硝酰基通过PI3K/Akt/mTOR通路保护H9C2细胞免受H/R诱导的损伤并抑制自噬

Nitroxyl protects H9C2 cells from H/R-induced damage and inhibits autophagy via PI3K/Akt/mTOR pathway.

作者信息Li Li, Zhixin Wang, Yaxuan Lyu, Yanqing Guo
PMID39879163
期刊PLoS One
发布时间2025-01-29
DOI10.1371/journal.pone.0314500

实验完整度

中

研究包含体外细胞模型(H9C2)的H/R损伤模型,进行了细胞活力、凋亡、ROS、线粒体形态、自噬和通路蛋白检测,但缺乏动物模型和患者样本验证。

主要模型

H9C2细胞(大鼠心肌细胞系) 缺氧/复氧(H/R)诱导的H9C2细胞损伤模型

重点核对

H/R模型:95% N2和5% CO2缺氧24小时,复氧12小时 HNO处理:25μmol/L CXL-1002预处理 雷帕霉素处理:80nmol/L 细胞分组:对照组、H/R组、H/R+HNO组、H/R+HNO+Rapa组、H/R+Rapa组 主要检测:细胞活力(CCK-8)、凋亡、ROS、自噬和PI3K/Akt/mTOR通路蛋白

摘要

背景 心肌缺血再灌注损伤(MIRI)是心力衰竭治疗中的重要并发症,其治疗尚未取得满意进展。硝酰基(HNO)对心力衰竭显示出保护作用,然而HNO对MIRI的作用及其潜在机制仍 largely unclear。 方法 本研究通过体外缺氧/复氧(H/R)诱导H9C2细胞损伤建立MIRI模型。通过细胞计数试剂盒-8测定评估细胞活力。通过流式细胞术检测HNO对凋亡的影响。应用DCFH-DA荧光探针法检测细胞内活性氧(ROS)水平。通过透射电子显微镜观察线粒体和自噬体的形态。通过western blot检测凋亡、自噬和PI3K/Akt/mTOR通路相关蛋白。 结果 HNO组H9C2细胞的活力显著增加。HNO抑制凋亡并调节关键凋亡蛋白的表达,包括Bax和Bcl-2。HNO降低ROS水平并减轻H/R诱导的线粒体损伤。HNO还抑制自噬并调节关键自噬相关分子的表达,包括LC3II、p62和Beclin1。进一步实验表明,HNO的作用是通过上调PI3K/Akt/mTOR通路介导的。雷帕霉素逆转了HNO对H/R诱导的H9C2细胞自噬的抑制作用,这取消了HNO的保护作用。 结论 本研究首次提供证据表明HNO通过激活PI3K/Akt/mTOR通路抑制自噬,从而保护H/R诱导的心肌细胞。

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
HNO对H/R诱导的心肌细胞损伤是否有保护作用,其机制是否涉及调控自噬及PI3K/Akt/mTOR通路?
核心机制
HNO通过激活PI3K/Akt/mTOR通路抑制H/R诱导的自噬,从而保护心肌细胞。
主要证据
HNO处理H/R损伤的H9C2细胞后,细胞活力增加,凋亡减少,ROS降低,线粒体损伤减轻,自噬相关蛋白LC3II和Beclin1下调、p62上调,且p-PI3K、p-AKT、p-mTOR表达升高;雷帕霉素逆转了HNO的这些作用。
研究意义
本研究首次提供了HNO通过激活PI3K/Akt/mTOR通路抑制自噬来保护H/R诱导的心肌细胞的证据,可能为MIRI的治疗提供新的见解。

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

H/R细胞模型建立及分组处理

建立H/R诱导的H9C2细胞损伤模型,并给予HNO和雷帕霉素处理,以观察其影响。

H9C2细胞在含95% N2和5% CO2的缺氧培养箱中培养24小时,再在正常培养箱中复氧12小时。分组为对照组、H/R组、H/R+HNO组(25μmol/L CXL-1002预处理)、H/R+HNO+Rapa组(25μmol/L CXL-1002和80nmol/L雷帕霉素预处理)、H/R+Rapa组(80nmol/L雷帕霉素预处理)。

