摘要：慢性D-半乳糖注射是一种用于啮齿动物的加速衰老实验模型。然而，该模型的心血管表型尚未得到充分描述，尤其是在性别差异方面。本研究旨在探讨慢性D-半乳糖注射对雄性和雌性C57BL/6小鼠心血管效应的影响，以及在此模型中诱导或抑制HO-1的作用。将48只8周龄雄性和雌性C57BL/6小鼠随机分为四组（每组6只）：对照组、D-半乳糖组、D-半乳糖加CoPP组和D-半乳糖加ZnBG组。进行了体重、超声心动图、血压测量、多普勒超声、EchoMRI、显微CT、组织病理学和蛋白质分析。我们的结果显示了D-半乳糖处理以及HO-1诱导或抑制对心血管效应的强烈性别二态性。发现雄性小鼠在D-半乳糖处理后更易出现收缩功能障碍和氧化应激，并从HO-1诱导的保护效应中获益更多。雌性小鼠似乎免受D-半乳糖处理的心脏影响，但更易受HO-1抑制的影响。我们的结果证明了D-半乳糖处理的心血管效应和HO-1变化存在性别二态性反应。
引言：健康衰老一直是现代医学的目标，重点不仅在于延长寿命，还在于促进无慢性疾病（如心血管疾病、阿尔茨海默病和癌症）的健康老龄化。在最近的牛津长寿项目调查中，受访者表达了活到100岁以上的愿望，而大多数人更关心生活质量和更健康的衰老。因此，开发促进无慢性疾病健康老龄化的疗法是衰老研究领域的首要任务。实现这一目标需要开发衰老动物模型。然而，自然衰老模型非常耗时且昂贵，这减缓了新抗衰老疗法的开发速度。为了克服自然衰老模型的局限性，加速衰老模型已被开发并用于此。其中一些模型利用基因修饰，如衰老加速小鼠/易感小鼠/易感小鼠（SAMP）、Rps9 D95N小鼠和XpdTTD/TTD早衰综合征。其他模型则利用外部应激源，如臭氧诱导的衰老和全身辐照以加速衰老。一个有趣的加速衰老模型是20世纪80年代开发的D-半乳糖（D-gal）加速衰老模型。在该模型中，通过持续暴露于D-半乳糖来促进加速衰老。肝脏通过Leloir途径将D-半乳糖（乳糖）代谢为葡萄糖。然而，当摄入量较大时，另外两种途径也参与其代谢：葡糖酸途径和半乳糖醇途径。后者由于其疏脂性而导致细胞肿胀和功能障碍，以及由于抑制谷胱甘肽还原酶而产生的氧化应激。由于氧化应激产生增加已被确定为衰老的标志之一，慢性D-半乳糖注射是加速衰老研究的一个有前景的模型。D-半乳糖模型存在局限性，包括衰老表型的程度（如氧化应激增加、记忆和学习变异性以及临床相关性）；尽管如此，它已被用于研究不同品系小鼠和大鼠衰老的行为和生理变化。然而，这些研究报告的结果存在差异，通常归因于所用D-半乳糖的剂量范围广（从0.25 mg/kg体重到1000 mg/kg体重）、不同的动物物种和品系以及先前研究中观察到的性别差异。虽然一些研究已经检验了D-半乳糖对心脏功能和纤维化的影响，但尚未有研究确定D-半乳糖处理对该模型血压和血管功能的影响。此外，既往也未研究慢性D-半乳糖处理中心血管反应的性别二态性。血红素加氧酶-1（HO-1）是一种存在于所有身体组织中的诱导性蛋白，负责血红素降解。该过程产生胆绿素，然后转化为胆红素、一氧化碳和游离铁。HO-1本身或通过产生胆红素和一氧化碳是一种有效的细胞保护剂。HO-1具有抗氧化和抗炎特性，使其成为潜在的抗衰老候选药物。HO-1可由白藜芦醇等抗衰老化合物诱导。先前的研究表明，能诱导HO-1的天然产物对D-半乳糖处理的小鼠具有抗衰老相关表型的保护作用。然而，尚未检验HO-1诱导剂或抑制剂对D-半乳糖处理小鼠心血管表型的直接作用。钴原卟啉（CoPP）是一种有效的HO-1诱导剂，通过结合HO-1启动子中的金属响应元件发挥作用。锌卟啉双甘醇（ZnBG）是一种有效的HO-1抑制剂，因为它与天然HO底物血红素具有相似的化学结构，但不会与HO-1解离，因此作为选择性抑制剂。本研究旨在探讨慢性D-半乳糖处理对雄性和雌性小鼠心血管表型的影响，并确定诱导或抑制HO-1对这些表型的影响。
