冷适应诱导无毛SHRM心脏Cx43信号增强及TGF-β1/SMAD2/3通路抑制,并受甲状腺状态调节

Cardiac Cx43 Signaling Is Enhanced and TGF-β1/SMAD2/3 Suppressed in Response to Cold Acclimation and Modulated by Thyroid Status in Hairless SHRM.

作者信息Katarina Andelova, Barbara Szeiffova Bacova, Matus Sykora, Stanislav Pavelka, Hana Rauchova, Narcis Tribulova
PMID35885012
发布时间2022-07-14
DOI10.3390/biomedicines10071707

实验完整度

包含动物模型、组织学、免疫荧光、Western blot、羟脯氨酸测定等多层级实验,但缺乏体内功能验证和机制实验。

主要模型

无毛SHRM(SHRM)大鼠 野生型SHR大鼠 Wistar Kyoto(WKY)大鼠

重点核对

动物品系:无毛SHRM、野生型SHR和WKY 年龄:9月龄 分组:正常、甲亢(T3注射)、甲减(甲巯咪唑饮水) 每组样本量:n=5-6 检测:心肌Cx43、pCx43368、pCx43279、β-连环蛋白、TGF-β1等Western blot

摘要

自发性高血压大鼠(SHR)的心脏易发生恶性心律失常,主要原因是电耦联蛋白Cx43和细胞外基质的紊乱。冷适应可能诱导心脏保护,但其潜在机制尚待阐明。我们旨在探讨9月龄无毛SHRM对寒冷的适应是否影响基础心脏促心律失常因素,以及对甲状腺状态的响应。无毛(SHRM)与野生型SHR之间在生物计量、氧化还原和血脂参数方面无显著差异。突出发现显示,与野生型SHR雄性和雌性相比,无毛SHRM心肌中Cx43及其丝氨酸368磷酸化变异体增加,而异常的心肌细胞Cx43分布减弱。此外,确保机械电耦联的β-连环蛋白水平也增加,而细胞外基质胶原-1和羟脯氨酸较低,且TGF-β1和SMAD2/3通路在无毛SHRM雄性中受抑制。有趣的是,两种高血压品系的雌性中细胞外基质重塑较不明显。在甲状腺功能减退或亢进状态下,SHR品系在检查的标志物方面没有明显差异。我们的发现表明,无毛SHRM从冷适应中获益,因为减弱了高血压诱导的Cx43不良下调和细胞外基质蛋白的上调。

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
冷适应是否通过调节心脏Cx43和细胞外基质标志物影响无毛SHRM的心律失常风险?
核心机制
冷适应可能通过增强Cx43信号和抑制TGF-β1/SMAD2/3介导的纤维化通路来发挥心脏保护作用。
主要证据
Western blot显示SHRM中Cx43和pCx43368表达高于野生型SHR,而TGF-β1、SMAD2/3和胶原-1较低;免疫荧光显示Cx43侧向分布减少。
研究意义
研究表明冷适应诱导的Cx43上调和纤维化抑制可能降低高血压心脏的恶性心律失常风险,为高血压管理提供新思路。

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

动物模型建立与分组

建立冷适应下的高血压大鼠模型,并诱导甲亢或甲减状态以研究甲状腺激素的影响。

使用9月龄无毛SHRM和野生型SHR,以及WKY对照,分别给予T3注射或甲巯咪唑饮水诱导甲状腺状态改变。

2

心脏组织形态与纤维化评估

评估心肌结构、炎症浸润和纤维化程度。

通过HE染色、Van Gieson染色观察心肌结构、多形核浸润和胶原沉积;通过羟脯氨酸测定定量胶原含量。

3

Cx43及相关蛋白表达检测

检测Cx43及其磷酸化变异体、β-连环蛋白和蛋白激酶的表达水平。

采用Western blot检测左心室心肌组织中的蛋白表达,包括Cx43、pCx43368、pCx43279、β-连环蛋白、PKCε、TGF-β1等。

4

Cx43拓扑分布分析

评估Cx43在心肌细胞侧膜的异常分布。

通过免疫荧光染色观察Cx43与钙黏蛋白的共定位,并定量侧膜Cx43比例。

5

毛细血管酶组织化学

评估心肌毛细血管网络功能。

通过碱性磷酸酶(AP)和二肽基肽酶-4(DPP4)的组织化学染色和活性定量。

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
三碘甲状腺原氨酸Sigma Aldrich--
甲巯咪唑Sigma Aldrich--
抗Cx43抗体Sigma-AldrichC6219
抗pCx43368抗体Santa Cruz Biotechnologysc-101660
抗pCx43279抗体Santa Cruz Biotechnologysc-12900
抗β-连环蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7963
抗TGF-β1抗体Sigma-AldrichSAB4502954
抗SMAD2/3抗体Cell Signaling Technology3102
抗胶原-1抗体Abcamab90395
抗GAPDH抗体Santa Cruz Biotechnologysc-25778
抗兔二抗Cell Signaling Technology7074S
抗鼠二抗Cell Signaling Technology7076C
抗Cx43抗体CHEMICON International, Inc.MAB3068
抗钙黏蛋白抗体Santa Cruzsc-7939
FITC标记二抗Jackson Immuno Research Labs--
Alexa Fluor 594标记二抗Jackson Immuno Research Labs--
萘酚AS-MX磷酸盐----
甘氨酰-L-脯氨酸-4-甲氧基-β-萘酰胺----

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
动物模型与分组
大鼠品系:SHRM、SHR、WKY;年龄:9月龄;性别:雄性和雌性;每组n=5-6;甲状腺功能诱导:T3剂量0.15 mg/kg b.w. 腹腔注射每周三次,或0.05%甲巯咪唑饮水。
阅读提示:材料与方法2.1节
Cx43表达检测
抗体稀释度:抗Cx43 1:5000, 抗pCx43368 1:1000等;蛋白上样量未明确;检测蛋白表达并归一化至GAPDH。
阅读提示:材料与方法2.6节及表1
Cx43拓扑分析
免疫荧光染色方法:冰冻切片、固定、封闭、一抗孵育等;随机选择10个区域/心脏;侧膜Cx43的量化方法。
阅读提示:材料与方法2.4节
纤维化评估
羟脯氨酸测定:心肌组织水解条件(6M HCl,130°C,3小时);胶原-1的Western blot检测条件。
阅读提示:材料与方法2.5节和图10图注