文章题目：Neoagarotetraose from Marine Red Algae Attenuates Hypertensive Vascular Remodeling by Targeting FoxO4 to Inhibit Mitochondrial Superoxide Generation

发表期刊：Journal of Agricultural and Food Chemistry

影响因子：6.7（2026）

通讯单位：自然资源部第三海洋研究所海洋生物资源开发利用技术创新中心

        高血压是全球心血管疾病发病率和死亡率的主要危险因素，血管重塑是高血压发生发展过程中的核心病理改变，表现为血管壁增厚、管腔狭窄和弹性减退。氧化应激被认为是驱动血管平滑肌细胞异常增殖、迁移并最终导致血管重塑的关键机制——NADPH氧化酶和功能失调的线粒体产生过量活性氧，破坏细胞氧化还原稳态，进而诱发血管平滑肌细胞功能异常和动脉僵硬。因此，寻找能够有效干预血管氧化应激的天然活性物质，对于高血压及其并发症的防治具有重要意义。

        新琼四糖（Neoagarotetraose, NA4）是一种来源于红藻的海洋低聚糖，由琼脂糖经β-琼脂糖酶降解产生，由两个新琼二糖单元组成。已有研究证实NA4具有显著的抗氧化、抗炎、延长寿命和改善糖尿病等多种生物活性，且水溶性好、安全性高，是极具开发潜力的功能性食品原料。然而，NA4在高血压相关氧化应激和血管重塑中的作用及其分子机制尚不清楚。作者以自发性高血压大鼠（SHR）及其原代血管平滑肌细胞为研究模型，系统探究了NA4对高血压血管重塑的改善作用，并通过转录组学和分子对接技术揭示了FoxO4作为关键靶点的调控机制，为海洋寡糖在高血压防治中的应用提供了新的科学依据。

        首先，作者从WKY正常大鼠和SHR自发性高血压大鼠的胸主动脉中分离培养了原代血管平滑肌细胞（VSMCs），并评价了NA4对细胞氧化还原状态的影响。剂量梯度实验表明，300 μM NA4能够在不产生非特异性细胞毒性的前提下，最优地抑制SHR-VSMCs的过度增殖。DHE荧光染色结果显示，SHR来源VSMCs的超氧阴离子水平显著高于WKY正常细胞，而NA4处理后这种升高被明显逆转（图1A、B）。MitoSOX Red线粒体超氧特异性染色进一步证实，SHR-VSMCs中线粒体超氧水平同样显著升高，NA4处理后有效降低了线粒体ROS生成（图1C、D）。同时，SHR-VSMCs中过氧化氢水平和NADPH氧化酶总活性均显著上升，NA4处理后两者均被有效抑制（图1E、F）。值得注意的是，NA4对正常血压WKY大鼠的VSMCs没有显著影响，提示其作用具有病理状态选择性。

图1 NA4对WKY和SHR大鼠VSMCs中超氧生成及NOX活性的影响

        在此基础上，作者进一步考察了NA4对VSMCs迁移和增殖的影响。细胞划痕实验和Transwell小室迁移实验结果均显示，SHR来源VSMCs的迁移能力显著增强，而NA4处理后其迁移受到明显抑制（图2A、B）。增殖指标方面，PCNA蛋白表达水平和EdU阳性细胞比例在SHR-VSMCs中均显著升高，NA4处理有效降低了这些增殖标志物的水平（图2C-E）。同样地，NA4对正常WKY大鼠VSMCs的迁移和增殖没有显著影响。这些结果表明，NA4通过抗氧化作用选择性地抑制了高血压状态下VSMCs的过度迁移和增殖。

图2 NA4对WKY和SHR大鼠VSMCs迁移与增殖的影响

        接着，研究者利用RNA测序技术筛选NA4作用的关键靶点，并通过分子对接预测直接相互作用。对PBS对照组和NA4处理组的SHR-VSMCs进行转录组测序，火山图分析显示氧化应激相关基因表达发生显著变化，其中Foxo4下调最为显著，Gpx4和Sod2也有不同程度的降低（图3A、D）。氧化应激相关基因的热图分析进一步证实两组之间存在明显差异的表达模式（图3B），基因集富集分析（GSEA）也表明氧化应激信号通路受到显著抑制（图3C）。Western blot和RT-qPCR验证结果一致显示，NA4在mRNA和蛋白水平均显著下调了FoxO4的表达，在所有受检的抗氧化基因中FoxO4变化幅度最大，提示FoxO4是NA4的主要作用靶点。分子对接分析进一步显示，NA4与FoxO4的结合能为-6.5 kcal/mol，预测结合位点位于FoxO4的DNA结合结构域（DBD）附近，提示NA4可能通过阻碍FoxO4与DNA的结合来抑制其转录活性。在0.35 nm范围内检测到多个氢键相互作用，涉及Ser96、Arg98、Arg97、Asn103、Asn157、Tyr106、His161和His156等氨基酸残基（图3E-G），为NA4与FoxO4的直接相互作用提供了理论基础。

