汉黄芩素通过调节Sirt1/γ-H2AX通路对肺纤维化小鼠的心脏保护作用

Cardiac protection of wogonin in mice with pulmonary fibrosis by regulating Sirt1/ γ-H2AX pathway.

作者信息Libo Wang, Fei Lin, Runran Miao, Tianhao Zhao, Yuan Liu, Lin Yang, Min Zhang
PMID40297134
发布时间2025-04-14
DOI10.3389/fphar.2025.1551141

实验完整度

该研究包含体内动物模型(BLM诱导的PF小鼠)、体外细胞实验(H9C2心肌细胞)、功能验证(超声心动图、TUNEL、彗星实验)和机制验证(Sirt1/γ-H2AX通路、分子对接、pull-down),证据层级独立且完整。

主要模型

C57BL/6J小鼠肺纤维化模型(博来霉素诱导) H9C2大鼠心肌细胞系

重点核对

BLM诱导剂量:1.5 U/kg,气管内给药 汉黄芩素给药方案:50 mg/kg,腹腔注射,每2天一次,从BLM后第8天开始至第21天 体外细胞处理:CoCl2(200 μM)或H2O2(200 μM)处理24小时;汉黄芩素20 μM,EX527 10 μM,白藜芦醇30 μM 心脏功能检测:超声心动图(Vevo3100,40 MHz线性探头) 心肌纤维化评估:Masson染色和Sirius Red染色

摘要

背景:临床证据表明,肺纤维化(PF)和心力衰竭(HF)常常共存;然而,PF对HF的具体影响仍未得到充分探究。这一认识上的空白使PF患者HF的管理和治疗变得复杂。目的:利用小鼠PF模型研究PF对心脏功能和心肌纤维化的影响,并评估汉黄芩素(一种具有抗PF特性的黄酮类化合物)的治疗潜力。方法:通过气管内给予博来霉素(BLM)建立PF小鼠模型。从BLM处理后第8天开始,每2天腹腔注射汉黄芩素(50 mg/kg),持续2周。采用超声心动图评估心脏功能,通过Masson染色评估心肌纤维化。在体外,H9C2心肌细胞暴露于CoCl2或H2O2 24小时,同时加或不加汉黄芩素(20 μM)处理。通过免疫荧光、免疫印迹和彗星实验分析凋亡和DNA损伤标志物。使用生物素亲和下拉实验和分子对接模拟检测汉黄芩素与Sirt1之间的相互作用。结果:PF小鼠表现出明显的心脏功能障碍和心肌纤维化。汉黄芩素治疗显著改善了PF小鼠的射血分数并减轻了心肌纤维化。机制研究表明,汉黄芩素通过上调Sirt1和下调γ-H2AX表达来减轻DNA损伤和心肌细胞凋亡。对接模拟预测汉黄芩素通过氢键和疏水相互作用与Sirt1形成稳定复合物,并经生物素亲和下拉实验进一步验证。结论:汉黄芩素通过调节Sirt1/γ-H2AX介导的通路来减少DNA损伤和凋亡,从而对PF小鼠的心脏功能障碍和纤维化发挥保护作用。这些发现表明汉黄芩素作为治疗PF相关HF的潜在治疗药物。关键词:心力衰竭、肺纤维化、汉黄芩素、博来霉素、Sirt1

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
本研究旨在探究肺纤维化对心脏功能和心肌纤维化的影响,并评估汉黄芩素是否具有心脏保护作用及其潜在机制。
核心机制
汉黄芩素通过直接结合并激活Sirt1,上调Sirt1并下调γ-H2AX,从而减轻DNA损伤和心肌细胞凋亡,进而改善心脏功能障碍和纤维化。
主要证据
体外实验中,汉黄芩素处理H9C2细胞显著降低CoCl2或H2O2诱导的γ-H2AX表达和彗星尾距,而Sirt1抑制剂EX527可消除该保护作用。体内实验中,汉黄芩素治疗PF小鼠改善射血分数、减少胶原沉积和α-SMA表达,并上调心脏Sirt1、下调γ-H2AX和cleaved caspase-3。生物素亲和下拉实验证实了汉黄芩素与Sirt1的直接结合,分子对接预测了结合位点。
研究意义
作者提出,鉴于IPF相关HF的治疗选择有限,这些发现强调了汉黄芩素在治疗肺纤维化背景下心脏合并症方面的潜在转化应用。

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

建立肺纤维化小鼠模型并评估汉黄芩素的抗纤维化效果

验证BLM诱导的PF模型是否成功,并评估汉黄芩素对肺纤维化的治疗作用。

C57BL/6J小鼠气管内给予BLM(1.5 U/kg)建立PF模型,从第8天开始腹腔注射汉黄芩素(50 mg/kg)每2天一次,持续2周。通过Masson染色和α-SMA免疫组化评估肺纤维化程度。

