硝唑尼特保护小鼠高脂饮食(HFD)联合L-NAME“双重打击”诱导的射血分数保留的心力衰竭和代谢综合征

Nitazoxanide protects against heart failure with preserved ejection and metabolic syndrome induced by high-fat diet (HFD) plus L-NAME "two-hit" in mice

作者信息Jiahui Chen, Liping Zhang, Ting Xie, Xiao Zhang, Congcong Pan, Fangli Sun, Wenfeng Li, Zhijie Sun, Deli Dong
PMID40370562
发布时间2025-03
DOI10.1016/j.apsb.2024.12.040

实验完整度

高

包含预防性和治疗性体内小鼠模型实验、体外细胞实验(心肌细胞、心脏成纤维细胞)及离体血管张力实验,并进行功能验证和初步机制验证。

主要模型

C57BL/6N小鼠HFD+L-NAME诱导HFpEF模型 原代新生小鼠心肌细胞 原代新生小鼠心脏成纤维细胞 大鼠肠系膜动脉环

重点核对

小鼠品系、周龄、体重及饲养环境 HFD脂肪含量和L-NAME剂量 硝唑尼特给药剂量和途径 心脏功能检测指标(E/A、EF、FS) 体外细胞实验的药物浓度和处理时间

摘要

临床抗原虫药物硝唑尼特已被证明可改善实验性糖尿病、脂质代谢紊乱、动脉粥样硬化并抑制炎症。由于射血分数保留的心力衰竭(HFpEF)的发病机制是多因素的,且与上述疾病密切相关,我们旨在研究硝唑尼特对高脂饮食(HFD)联合L-NAME(Nω-硝基-L-精氨酸甲酯)诱导的小鼠HFpEF和代谢综合征的影响。我们发现,口服硝唑尼特改善了HFD+L-NAME处理小鼠的心脏肥大、心脏纤维化、心脏舒张功能障碍、血压升高、运动耐量受损、葡萄糖处理受损、血清脂质紊乱、肝脂肪变性、白色脂肪组织重量增加和肾脏纤维化。在已建立的HFD+L-NAME诱导的HFpEF和代谢综合征小鼠模型中,硝唑尼特治疗性处理逆转了上述HFD+L-NAME诱导的病理表型。体外实验表明,硝唑尼特的活性代谢物替唑尼特增加了心肌细胞的基线线粒体代谢,抑制了心肌细胞肥大和心脏成纤维细胞的胶原分泌,并放松了去氧肾上腺素和U46619诱导的大鼠肠系膜动脉收缩,表明替唑尼特的直接作用可能部分贡献了硝唑尼特在体内对HFpEF的保护作用。本研究表明硝唑尼特可能是HFpEF和代谢综合征治疗的潜在药物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
硝唑尼特能否预防和治疗HFD+L-NAME诱导的小鼠HFpEF及代谢综合征,其潜在机制为何?
核心机制
硝唑尼特及其活性代谢物替唑尼特作为线粒体解偶联剂,增加心肌细胞基础线粒体代谢,激活AMPK,抑制Akt和STAT3信号,从而抑制心肌肥大和纤维化,并直接舒张血管、降低血压。
主要证据
预防性和治疗性体内实验显示,硝唑尼特显著改善心脏肥大、纤维化、舒张功能、血压、运动耐量、糖脂代谢、肝脂肪变性和肾纤维化;体外实验证实替唑尼特增加心肌细胞耗氧、抑制心肌细胞肥大和成纤维细胞胶原分泌、舒张肠系膜动脉。
研究意义
研究表明硝唑尼特可能是HFpEF及代谢综合征治疗的潜在药物,尤其可能适用于心外疾病相关HFpEF。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立HFpEF小鼠模型