方法：实验方案和程序符合美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》，并得到密西西比大学医学中心机构动物护理和使用委员会的批准。在十二周的第一阶段，将动物随机分为两组：对照组每天皮下注射生理盐水，D-半乳糖组每天皮下注射D-半乳糖，剂量为500 mg/kg体重。在四周的第二阶段，将D-半乳糖组进一步随机分为三个相等的亚组：D-半乳糖组继续第一阶段处理；D-半乳糖加CoPP组每周一次皮下注射CoPP，剂量为5 mg/kg体重，同时每日注射D-半乳糖；D-半乳糖加ZnBG组每周三次腹腔注射ZnBG，剂量为42 mg/kg体重，同时每日注射D-半乳糖。所有动物均喂食正常饲料，可自由获取食物和水。动物饲养在12小时光照/12小时黑暗循环、温度湿度可控的房间内。第二阶段实验结束后，小鼠禁食10小时，然后用异氟烷安乐死。小鼠在实验方案结束时为24周龄。随后收集组织，在液氮中速冻，保存于-80°C。所有实验数据的分析均采用盲法。本研究未进行功效计算；每组动物数量基于先前经验。使用EchoMRI进行体成分分析。使用μCT进行脂肪扫描和定量。通过尾套法测量收缩压。使用Vevo 3100高分辨率成像系统进行超声心动图和脉搏波测量。进行二氢乙啶染色、天狼星红染色和Western blot。数据采用GraphPad Software 10进行分析，使用单因素方差分析和双因素方差分析。
结果：CoPP处理显著诱导了雄性小鼠肝脏中HO-1的表达，且在雄性中诱导作用强于雌性。在体重方面，各组间无显著差异，但D-半乳糖加CoPP和D-半乳糖加ZnBG处理降低了雄性小鼠的体脂百分比，而D-半乳糖加ZnBG处理降低了雌性小鼠的体脂百分比。CoPP处理降低了D-半乳糖处理雌性小鼠的收缩压，但对雄性小鼠无影响。D-半乳糖处理导致雄性小鼠射血分数和缩短分数降低，CoPP处理逆转了这一效应，而ZnBG处理则加重了舒张功能参数。慢性D-半乳糖处理不影响雄性或雌性小鼠的血管硬度。D-半乳糖处理增加了雄性小鼠心脏和主动脉的氧化应激标志物，而雌性小鼠无变化。D-半乳糖处理不影响心脏或主动脉的胶原沉积，但ZnBG处理增加了雄性小鼠心脏中胶原Iα1和胶原I/III比例。D-半乳糖处理降低了雄性小鼠心脏中的抗氧化蛋白过氧化氢酶，降低了雌性小鼠的自噬蛋白Beclin-1，并增加了两种性别小鼠心脏中的β-半乳糖苷酶和心房利钠肽水平。
讨论：本研究旨在检验D-半乳糖诱导衰老对C57BL/6J小鼠心血管效应的性别二态性，并确定HO-1诱导或抑制在其中的作用。结果显示，CoPP注射显著诱导了雄性和雌性小鼠肝脏中HO-1蛋白水平，但D-半乳糖处理本身并未影响HO-1水平。体重方面未见变化。HO-1诱导或抑制对体脂百分比的影响首次被报道。衰老是高血压的已知风险因素，但本研究中D-半乳糖处理未显著影响血压。D-半乳糖处理导致雄性小鼠收缩功能障碍，可能与氧化应激增加和抗氧化能力降低有关；而雌性小鼠则表现出舒张功能障碍，与衰老增加和自噬减少有关。HO-1诱导改善了雄性小鼠的心脏功能，而HO-1抑制在雌性小鼠中加重了心脏功能。这些结果表明，HO-1诱导可能对雄性更有利，而内源性HO-1水平对雌性有保护作用。本研究存在局限性，包括D-半乳糖模型仅产生轻度心血管变化、缺乏仅用CoPP或ZnBG处理的对照组等。总体而言，研究显示慢性D-半乳糖处理对心血管系统的影响较弱，但存在强烈的性别二态性反应。
致谢：作者感谢密西西比大学医学中心生理学与生物物理系的检测与分析核心以及组织学核心。
资金：本研究由美国国立卫生研究院国家心肺血液研究所（1R01HL174521-01A1）、美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所（P30GM149404）以及富布赖特外国学生计划资助。本文内容完全由作者负责，不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。
作者信息：作者和所属机构列于文末。
贡献：SW、OOB和DES构思了研究；SW、OOB、ARW、LDP、EAAH、MMR和HMI进行了验证和监督；DES负责材料和资金；SW和DES撰写了初稿。所有作者阅读并同意发表的稿件版本。
伦理声明：不适用。作者声明无竞争性利益。
数据可用性：数据将根据合理要求提供。
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权利与许可：本文采用知识共享署名4.0国际许可协议。
引用本文：Wahba, S.等. Sex dimorphism in the cardiovascular responses to d-galactose-induced accelerated aging: effects of HO-1 modulation. GeroScience (2026).
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