图3 NA4处理后SHR-VSMCs的RNA-seq分析及NA4与FoxO4的分子对接

        随后，研究者通过FoxO4过表达回补实验验证了FoxO4在NA4抗氧化效应中的介导作用。FoxO4过表达质粒转染后，VSMCs中FoxO4蛋白水平显著升高，而NA4处理能够有效逆转这种上调（图4A），进一步确认了NA4对FoxO4的靶向调控作用。功能上，FoxO4过表达显著增加了WKY和SHR来源VSMCs中的超氧阴离子和过氧化氢生成，这些效应在NA4处理后均被显著抑制（图4B-D）。类似地，FoxO4过表达增强了NADPH氧化酶总活性，NA4处理后同样被逆转（图4E）。这些结果表明，NA4通过下调FoxO4来减轻VSMCs中的氧化应激，FoxO4是NA4抗氧化效应的关键介导因子。

图4 FoxO4过表达对NA4介导的VSMCs氧化应激抑制作用的影响

        在细胞迁移和增殖方面，FoxO4过表达同样增强了WKY和SHR来源VSMCs的迁移能力，而NA4处理有效缓解了这种增强（图5A、B）。PCNA蛋白表达和EdU阳性细胞比例的结果也显示，FoxO4过表达促进了VSMCs增殖，NA4处理则逆转了这一效应（图5C、D）。这些功能回补实验完整地证明了FoxO4-氧化应激轴在NA4抑制VSMCs异常迁移和增殖中的核心介导作用。

图5 FoxO4过表达对NA4介导的VSMCs迁移与增殖抑制作用的影响

        最后，研究者在自发性高血压大鼠体内验证了NA4的治疗效果。SHR大鼠每日口服给予NA4低剂量或高剂量，连续4周，另设卡托普利阳性药对照组。血压监测结果显示，NA4给药4周后显著降低了SHR大鼠的收缩压、舒张压和平均动脉压，且呈现一定的剂量依赖性，其降压效果与卡托普利相当；各组心率无明显差异（图6A）。血管重塑评价方面，Masson三色染色显示SHR大鼠主动脉和肠系膜动脉的纤维化面积显著增加，NA4处理后纤维化程度明显减轻（图6B、C）。PCNA免疫组化结果也证实，NA4显著降低了动脉组织中增殖细胞的比例（图6D、E）。这些体内结果表明，口服NA4能够有效降低血压并改善高血压血管重塑。

图6 NA4对体内血压和血管重塑的治疗作用

        接着，作者通过免疫组化分析显示，SHR大鼠主动脉和肠系膜动脉中FoxO4表达显著升高，NA4处理后其表达明显降低（图7A、B）。MitoSOX Red染色证实，SHR动脉组织中线粒体超氧水平升高，NA4处理后显著下降（图7C、D）。同时，动脉组织匀浆中的过氧化氢水平和NADPH氧化酶总活性在SHR中均显著升高，NA4处理后有效抑制了这些变化（图7E、F）。这些体内结果进一步证实，NA4通过靶向FoxO4-氧化应激信号通路来减轻高血压血管重塑。

图7 NA4对WKY和SHR大鼠主动脉及肠系膜动脉中FoxO4表达和氧化应激的影响

        总之，作者首次证实了海洋红藻来源的新琼四糖（NA4）能够通过靶向FoxO4抑制氧化应激，从而改善高血压血管重塑。研究发现，NA4在SHR大鼠原代VSMCs中能够同时降低线粒体超氧生成和NADPH氧化酶活性，抑制VSMCs的过度增殖和迁移，且这些效应均由FoxO4介导。体内实验进一步验证，口服NA4连续4周可显著降低SHR大鼠血压、减轻血管纤维化和重塑，并下调动脉组织中FoxO4的表达。值得注意的是，NA4的作用具有病理状态选择性，对正常血压WKY大鼠无显著影响，这意味着NA4选择性靶向疾病相关信号通路而不干扰生理稳态，区别于可能影响必需氧化还原信号的广谱抗氧化剂。该研究揭示了一条由FoxO4介导的新型高血压血管重塑调控轴，并将NA4确立为一种极具前景的海洋来源功能性食品原料，为高血压及其并发症的营养干预策略提供了新的方向。

        原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6c04509

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作者：付钧

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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