长效硫氧还蛋白通过其抗氧化和抗炎作用改善多柔比星诱导的心肌病

Long-Acting Thioredoxin Ameliorates Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy via Its Anti-Oxidative and Anti-Inflammatory Action.

作者信息Ryota Murata, Hiroshi Watanabe, Hiroto Nosaki, Kento Nishida, Hitoshi Maeda, Motohiro Nishida, Toru Maruyama
PMID35335938
发布时间2022-03-03
DOI10.3390/pharmaceutics14030562

实验完整度

包含体内小鼠模型(Dox诱导心肌病)和体外NRCMs细胞实验,并进行氧化应激、炎症、萎缩因子等多维度功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠Dox诱导心肌病模型 新生SD大鼠心肌细胞(NRCMs)

重点核对

小鼠8周龄雄性C57BL/6J,腹腔注射Dox 3 mg/kg每周3次共4周 HSA-Trx 400 nmol/kg静脉注射,每周3次,从Dox后2周开始,持续2周 对照组注射等量PBS(10 mL/kg) 体外NRCMs用Dox 3 mM和HSA-Trx 1–10 mM处理12小时 检测指标包括心肌损伤标志物(CPK、LDH)、纤维化(Sirius red)、氧化应激(8-OHdG)、炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-10)、萎缩因子(atrogin-1、myostatin)

摘要

尽管心力衰竭患者人数不断增加,但尚未建立足够的治疗药物。氧化应激和炎症在心肌重塑的发展中起重要作用。当外源性给予分子量为12 kDa的内源性抗氧化和炎症调节剂硫氧还蛋白(Trx)时,它会迅速从血液循环中消失。在本研究中,我们通过将人Trx(HSA-Trx)与人血清白蛋白(HSA)融合制备了长效Trx,并评估了其在治疗药物性心力衰竭中的疗效。通过每周三次向小鼠腹腔注射多柔比星(Dox)建立药物性心肌病。Dox组观察到的心脏重量减少、心肌纤维化增加和心肌损伤标志物增加,在HSA-Trx给药后受到抑制。HSA-Trx还抑制了atrogin-1和肌生成抑制蛋白(心肌萎缩因子)的表达,同时抑制了氧化应激和炎症。在Dox组中,观察到心脏组织中内源性Trx表达减少和巨噬细胞迁移抑制因子表达增加,但这些变化通过HSA-Trx给药恢复至正常水平。这些发现表明,HSA-Trx通过其抗氧化/抗炎和心肌萎缩抑制作用改善了Dox诱导的心肌病相关的病理状态。

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
HSA-Trx是否能通过其抗氧化和抗炎作用改善Dox诱导的心肌病及其病理过程?
核心机制
HSA-Trx通过抑制氧化应激(恢复内源性Trx表达、减少8-OHdG)、抑制炎症(降低MIF表达、抗炎细胞因子IL-10和M2巨噬细胞标志CD206上调)以及抑制心肌萎缩因子(atrogin-1和myostatin)来发挥心脏保护作用。
主要证据
在Dox诱导的心肌病小鼠模型中,HSA-Trx显著抑制心脏重量下降、心肌纤维化、心肌损伤标志物(CPK、LDH),并降低萎缩因子表达;在NRCMs中阻止细胞萎缩并抑制ROS产生。
研究意义
HSA-Trx可作为靶向心肌重塑的心力衰竭潜在治疗药物,未来需在其他心力衰竭模型如缺血再灌注损伤和压力超负荷模型中进一步验证。

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Dox诱导心肌病小鼠模型

模拟药物性心力衰竭的慢性心肌改变,评估HSA-Trx的治疗效果。

通过腹腔注射Dox(3 mg/kg)每周三次,持续4周,建立心肌病模型;在2周后给予HSA-Trx(400 nmol/kg,i.v.)每周三次,持续2周;对照组给予等量PBS。

2

检测心肌损伤和纤维化

评估HSA-Trx对Dox引起的心肌损伤和纤维化的改善作用。

测量血清CPK和LDH水平;用天狼星红染色评估心肌纤维化;通过qRT-PCR检测α-SMA和TGF-β表达。

3

分析氧化应激和炎症标志物

验证HSA-Trx对Dox诱导心肌氧化应激和炎症反应的影响。

免疫荧光检测8-OHdG;Western blot检测Trx和MIF表达;qRT-PCR检测TNF-α、IL-6、IL-10、iNOS和CD206表达。

4

评估心肌萎缩相关基因表达

检查HSA-Trx对心肌萎缩因子的影响。

通过qRT-PCR检测心肌组织中atrogin-1、myostatin和PGC-1α的mRNA表达。

5

体外验证HSA-Trx对心肌细胞萎缩和ROS的影响

确证HSA-Trx直接抑制Dox诱导的心肌细胞萎缩和ROS产生。

分离新生大鼠心肌细胞,用Dox(3 mM)和HSA-Trx(1–10 mM)处理12小时,通过phalloidin染色评估细胞大小,使用CM-H2DCFDA检测ROS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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
FUJI DRI-CHEMFujifilm--
抗8-OHdG抗体BIOSSbs-1278R
抗硫氧还蛋白抗体CST Japan2429
抗MIF抗体GeneTexGTX101162
小鼠抗兔IgG-HRPSanta Cruz Biotechnologysc-2357
DMEM培养基GE HealthcareSH30071.03
青链霉素混合溶液Nacalai Tesque26253-84
鬼笔环肽-Alexa 488Thermo Fisher ScientificA12379
BZ-X710显微镜Keyence--
LAS 4000mini成像系统GE Healthcare--

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/6J)、性别(雄性)、年龄(7周龄)、Dox剂量(3 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、频率(每周3次)、持续时间(4周)
阅读提示:见Methods 2.3节
HSA-Trx给药方案
HSA-Trx剂量(400 nmol/kg)、给药途径(静脉注射)、频率(每周3次)、给药时间(Dox后2周开始,持续2周)
阅读提示:见Methods 2.3节
心肌损伤和纤维化评估
血清CPK和LDH测量时间(Dox后第14天和第28天);纤维化染色方法(Sirius red);α-SMA和TGF-β mRNA检测
阅读提示:见Methods 2.4、2.5节及Figure 1
氧化应激和炎症评估
8-OHdG免疫荧光染色;Trx和MIF蛋白表达检测;炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-10)和巨噬细胞标志物(iNOS、CD206)mRNA表达
阅读提示:见Methods 2.5、2.6、2.7节及Figure 2
体外心肌细胞实验
NRCMs分离(2天龄SD大鼠)、细胞培养条件、Dox浓度(3 mM)和HSA-Trx浓度(1–10 mM)、处理时间(12小时)、细胞大小评估(phalloidin染色)、ROS检测(CM-H2DCFDA)
阅读提示:见Methods 2.8、2.9、2.10节及Figure 4