2

评估肺纤维化小鼠的心脏功能

检测PF小鼠是否出现心脏功能障碍,并评估汉黄芩素对心脏功能的保护作用。

使用Vevo3100超声系统进行二维超声心动图检查,测量射血分数、缩短分数、左心室内径和心率。

3

评估心肌纤维化

检测PF小鼠心肌胶原沉积和纤维化标志物表达,并评估汉黄芩素的作用。

通过Masson染色和Sirius Red染色检测心肌胶原沉积,Western blot检测α-SMA蛋白水平。

4

检测心肌DNA损伤和细胞凋亡

检测PF小鼠心肌中DNA损伤和凋亡情况,并评估汉黄芩素的影响。

通过免疫组化检测γ-H2AX表达,TUNEL染色检测凋亡细胞,Western blot检测cleaved caspase-3和γ-H2AX蛋白水平。

5

体外验证汉黄芩素对心肌细胞DNA损伤的保护作用

在H9C2细胞中验证汉黄芩素对缺氧和氧化应激诱导的DNA损伤的保护作用。

H9C2细胞用CoCl2(200 μM)或H2O2(200 μM)处理24小时,加或不加汉黄芩素(20 μM)。通过免疫荧光检测γ-H2AX,中性彗星实验检测DNA损伤。

6

验证Sirt1/γ-H2AX通路的作用

验证汉黄芩素的保护作用是否通过Sirt1介导。

H9C2细胞用H2O2刺激,加或不加汉黄芩素、Sirt1抑制剂EX527或激动剂白藜芦醇。Western blot检测Sirt1和γ-H2AX蛋白水平。

7

验证汉黄芩素与Sirt1的直接结合

确定汉黄芩素是否直接与Sirt1蛋白相互作用。

使用生物素标记的汉黄芩素(Bio-Wog)进行亲和下拉实验,与H9C2细胞裂解液孵育,免疫印迹检测Sirt1。分子对接模拟预测结合模式和位点。

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
博来霉素(BLM)Macklin--
汉黄芩素SolarbioSW8020
杜氏改良Eagle培养基(DMEM)CORNING10-013-CV
胎牛血清(FBS)Corning35-010-CV
青霉素-链霉素Gibco15-140-122
过氧化氢----
EX527----
白藜芦醇----
Masson三色染色试剂盒SolarbioG1346
天狼星红染色试剂盒SolarbioG1472
α-SMA抗体Huabio--
Sirt1抗体Proteintech--
γ-H2AX抗体Abcamab81299
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒Beyotime BiotechC1086
γ-H2AX抗体Abcamab81299
Alexa Fluor二抗BeyotimeA0423
彗星实验试剂盒BeyotimeC2041M
生物素标记的汉黄芩素ChongqingYusi Pharmaceutical Technology--
链霉亲和素磁珠Beyotime Biotech--
细胞完全裂解液BeyotimeP0037
Sirt1抗体Proteintech13161-1-AP
γ-H2AX抗体Abcamab81299
抗活性Caspase 3抗体Biossbsm-33199m
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
α-SMA抗体HuabioET1607-53
Amersham Imager 600成像系统GE Healthcare--
ALT/AST/BUN/CK检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
TGF-β ELISA试剂盒Servicebio--
AutoDock Vina 1.2.3----
Chem3D----
PyMOL----

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
肺纤维化模型建立
小鼠品系(C57BL/6J,雄性,9-12周龄)、BLM剂量(1.5 U/kg)及给药途径(气管内)、麻醉方式(1%异氟烷)
阅读提示:Methods 2.1
汉黄芩素给药
给药剂量(50 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药频率(每2天一次)、给药起始时间(BLM后第8天)及持续时间(2周)
阅读提示:Methods 2.1
心脏功能检测
超声仪器(Vevo3100)、探头频率(40 MHz)、麻醉(1.5%异氟烷)、心率>400次/分、测量参数(EF、FS、LVIDs、LVIDd)
阅读提示:Methods 2.2
细胞处理
细胞系(H9C2)、培养条件(DMEM+10% FBS)、刺激物及其浓度和时间(CoCl2 200 μM,H2O2 200 μM,24小时)、药物处理(汉黄芩素20 μM,EX527 10 μM,白藜芦醇30 μM)
阅读提示:Methods 2.5, 3.6
DNA损伤检测
免疫荧光(γ-H2AX抗体)、彗星实验(中性,电泳条件:1 V/cm,20分钟)
阅读提示:Methods 2.6, 2.7