Dickkopf-3上调介导姜黄素对慢性心力衰竭的心脏保护作用

Dickkopf‑3 upregulation mediates the cardioprotective effects of curcumin on chronic heart failure.

作者信息Quan Cao, Junxia Zhang, Ling Gao, Yijie Zhang, Mingyan Dai, Mingwei Bao
PMID29568962
发布时间2018-05
DOI10.3892/mmr.2018.8783

实验完整度

包含动物模型建立、心脏功能与结构评估、分子表达检测(免疫组化、Western blot),但缺乏基因敲除或过表达等机制验证实验。

主要模型

新西兰兔 慢性心力衰竭兔模型(容量和压力超负荷诱导)

重点核对

CHF诱导方案:十周容量超负荷和八周压力超负荷 姜黄素给药剂量:100 mg/day/kg,经口胶囊给药,从压力超负荷手术前三天开始直至处死 分组:Con、Con-cur、CHF、CHF-cur,每组n=10 检测指标:超声心动图参数(LVEF、LVFS、AO、LVPW、IVS)、组织学染色(H&E、Masson、PSR、TUNEL)及分子表达(DKK-3、p38、JNK、ASK1等)

摘要

姜黄素分离自姜黄根茎,已被广泛研究作为癌症的潜在治疗药物。然而,姜黄素对慢性心力衰竭(CHF)的保护作用尚未被充分研究。在本研究中,研究了姜黄素对CHF的作用及其潜在机制。共有40只兔子随机分为4组:喂食安慰剂(Con)或姜黄素(Con-cur)的对照组兔子,喂食安慰剂(CHF)或姜黄素(CHF-cur)的CHF兔子。通过容量和压力超负荷诱导CHF。通过超声心动图和组织学评估姜黄素对心脏功能和左心室(LV)结构的影响。通过二氢乙锭和免疫组织化学染色检测姜黄素对CHF分子生物标志物的影响。通过免疫组织化学染色和western blot分析评估姜黄素对Dickkopf相关蛋白3(DKK-3)、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38)、c-Jun N末端激酶(JNK)和凋亡信号调节激酶1(ASK1)的影响。在CHF组中,通过十周容量超负荷和八周压力超负荷成功产生了心脏功能障碍和LV重塑。与Con组相比,CHF组表现出更高水平的CHF分子生物标志物、更低水平的DKK-3表达以及p38、JNK和ASK1蛋白表达的改变。姜黄素显著减轻了CHF-cur组中的所有这些异常。总之,姜黄素可能通过上调DKK-3发挥心脏保护作用,进而可能以ASK1依赖性方式抑制p38和JNK信号通路。本研究首次证明Dickkopf-3上调介导姜黄素对慢性心力衰竭的心脏保护作用。

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
姜黄素对慢性心力衰竭是否具有心脏保护作用,其潜在机制是否通过调节DKK-3及下游p38和JNK信号通路介导?
核心机制
姜黄素可能通过上调DKK-3表达,进而以ASK1依赖性方式抑制p38和JNK信号通路,从而发挥心脏保护作用。
主要证据
在兔CHF模型中,姜黄素治疗改善了心脏功能和重塑,降低了CHF分子生物标志物水平,并上调DKK-3表达同时抑制p38、JNK和ASK1的磷酸化。
研究意义
本研究首次证明DKK-3上调介导姜黄素对慢性心力衰竭的心脏保护作用,为姜黄素在心脏疾病中的治疗潜力提供了新的机制证据。

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

建立慢性心力衰竭兔模型

通过容量和压力超负荷诱导慢性心力衰竭,以研究姜黄素的作用。

对兔子进行十周容量超负荷(经颈动脉逆行穿刺主动脉瓣)和八周压力超负荷(部分结扎腹主动脉)手术。

2

姜黄素干预

评估姜黄素对慢性心力衰竭的影响。

从压力超负荷手术前三天开始,每天给予姜黄素或安慰剂胶囊,直至处死。

3

心脏功能与结构评估

评估姜黄素对心脏功能和结构的影响。

使用超声心动图评估心脏功能,通过组织学染色评估心脏重塑。

4

分子生物标志物检测

评估姜黄素对CHF相关分子标志物的影响。

通过DHE染色检测ROS,通过免疫组织化学检测TNF-α、MMP-2、MMP-9和SERCA2a的表达。

5

DKK-3及信号通路蛋白表达检测

评估姜黄素对DKK-3、p38、JNK和ASK1表达及磷酸化的影响。

通过免疫组化检测DKK-3表达,通过Western blot检测DKK-3、p-p38、p-JNK和p-ASK1的蛋白水平。

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
姜黄素Hebei Food Additive Co., Ltd.--
安慰剂Kangxin Co., Ltd.--
Masson染色试剂盒Servicebio, Inc.G1006
天狼星红染色试剂盒Servicebio, Inc.G1018
原位细胞死亡检测试剂盒Roche Diagnostics11684817910
无钙磷酸盐缓冲液Servicebio, Inc.G1102
透射电子显微镜Hitachi, Ltd.HT7700
二氢乙锭Sigma-AldrichD7008
Eclipse Ti-SR显微镜Nikon Corporation--
抗TNF-α抗体Novus BiologicalsNB600-1422
抗MMP-2抗体Abcamab2462
抗MMP-9抗体Abcamab58803
抗SERCA2a抗体Abcamab2817
二抗BIOSSbs-0368R-HRP
抗DKK-3抗体BIOSSbs-2686R
二抗BIOSSbs-0369M-HRP
RIPA裂解液Servicebio, Inc.G2002
Pierce BCA蛋白测定试剂盒Thermo Fisher Scientific, Inc.23225
抗p38抗体BIOSSbs-0637R
抗磷酸化p38抗体BIOSSbs-0636R
抗JNK抗体BIOSSbs-10562R
抗磷酸化JNK抗体BIOSSbs-1640R
抗ASK1抗体BIOSSbs-1425R
抗磷酸化ASK1抗体BIOSSbs-5437R
抗GAPDH抗体BIOSSbs-2188R
ECL试剂Servicebio, Inc.G2014
Quantity One成像系统Bio-Rad Laboratories, Inc.4.6.9
Vivid 7超声系统GE Healthcare10S
Image-Pro Plus 6.0软件Media Cybernetics, Inc.--
BX50显微镜Olympus Corporation--

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
兔子品种、性别、体重、年龄、饲养条件;CHF诱导方法(容量和压力超负荷的具体操作及程度)
阅读提示:Materials and methods: Animal preparation and CHF production
药物干预
姜黄素剂量(100 mg/day/kg)、给药方式(胶囊)、给药时间(手术前三天至处死)
阅读提示:Materials and methods: Animal preparation
心脏功能评估
超声心动图检查时间点(基线及术后八周),测量的具体参数(LVEF、LVFS、AO、LVPW、IVS)
阅读提示:Materials and methods: Cardiac function and structure evaluation by echocardiography
组织学分析
组织固定和切片条件(4%多聚甲醛固定24小时,5-µm切片),染色方法(H&E、Masson、PSR、TUNEL)及定量方法(CSA、胶原容积、凋亡指数)
阅读提示:Materials and methods: Heart weight and cardiac histology
分子表达检测
免疫组化和Western blot的详细条件(抗体稀释度、孵育时间和温度、蛋白上样量、内参)
阅读提示:Materials and methods: Detection of DKK-3, p38, JNK and ASK1 expression