敲低CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白可减轻高糖环境下大鼠心肌细胞缺氧诱导的心肌损伤

CCAAT/enhancer binding protein homologous protein knockdown alleviates hypoxia-induced myocardial injury in rat cardiomyocytes exposed to high glucose.

作者信息Wenqi Yang, Fang Wu, Ting Luo, Yuelan Zhang
PMID29725368
发布时间2018-05
DOI10.3892/etm.2018.5944

实验完整度

高

研究涵盖体内大鼠模型(糖尿病/MI)和体外H9c2细胞实验,包含功能验证(细胞活力、凋亡)和机制验证(ER应激、凋亡通路蛋白),证据层级独立。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠 H9c2大鼠心肌细胞系

重点核对

糖尿病诱导:65 mg/kg STZ腹腔注射 MI模型:LAD冠状动脉结扎 体外模型:H9c2细胞高糖(33 mM)和缺氧(3% O2)处理 CHOP敲低:siRNA转染(30 pmol) 检测指标:细胞活力、凋亡、ER应激和凋亡相关蛋白

摘要

糖尿病患者的缺血性损伤敏感性高于非糖尿病患者。内质网应激已被报道与糖尿病缺血性损伤的病理生理密切相关。本研究旨在探讨糖尿病并发心肌梗死的进展机制,并利用糖尿病/心肌梗死的体外模型进一步验证CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白的作用。大鼠接受65 mg/kg链脲佐菌素和左前降支冠状动脉结扎。测量ST段抬高、心率、左心室收缩压和左心室舒张末压。通过ELISA检测血清肌酸激酶-MB和心肌肌钙蛋白T水平。通过氯化三苯基四氮唑染色和末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记法检测梗死面积和凋亡。通过苏木精和伊红染色评估病理变化。使用H9c2细胞建立糖尿病并发心肌梗死的体外模型。CHOP敲低后,通过细胞计数试剂盒-8实验、流式细胞术和Hoechst染色检测细胞活力、细胞周期分布和凋亡。通过western blotting检测心肌组织和H9c2细胞中葡萄糖调节蛋白78、CHOP、B细胞淋巴瘤2、Bcl-2相关X蛋白、内质网氧化还原酶1α、Ero1β和蛋白质二硫键异构酶的水平。本研究中,糖尿病并发心肌梗死促进了ST段抬高和心肌细胞凋亡,增加了梗死面积,诱导了病理变化,并升高了LVEDP、CK-MB、cTnT、GRP78、CHOP、Bax、Ero1α、Ero1β和PDI;但降低了心率、LVSP和Bcl-2。此外,高糖结合缺氧处理降低了细胞活力,诱导了G1期细胞周期阻滞,促进了细胞凋亡,并激活了GRP78/CHOP和Ero1/PDI信号通路,而这些效应被CHOP敲低所逆转。因此,CHOP可能是治疗糖尿病并发心肌梗死的有效治疗靶点。

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
内质网应激和CHOP在糖尿病并发心肌梗死进展中的作用及机制。
核心机制
高糖和缺氧激活GRP78/CHOP和Ero1/PDI信号通路,诱导心肌细胞凋亡,CHOP敲低可逆转该效应。
主要证据
体内大鼠模型显示糖尿病加重MI后的心肌损伤、凋亡和ER应激;体外H9c2细胞实验显示CHOP敲低恢复细胞活力、抑制凋亡并调节ER应激和氧化还原稳态。
研究意义
CHOP可能是治疗糖尿病并发心肌梗死的有效治疗靶点。

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

建立体内糖尿病并发心肌梗死模型

评估糖尿病对心肌梗死后心脏功能、心肌损伤和ER应激的影响。

使用STZ诱导糖尿病,随后进行LAD结扎建立MI模型,检测心功能、心肌酶、梗死面积、病理变化和凋亡。

2

建立体外糖尿病并发心肌梗死模型

模拟糖尿病合并心肌梗死条件,研究CHOP敲低对细胞功能的影响。

H9c2细胞用高糖和缺氧处理,通过siRNA敲低CHOP,检测细胞活力、细胞周期、凋亡和ER应激相关蛋白。

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
链脲佐菌素Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
HX-300S动物呼吸机Chengdu Techman Software Co., Ltd.--
BL-420生物信号采集与分析系统Chengdu Techman Software Co., Ltd.--
CK-MB检测试剂盒WHB Scientific--
cTnT ELISA试剂盒WHB Scientific--
TTC溶液Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
原位细胞死亡检测试剂盒Roche--
BCA蛋白定量试剂Beyotime Institute of Biotechnology--
PVDF膜EMD Millipore--
GRP78抗体Sangon BiotechD151791
CHOP抗体Biossbs-20669R
Bcl-2抗体BosterBA0412
Bax抗体Sangon BiotechD120073
Ero1α抗体Biossbs-10551M
Ero1β抗体Biossbs-14627R
PDI抗体Biossbs-4250R
二抗Beyotime Institute of BiotechnologyA0208
二抗Beyotime Institute of BiotechnologyA0216
ECL化学发光试剂Beyotime Institute of Biotechnology--
DMEM培养基----
胎牛血清----
小干扰RNAGenePharma--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
CCK-8溶液Beyotime--
酶标仪BioTek--
碘化丙啶Beyotime Institute of Biotechnology--
核糖核酸酶ABeyotime Institute of Biotechnology--
Annexin V-FITCKeyGen--
碘化丙啶KeyGen--
Hoechst 33258染液Beyotime Institute of Biotechnology--

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
STZ剂量、注射方式、LAD结扎位置及时间
阅读提示:Materials and methods: Induction of diabetes and MI
体外模型建立
H9c2细胞培养条件、高糖浓度、缺氧条件、siRNA转染浓度及序列
阅读提示:Materials and methods: Grouping and treatments
细胞功能检测
CCK-8检测时细胞密度、处理时间、吸光度测量波长;流式细胞术PI染色浓度、凋亡检测Annexin V/PI用量
阅读提示:Materials and methods: Cell Counting Kit-8 (CCK-8) assay, Cell cycle and apoptosis analysis
蛋白表达检测
一抗稀释比例、二抗稀释比例、内参选择(β-actin)
阅读提示:Materials and methods: Western blotting