidol）是一种常见的脂源性食品污染物，主要来源于食用油的精炼加工过程。缩水甘油以缩水甘油酯（GEs）的形式广泛存在于精炼食用油与相关食品中（如婴儿配方奶粉、人造黄油、奶油等），因此，人们有较多的机会通过饮食摄入GEs。在食用后，GEs在胃肠道中被水解，释放出缩水甘油，后者被迅速吸收并分布到多个器官。缩水甘油具有反应性环氧基团，易于攻击某些功能性生物分子的亲核位点。目前关于缩水甘油的毒理学研究较少，大多集中在其遗传毒性和致癌性上。除此自外，部分研究报道了缩水甘油对肾脏、神经和心血管系统的毒性作用，但潜在作用靶点和机制尚不明确。

血管内皮由单层内皮细胞组成，内皮的结构和功能完整性对于维持心血管稳态至关重要，而内皮损伤在众多心血管疾病的发生发展中扮演重要角色。内皮细胞与循环中的有害物质直接接触，多种脂源性食品污染物被报道引起血管内皮细胞损伤，如丙烯醛、4-羟基壬烯醛、2,4-癸二烯醛和7β-羟基胆固醇等。因此，缩水甘油对血管内皮细胞的潜在影响值得研究。值得注意的是，内皮细胞在不利因素（例如生长因子的缺乏、氧化应激和炎症）的影响下可能会发生内皮间充质转化（EndMT）。在这一过程中，内皮细胞失去其正常形态和功能并获得间充质特征。这种转化损害内皮结构和功能，此外，这些间充质样细胞可能进一步获得转移、增殖特性并产生大量的细胞外基质蛋白。EndMT的发生被认为与多种疾病有关，包括动脉粥样硬化、纤维化疾病和癌症。

黄酮类化合物对心血管健康的有益作用受到广泛认可，这在很大程度上归因于它们的抗氧化和抗炎活性。然而，许多天然黄酮类化合物的应用受限于较低的生物利用度和功效。前期实验合成并筛选了一系列柚皮素衍生物，其中6-C-(E-2-fluorostyryl)naringenin（6-CEFN）的生物活性显著优于其母体化合物柚皮素，具有较高的抗氧化和抗炎活性。6-CEFN预处理还显著抑制了丙烯醛对内皮细胞的毒性作用。在本研究中，利用人脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）研究了缩水甘油对内皮细胞的潜在影响，此外，还评估了6-CEFN在预防相关损伤方面的功效，以更好地探究缩水甘油的损伤机制与预防策略。

Results and Discussion

低浓度的缩水甘油诱导HUVECs细胞EndMT

在体外培养的HUVECs细胞中，亚细胞毒性浓度的缩水甘油（0～0.5 mmol/L）48 h处理后，观察到具有EndMT特征的表型转变，缩水甘油处理的细胞从典型的鹅卵石样内皮形态转变为细长的成纤维细胞样纺锤状形状，而对照组保持不变。这一形态学变化伴随着特定内皮标记物（CD31和VE-钙黏蛋白）的下调和间充质标记物（α-SMA和FSP1）的上调（图1）。EndMT是胚胎发生过程中心脏发育所必需的。然而，异常的EndMT异常与多种病理状况有关，包括动脉粥样硬化、纤维化疾病和癌症。EndMT可能在不利条件下发生并帮助内皮细胞逃避死亡，这可能是低剂量缩水甘油诱导EndMT而不是细胞死亡的原因。此外，TGF-β1被认为参与诱导EndMT。在这里，观察到缩水甘油处理组中TGF-β1及其下游Snail的表达增加，表明TGF-β1信号可能参与缩水甘油引起的EndMT（图1）。

高浓度的缩水甘油导致HUVECs细胞凋亡和炎症

在相对高浓度的缩水甘油24 h处理后，流式分析表明HUVECs凋亡细胞比例显著增加（P＜0.05），此外caspase 3裂解水平升高，Bcl-2/Bax比率降低，提示较高浓度的缩水甘油可能通过诱导细胞凋亡在HUVEC中发挥细胞毒性作用（图2）。此外，据报道，缩水甘油在大鼠中引起的神经毒性也是通过诱导细胞凋亡介导的。除了细胞凋亡之外，先前的研究提出缩水甘油诱导的毒性与炎症相关。如图2所示，暴露于缩水甘油的HUVEC中促炎细胞因子（IL-1β和IL-6）以及黏附分子（ICAM-1和VCAM-1）的表达升高，反映了内皮炎症反应的激活。这些炎症介质可能通过促进炎症细胞的募集和外渗、破坏血管内皮屏障和功能。NF-κB是调节炎症基因的主要转录因子。在细胞核中，NF-κB可以结合并上调一系列促炎基因的表达。研究发现HUVEC中的缩水甘油处理促进了NF-κB p65的磷酸化和核转移（图2）。总体而言，这些结果表明缩水甘油可能通过激活NF-κB通路引发内皮细胞的炎症反应。

