Ghrelin通过上调生长激素、生长激素促分泌素受体和胰岛素样生长因子-1的表达并促进蛋白激酶B的磷酸化来保护经缺氧/复氧处理的心肌

Ghrelin protects the myocardium with hypoxia/reoxygenation treatment through upregulating the expression of growth hormone, growth hormone secretagogue receptor and insulin-like growth factor-1, and promoting the phosphorylation of protein kinase B.

作者信息Yang Liu, Yanling Liu, Guolin Li, Zhengrong Chen, Guixiong Gu
PMID30272367
发布时间2018-12
DOI10.3892/ijmm.2018.3886

实验完整度

包含细胞实验(原代心肌细胞)和离体心脏灌注模型两个独立证据层级,并进行了CCK-8、Hoechst、RT-PCR、western blot和免疫组化等功能和机制验证。

主要模型

原代新生大鼠心肌细胞 离体大鼠心脏灌注模型

重点核对

原代新生大鼠心肌细胞分离自1-3天龄SD大鼠(4雄4雌) 细胞转染使用Lipofectamine 3000,转染4天后进行H/R处理(缺氧4小时、复氧1小时) 离体心脏灌注使用8周龄SD大鼠(体重300±30g),分为对照组、假手术组、H/R组和ghrelin组(n=7) ghrelin处理浓度为5mg/L,灌注15分钟 H/R处理:平衡灌注20分钟后,用改良Thomas II心脏停搏液灌注3分钟,停灌30分钟,再复灌2小时

摘要

Ghrelin是生长激素(GH)促分泌素受体(GHSR)的内源性配体,具有多种生物学效应,包括心脏保护。本研究旨在揭示ghrelin对经缺氧/复氧(H/R)处理的心肌的积极作用及其涉及的分子机制。通过菌落聚合酶链反应(PCR)验证成功构建了慢病毒表达载体(ghrelin-pLVX-Puro)。分离原代大鼠心肌细胞,并通过免疫荧光染色进行鉴定。α-肌节肌动蛋白的红色荧光的存在表明分离成功。在ghrelin转染和H/R处理后,将原代细胞分为四组:对照组、H/R组、空载体组(空pLVX-Puro + H/R)和ghrelin组(ghrelin-pLVX-Puro + H/R)。分别通过Cell Counting Kit-8(CCK-8)和Hoechst染色评估细胞活力和凋亡。ghrelin组的细胞活力显著高于空载体组(P<0.05)。ghrelin组的凋亡率显著低于空载体组(P<0.05)。建立了离体大鼠心脏灌注模型。在ghrelin孵育和H/R处理后,将离体心肌分为四组:对照组、假手术组、H/R组和ghrelin组(ghrelin + H/R)。免疫组织化学分析表明,ghrelin增加了心肌细胞的完整性,并减少了收缩和凋亡。通过逆转录(RT)-PCR、western blot分析和免疫组织化学分析测定GH、GHSR、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、蛋白激酶B(Akt)、磷酸化Akt(p-Akt)的mRNA和蛋白表达水平。Ghrelin在经H/R处理的心肌细胞和心肌组织中上调了GH、GHSR和IGF-1的mRNA和蛋白表达水平,并增加了p-Akt与Akt蛋白水平的比值(p-Akt/Akt)。总之,ghrelin通过上调GH、GHSR和IGF-1的表达并促进Akt的磷酸化来保护经H/R处理的心肌。这将为ghrelin治疗缺氧性心肌损伤提供有前景的见解。

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
Ghrelin对经缺氧/复氧处理的心肌是否具有保护作用,以及其涉及的分子机制是什么?
核心机制
Ghrelin通过上调GH、GHSR和IGF-1的表达,并促进Akt的磷酸化(增加p-Akt/Akt比值),从而抑制心肌细胞凋亡,保护心肌免受H/R损伤。
主要证据
体外原代心肌细胞和离体心脏灌注模型中,ghrelin处理显著提高细胞活力、降低凋亡率,并上调GH、GHSR和IGF-1的mRNA和蛋白水平,同时增加p-Akt/Akt比值。
研究意义
研究为ghrelin治疗缺氧性心肌损伤提供了有前景的见解,并可能为心血管保护与修复机制提供新的认识。