通过HFD和L-NAME联合处理模拟人类HFpEF和多因素代谢综合征

雄性C57BL/6N小鼠随机分为ND、HFD+L-NAME及药物处理组,HFD(脂肪含量60%)+L-NAME(1g/kg)喂养以建立模型。

2

评估心脏表型

验证HFD+L-NAME诱导心脏肥大、纤维化及舒张功能障碍,并评价药物作用

通过超声心动图、组织学染色(WGA、Masson)和Western blot检测心脏重量、心肌细胞面积、胶原沉积及肥大和纤维化标志物。

3

评估代谢表型

验证HFD+L-NAME诱导的糖脂代谢紊乱和肝脂肪变性,并评估药物改善效果

通过OGTT、血清生化(TC、TG、LDL-C、HDL-C、ALT、AST)、肝组织油红O染色和肝脏TG/TC测定评估代谢变化。

4

评估血管功能

验证HFD+L-NAME诱导的血压升高和血管功能障碍,并评估药物作用

采用尾袖法测量血压,离体血管张力实验评估胸主动脉和肠系膜动脉收缩和舒张功能。

5

体外机制验证

探究替唑尼特对心肌细胞、心脏成纤维细胞和血管的直接作用及其分子机制

原代心肌细胞和成纤维细胞分别给予PE、TGF-β1或IL-6刺激,并用替唑尼特处理,检测细胞肥大、胶原分泌、线粒体呼吸及AMPK、Akt、STAT3信号通路。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
2,2,2-三溴乙醇SigmaT48402
高脂饲料(D12492)BiopikeM23010401
正常饲料(D12450J)BiopikeM10110C2
L-NAMEYuanyeBio-Technology51298-62-5
硝唑尼特Adamas-beta01088480
达格列净AstraZeneca--
Vevo 3100LT 超声系统VisualSonics--
异氟烷RWDR510-22-10
Accu-Chek Active 血糖仪Roche Diagnostics--
无创血压监测仪Kent Scientific--
跑步机NJKEWBIO--
握力计Xinruan Information Technology--
Masson三色染色试剂盒SolarbioG1346
油红O染液Sangon BiotechA600395
麦胚凝集素(WGA)偶联物Thermo Fisher ScientificW11262
O.C.T. 包埋剂Sakura Finetek USA4583
显微镜Olympus--
NT-proBNP ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0834c
总胆固醇检测试剂盒JianchengA111-1-1
甘油三酯检测试剂盒JianchengA110-1-1
高密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒JianchengA112-1-1
低密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒JianchengA113-1-1
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒JianchengC010-2-1
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒JianchengC009-2-1
组织甘油三酯和胆固醇检测试剂盒ApplygenE1026
BCA蛋白测定试剂盒BeyoTimeP0012
硝酸纤维素膜----
山羊抗小鼠IgG(IRDye 800CW)LI-COR Biosciences926e32210
山羊抗兔IgG(IRDye 800CW)LI-COR Biosciences926e32211
Odyssey Dlx红外成像系统LI-COR Biosciences--
β-actin抗体Biossbs-0061R
ANP抗体AbclonalA14755
BNP抗体AbclonalA23996
Collagen-1抗体Proteintech14695-1-AP
β-MHC抗体SigmaM8421
p-AMPKα (Thr172)抗体Cell Signaling Technology2535
AMPKα抗体Cell Signaling Technology2532
p-Akt (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060
Akt抗体Cell Signaling Technology9272
p-STAT3 (Y705)抗体Cell Signaling Technology9145
STAT3抗体Cell Signaling Technology4904
Hank's平衡盐溶液BiosharpBL559A
胰蛋白酶SolarbioT1300
II型胶原酶Gibco9001-12-1
DMEM培养基GibcoC11995500
胎牛血清GibcoTN-10099141
青链霉素溶液BeyotimeC0222
转化生长因子-β1MeilunbioMA0626
白细胞介素-6Proteintech216-16
替唑尼特MCEHY-12687
波形蛋白抗体Abclonal19607
α-actinin抗体Cell Signaling Technology69758S
山羊抗小鼠IgG二抗Abcamab150079
山羊抗兔IgG二抗Abcam150113
DAPISolarbioC0060
鬼笔环肽偶联物----
多线肌动描记系统Danish MyoTechnologymodel
乙酰胆碱SigmaA6625
U46619Cayman Chemical56985-40-1
Oxygraph-2k 高分辨率呼吸仪Oroboros Instruments--
寡霉素SigmaO4876
鱼藤酮SigmaR8875
FCCPSigma--
L-谷氨酸SigmaG1626
L-苹果酸SigmaM1000
琥珀酸SigmaS2378
抗坏血酸SigmaA7631
EGTASigmaE4378
六水氯化镁ScharlauMA0036
乳糖酸AladdinL109639
牛磺酸SigmaT0625
磷酸二氢钾Merck104873
HEPESBiofroxx1112GR100
D-蔗糖PhytoTech LabsS391
牛血清白蛋白(无脂肪酸)BiosharpBS260

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠品系(C57BL/6N)、性别(雄性)、周龄(8周)、体重范围、HFD脂肪含量(60%)、L-NAME剂量(1g/kg)
阅读提示:Methods 2.1 Animals
药物干预
给药剂量(预防:100、150、200/75 mg/kg;治疗:150 mg/kg)、给药途径(灌胃)、给药频率(每日一次)、溶剂(0.5%甲基纤维素)、阳性药达格列净剂量(2 mg/kg)
阅读提示:Methods 2.1 Animals; Results 3.1 和 3.7
心脏功能评估
超声心动图参数(E/A、EF、FS等)、麻醉方法(异氟烷)、心率范围、测量次数
阅读提示:Methods 2.2 Echocardiography
代谢功能评估
OGTT实验条件(禁食6小时、葡萄糖剂量2g/kg、测量时间点)、血清指标(TC、TG、LDL-C、HDL-C、ALT、AST)
阅读提示:Methods 2.3 和 2.8
体外细胞实验
细胞类型(原代心肌细胞、心脏成纤维细胞)、刺激物及浓度(PE 100μmol/L、TGF-β1 10ng/mL、IL-6 50ng/mL)、替唑尼特浓度(1-10μmol/L)、处理时间(24h)
阅读提示:Methods 2.11 和 2.12
线粒体功能测定
仪器(Oxygraph-2k)、细胞密度(1×10^6/mL)、药物浓度(0.5-10μmol/L)、底物和抑制剂浓度
阅读提示:Methods 2.15