缩水甘油通过激活ROS/MAPKs/NF-κB轴导致血管内皮细胞损伤

进一步研究了缩水甘油诱导的内皮损伤的可能机制。MAPKs是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在细胞存活、凋亡、炎症中发挥关键作用，并且参与调节EndMT。如图3所示，缩水甘油处理24 h后显著促进p38 MAPK和ERK的磷酸化。而使用p38 MAPK（SB203580）和ERK（U0126）抑制剂预处理在一定程度上降低了凋亡相关蛋白的表达与内皮标记物CD31的减少。因此，缩水甘油可能通过激活MAPKs通路导致血管内皮细胞凋亡和EndMT。此外，缩水甘油的处理还导致细胞内ROS的积累和GSH含量的降低，反映缩水甘油会导致细胞氧化应激。为探究缩水甘油毒性和氧化应激的关联，用抗氧化剂 NAC对HUVECs进行预处理。结果表明，NAC预处理缓解了缩水甘油引起的氧化应激，并且减轻了细胞凋亡、炎症和EndMT。同时，NAC预处理还抑制了NF-κB和MAPKs的激活（图3）。总的来说，从这些结果可以推测，缩水甘油诱导的内皮功能障碍可能是由ROS/MAPKs/NF-κB轴介导的。综上，氧化应激可能作为缩水甘油诱导的EndMT、炎症和细胞凋亡的上游调节因子，这个过程可以通过激活NF-κB和MAPKs信号传导来实现。

6-CEFN预处理减轻了缩水甘油诱导的损伤

6-CEFN是本课题组开发的一种黄酮类衍生物，在柚皮素支架上含有氟化苯乙烯基（图4）。数据表明，6-CEFN预处理减少了缩水甘油导致的HUVECs氧化应激和炎症反应，而同浓度的柚皮素预处理组和缩水甘油组间无统计学差异，提示6-CEFN有助于增强血管内皮细胞抵抗氧化损伤和炎症，也为抗氧化剂预防缩水甘油毒性提供了进一步的支持。

Conclusion

在体外培养的HUVECs细胞中，发现缩水甘油处理在较低浓度下促进内皮间充质转化，而在较高浓度下诱导细胞凋亡和炎症。这一过程是通过激活NF-κB/MAPK信号通路来实现的，并由活性氧介导。除此之外，柚皮素衍生物6-CEFN的预处理能够减轻缩水甘油诱导的氧化损伤和炎症。

通信作者

王明福，男，曾任香港大学终身教授，现为深圳大学特聘教授，长江讲席学者（2021年）；发表论文300余篇，多年来一直是“Agricultural Science”领域高被引用率的学者（top 1%）（Google Scholar引用率16000余次，h-index: 71），是Journal of Functional Foods等杂志主编及编委。作为主编出版英文专著2本，参与编写10余本；申请和授权发明专利10余项。获得美国化学会AGFD Fellow Award（2018年）及粤港澳大湾区高价值专利培养布局大赛最具投资价值奖（2019年）。

Oxidative stress mediates glycidol-induced endothelial injury and its protection by 6-C-(E-2-fluorostyryl)naringenin

Yue Zhou, Hui Xu, Ka-Wing Cheng, Feng Chen, Qian Zhou*, Mingfu Wang*

College of Civil and Transportation Engineering/College of Chemistry and Environmental Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China

*Corresponding author.

Abstract

Glycidol is a common lipid-derived foodborne toxicant mainly presents in refined oils and related foodstuffs. Vascular endothelial cells may be potential targets of the deleterious effects associated with glycidol exposure. In human umbilical vein endothelial cells (HUVECs), we found that glycidol treatment promoted endothelialto-mesenchymal transition (EndMT) at a lower concentration (0.5 mmol/L), while induced apoptosis and inflammation at a higher concentration (1 mmol/L). These harmful effects were achieved by the activation of NF-κB/MAPK signaling pathway and were mediated by reactive oxygen species (ROS). In addition, the protective potential of 6-C-(E-2-fluorostyryl)naringenin (6-CEFN) against glycidol was evaluated and compared with naringenin. HUVECs pre-treated with 6-CEFN, but not naringenin, displayed resistance to endothelial dysfunction caused by glycidol.

Reference:

ZHOU Y, XU H, CHENG K W, et al. Oxidative stress mediates glycidol-induced endothelial injury and its protection by 6-C-(E-2-fluorostyryl)naringenin[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(5): 2584-2594. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250207.

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编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

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