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

构建ghrelin表达载体

构建ghrelin-pLVX-Puro慢病毒表达载体,用于后续细胞转染。

将ghrelin-pUC57质粒用BamHI和EcoRI双酶切,回收363bp片段,连接到pLVX-Puro载体,转化DH5α,通过菌落PCR验证阳性克隆。

2

分离和鉴定原代新生大鼠心肌细胞

获取纯化的原代心肌细胞,用于体外实验。

从新生SD大鼠(1-3天)心脏分离心肌细胞,通过免疫荧光染色检测α-肌节肌动蛋白进行鉴定。

3

细胞转染和H/R处理

在心肌细胞中过表达ghrelin,并建立H/R损伤模型。

将细胞分为对照组、H/R组、空载体组和ghrelin组,使用Lipofectamine 3000转染质粒,转染4天后进行缺氧4小时、复氧1小时处理。

4

检测细胞活力和凋亡

评估ghrelin对H/R处理后心肌细胞活力和凋亡的影响。

使用CCK-8试剂盒检测细胞活力,使用Hoechst 33258染色评估细胞凋亡。

5

离体大鼠心脏灌注实验

在离体心脏水平验证ghrelin对H/R损伤的保护作用。

使用Langendorff系统进行大鼠心脏灌注,分为对照组、假手术组、H/R组和ghrelin组,进行H/R处理和ghrelin孵育。

6

检测心肌组织和细胞中相关基因表达

检测ghrelin对GH、GHSR、IGF-1、Akt和p-Akt表达的影响。

通过RT-qPCR检测mRNA表达,通过western blot检测蛋白表达,通过免疫组化分析心肌组织中的蛋白表达。

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
DMEM/F12 (1:1)培养基Thermo Fisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Biological IndustriesSKU
胰蛋白酶-EDTA (0.25%)Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
II型胶原酶Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
Lipofectamine 3000试剂Thermo Fisher Scientific, Inc.--
BamHI限制性内切酶----
EcoRI限制性内切酶----
T4 DNA连接酶----
pLVX-Puro载体Huayueyang BioVECT231322
pUC57质粒BioVector NTCC, Inc.--
BSA封闭缓冲液 (5%)Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
Hoechst凋亡检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
DAB显色试剂盒CWbio Co., Ltd.CW0125
TRIzol试剂CWbio Co., Ltd.CW0580S
超纯RNA提取试剂盒CWbio Co., Ltd.CW0581M
HiFiScript cDNA合成试剂盒CWbio Co., Ltd.CW2569M
UltraSYBR混合物CWbio Co., Ltd.CW0957M
2X Taq MasterMixCWbio Co., Ltd.--
无内毒素质粒小提试剂盒IIOmega Bio-Tek, Inc.D6950-01
TIANgel中量纯化试剂盒Tiangen Biotech Co., Ltd.DP209
小鼠抗GH抗体Abcamab9821
兔抗IGF-1抗体Abcamab182408
兔抗Akt抗体Abcamab81283
兔抗p-Akt抗体Abcamab38449
小鼠抗β-actin抗体OriGene Technologies, Inc.TA-09
HRP标记的山羊抗小鼠IgG (H+L)OriGene Technologies, Inc.ZB-2305
HRP标记的山羊抗兔IgG (H+L)OriGene Technologies, Inc.ZB-2301
兔抗GH抗体BIOSSbs-0467R
兔抗GHSR抗体BIOSSbs-11529R
兔抗IGF-1受体抗体BIOSSbs-0227R
兔抗Akt抗体BIOSSbs-0115R
兔抗α-肌节肌动蛋白抗体BIOSSbs-10367R
GhrelinBIOSSbs-0467P
HRP标记的聚合物抗兔IgGBoster Biological TechnologySV0002
细胞计数试剂盒-8----
Hoechst 33258染料----
抗荧光淬灭封片剂Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.S2100
Langendorff心脏灌注系统Beijing, Zhishuduobao Biological Technology--
BCA蛋白检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
PVDF膜----
ChemiDoc XRS+成像系统Bio-Rad Laboratories, Inc.--
CFX Connect™实时PCR检测系统Bio-Rad Laboratories, Inc.--
荧光显微镜 (IX51)Olympus Corporation--
荧光显微镜 (CKX31)Olympus Corporation--
电泳成像系统 (Tanon1600)Tanon Science and Technology Co., Ltd.--

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
细胞实验
细胞来源:新生SD大鼠(1-3天龄,4雄4雌)心脏;细胞分离方法:0.1%胰蛋白酶和0.05% II型胶原酶消化;细胞培养:DMEM/F12含20% FBS;转染:Lipofectamine 3000,转染4天;H/R处理:缺氧4小时,复氧1小时;分组:对照、H/R、空载体、ghrelin
阅读提示:见Methods部分:Isolation and identification of primary neonatal rat cardiac myocytes; Cell transfection and hypoxia/reoxygenation (H/R) treatment
细胞功能检测
CCK-8检测时间点:处理后24、48、72小时;CCK-8孵育时间:4小时;检测波长:550nm;Hoechst染色:Hoechst 33258每孔0.5ml,染色5分钟;凋亡检测用荧光显微镜激发350nm,发射460nm
阅读提示:见Methods部分:Cell viability; Cell apoptosis
离体心脏灌注
动物:8周龄SD大鼠,体重300±30g,雄性28只;麻醉:1%戊巴比妥钠腹腔注射45mg/kg;灌注系统:Langendorff;平衡灌注流速约15ml/min;H/R:停搏液灌注3分钟,停灌30分钟,再灌注2小时;ghrelin处理:5mg/l灌注15分钟
阅读提示:见Methods部分:Rat cardiac perfusion tests ex vivo
基因表达检测
RT-qPCR:RNA提取使用TRIzol,逆转录用HiFiScript cDNA合成试剂盒;PCR条件:95°C预变性10分钟,95°C 10秒,58.5°C 30秒,72°C 30秒,40循环;内参β-actin;计算方法:2^-ΔΔCt;Western blot:蛋白上样量20µg/泳道,一抗稀释比例GH 1:1200、GHSR 1:1200、IGF-1 1:1000、Akt 1:1000、p-Akt 1:1000、β-actin 1:2000
阅读提示:见Methods部分:Reverse transcription-quantitative PCR; Western blot analysis
免疫组织化学
组织固定:4%多聚甲醛30分钟;切片厚度4µm;抗原修复:柠檬酸盐缓冲液高压修复2分钟;封闭:5% BSA 37°C 30分钟;一抗稀释1:500,4°C过夜;二抗稀释1:200,室温30分钟;DAB显色5-10分钟;苏木素复染3分钟
阅读提示:见Methods部分:Immunohistochemical analysis
统计分析
每个实验重复3次;数据以mean±SD表示,n=7;正态性检验:Kolmogorov-Smirnov检验;组间比较:方差分析(ANOVA)和LSD事后检验;显著性水平P<0.05
阅读提示:见Methods部分:Statistical analysis