2

细胞活力检测

评估HNO对H/R诱导的H9C2细胞活力的影响。

使用CCK-8试剂盒检测细胞活力。细胞以5000细胞/孔接种96孔板,处理结束后加入10μl CCK-8溶液37℃孵育2小时,酶标仪测定450nm吸光度。

3

细胞凋亡检测

评估HNO对H/R诱导的H9C2细胞凋亡的影响。

使用Annexin V-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒,通过流式细胞仪检测各组细胞凋亡率。

4

ROS水平检测

评估HNO对H/R诱导的H9C2细胞氧化应激的影响。

使用DCFH-DA荧光探针,通过流式细胞仪检测各组ROS水平。

5

线粒体和自噬体形态观察

观察HNO对H/R诱导的H9C2细胞线粒体损伤和自噬的影响。

使用透射电子显微镜观察各组细胞线粒体形态和自噬体数量。

6

蛋白表达检测

评估HNO对凋亡、自噬和PI3K/Akt/mTOR通路相关蛋白表达的影响。

使用western blot检测Bax、Bcl-2、LC3、p62、Beclin1、mTOR、p-mTOR、PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT等蛋白表达水平,以β-actin为内参。

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
验证分子表达变化
验证氧化应激
验证形态学变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清Royacel--
青霉素链霉素溶液----
CXL-1002MCEHY-147384
雷帕霉素MCEHY-10219
细胞计数试剂盒8HYCEZMBIOHYCCK8-500T
Annexin V-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒Jiangsu Kaiji Biotechnology Co., LTDKGA1026
DCFH-DA探针Shanghai Beyotime Biotechnology Co., Ltd.--
RIPA裂解液MeilunbioMA0151
BCA蛋白浓度测定试剂盒GBCBIOG3522
PVDF膜----
Bax抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.60627-1-Ig
Bcl-2抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.26593-1-AP
β-actin抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.66009-1-Ig
LC3抗体CST83506
p62抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.13916-1-AP
Beclin1抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.11306-1-AP
mTOR抗体BIOSSBs-1992R
p-mTOR抗体CST5536
PI3K抗体AffinityAF6241
p-PI3K抗体CSTAF3241
AKT抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.10176-2-AP
p-AKT抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.66444-1-Ig
HRP标记二抗Wuhan Boster Biological Engineering Co., Ltd.--
增强化学发光试剂Boster--
化学发光成像系统Bio-Rad--
透射电子显微镜HITACHIHT7800

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
细胞培养
H9C2细胞来源(Procell)、培养基(DMEM)、血清浓度(10%)、双抗浓度(1%)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods 2.1 Cell culture and treatment
H/R模型建立
缺氧条件(95% N2和5% CO2,24小时)、复氧条件(正常培养箱,12小时)、HNO浓度(25μmol/L CXL-1002)、雷帕霉素浓度(80nmol/L)、分组情况
阅读提示:Methods 2.2 H/R cell model establishment
药物处理
处理顺序(预处理)、药物浓度、处理时间(文中未明确说明)
阅读提示:Methods 2.2
细胞活力检测
细胞密度(5000细胞/孔)、CCK-8孵育时间(2小时)、检测波长(450nm)
阅读提示:Methods 2.3 Cell viability measurement
凋亡检测
细胞接种密度(2.5×10^5细胞/孔)、染色体积和孵育时间(7-AAD 15分钟、Annexin V-APC 15分钟)、流式细胞仪型号
阅读提示:Methods 2.4 Flow cytometric analysis of apoptosis
ROS检测
DCFH-DA稀释比例(1:1000)、孵育时间(37°C 20分钟)、洗涤次数(3次)
阅读提示:Methods 2.5 Detection of reactive oxygen species (ROS)
透射电镜
固定液浓度和时间(2.5%戊二醛4h,1%锇酸2h)、脱水梯度(30%-100%乙醇)、切片厚度(70nm)、染色时间(2%醋酸铀和2.6%柠檬酸铅各8分钟)
阅读提示:Methods 2.6 Transmission electron microscope
Western blot
裂解液(RIPA)、蛋白浓度测定方法、电泳胶浓度(10%)、转膜(PVDF)、封闭(5%脱脂牛奶)、一抗稀释比和来源、二抗孵育时间(2h)、内参(β-actin)
阅读提示:Methods 2.7 Western blot