磷酸化CPI-17和MLC2作为冠状动脉痉挛致心源性猝死的生物标志物

Phosphorylated CPI-17 and MLC2 as Biomarkers of Coronary Artery Spasm-Induced Sudden Cardiac Death.

作者信息Yiming Dong, Jianfeng Wang, Chenteng Yang, Junxia Bao, Xia Liu, Hao Chen, Xiaojing Zhang, Weibo Shi, Lihua Zhang, Qian Qi, Yingmin Li, Songjun Wang, Rufei Ma, Bin Cong, Guozhong Zhang
PMID38474189
发布时间2024-03-03
DOI10.3390/ijms25052941

实验完整度

包含大鼠CAS模型、hCASMC体外模型、PKC抑制剂干预验证及人体尸检冠状动脉组织验证等多个独立证据层级,并明确包含功能验证和机制验证。

主要模型

Sprague-Dawley (SD) 大鼠冠状动脉痉挛模型 人冠状动脉平滑肌细胞 (hCASMC) 收缩模型 疑似CAS致心源性猝死死者冠状动脉组织

重点核对

大鼠CAS模型:尾静脉注射垂体后叶素(1.7 U/kg) hCASMC处理:Ang II浓度0.1 μM/mL,处理时间30分钟 PKC抑制剂:GF-109203X(5 μM)和calphostin C(3 μM)处理1小时 人体组织:3例疑似CAS死亡和3例非心脏死亡对照 统计:每组n=5或n=6,p<0.05为显著

摘要

冠状动脉痉挛(CAS)在各种缺血性心脏病的发病机制中起重要作用,并逐渐成为危及生命的心律失常的常见原因。CAS的具体分子机制尚未完全阐明,也没有针对该疾病的具体诊断标志物。因此,本研究旨在探讨CAS的具体分子机制,并筛选潜在的诊断标志物。为此,我们成功构建了大鼠CAS模型,并实现了人冠状动脉平滑肌细胞(hCASMC)收缩模型的体外培养。在体内和体外研究了蛋白激酶C(PKC)通过C激酶增强的蛋白磷酸酶1抑制剂17 kDa(CPI-17)/肌球蛋白II调节轻链(MLC2)通路调节CAS的可能分子机制,以筛选CAS的潜在分子标志物。我们进行了苏木精和伊红染色、心肌酶谱和透射电子显微镜,以确定CAS大鼠的心肌和冠状动脉损伤。然后,通过免疫组织化学染色、免疫荧光染色和Western blotting,我们进一步证明了PKC通过CPI-17/MLC2通路调节CAS的潜在分子机制。结果显示,CAS大鼠冠状动脉中发生PKCα膜转位。CPI-17/MLC2信号在经历CAS的冠状动脉中被显著激活。此外,用血管紧张素II(Ang II)体外处理hCASMCs增加了PKCα膜转位,同时持续激活CPI-17/MLC2信号。相反,PKC的特异性抑制剂GF-109203X和calphostin C使CPI-17/MLC2信号失活。我们还收集了疑似死于CAS的死者冠状动脉组织,并测量了其磷酸化CPI-17(p-CPI-17)和MLC2(p-MLC2)的水平。在这些受试者的组织中,p-CPI-17和p-MLC2的免疫组织化学染色呈阳性。这些发现表明,PKCα通过CPI-17/MLC2通路诱导CAS;因此,p-CPI-17和p-MLC2可作为CAS的潜在标志物。我们的数据提供了新的证据,表明针对PKC或CPI-17/MLC2信号的治疗策略可能有望治疗CAS。

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
冠状动脉痉挛(CAS)的具体分子机制是什么?哪些分子可以作为诊断CAS的潜在生物标志物?
核心机制
PKCα通过CPI-17/MLC2信号通路诱导冠状动脉痉挛。PKCα在激活后从细胞质转位至细胞膜,促进CPI-17磷酸化,进而促进MLC2磷酸化,导致冠状动脉平滑肌收缩。
主要证据
在CAS大鼠模型和hCASMC收缩模型中,PKCα发生膜转位,CPI-17和MLC2磷酸化水平升高;PKC抑制剂可降低CPI-17和MLC2磷酸化水平;在疑似CAS死亡患者冠状动脉组织中,p-CPI-17和p-MLC2免疫组化染色阳性。
研究意义
p-CPI-17和p-MLC2可作为CAS的潜在分子标志物,用于法医学死后诊断;针对PKC或CPI-17/MLC2信号的治疗策略可能成为CAS的治疗方向。

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

构建大鼠CAS模型并评估心肌和冠状动脉损伤

建立CAS动物模型,并通过心电图和心肌酶学及形态学观察确认模型成功与损伤情况。

通过尾静脉注射垂体后叶素(Pit)建立CAS大鼠模型,记录心电图S-T段变化,检测血清心肌酶(CK、CK-MB、LDH、LDH1),进行H&E染色和透射电子显微镜观察心肌和冠状动脉形态学变化。

2

体外培养hCASMC并建立收缩模型

验证Ang II能否诱导hCASMC收缩并建立体外收缩模型。

使用不同浓度和时间点的Ang II处理hCASMCs,通过免疫荧光检测p-MLC2水平以评估细胞收缩活性。

3

检测CAS大鼠冠状动脉中CPI-17和MLC2磷酸化水平

验证CAS是否导致大鼠冠状动脉中p-CPI-17和p-MLC2水平升高。

采用免疫组织化学(IHC)、免疫荧光(IF)和Western blot检测大鼠冠状动脉中p-CPI-17和p-MLC2的表达。

4

检测PKC亚型转位和活性

确定参与CAS的PKC亚型并检测其激活情况。

通过Western blot和免疫荧光检测CAS大鼠冠状动脉和hCASMC中PKCα、PKCδ、PKCε的分布变化。

5

PKC抑制剂干预验证信号通路

验证PKC是否通过CPI-17/MLC2通路介导CAS。

使用PKC抑制剂GF-109203X和calphostin C预处理hCASMCs,再给予Ang II刺激,检测PKCα转位和p-CPI-17、p-MLC2水平的变化。

6

人体冠状动脉组织验证

验证p-CPI-17和p-MLC2在疑似CAS死亡患者冠状动脉组织中的表达,以评估其作为法医诊断标志物的潜力。

收集疑似CAS致心源性猝死和非心脏死亡死者的左前降支冠状动脉组织,通过免疫组化检测p-CPI-17和p-MLC2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
垂体后叶素----
血管紧张素IIMCEHY-13948
GF-109203XMCEHY-13867
Calphostin CCayman121263-19-2
人冠状动脉平滑肌细胞ProcellCP-H167
抗p-CPI-17抗体Affinity BiosciencesAF3473
抗p-MLC2抗体Cell Signaling Technology3671
Dylight-647荧光二抗Abcamab150079
Dylight-488荧光二抗Abcamab150077
含DAPI的抗荧光淬灭封片剂SouthernBiotech0100-20
RIPA裂解液Solarbio--
蛋白酶抑制剂混合物Report biotechRW0102
磷酸酶抑制剂混合物Report biotechRW0103
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
10% SDS-PAGE凝胶SevenSW155-02
12% SDS-PAGE凝胶SevenSW156-02
牛血清白蛋白Biofroxx4240 GR
质膜蛋白分离试剂盒Invent BiotechnologiesSM-005
全自动生化分析仪Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd.Chemray 240

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
构建大鼠CAS模型
大鼠品系、体重、性别、饲养环境、麻醉方法(2%戊巴比妥钠0.3 mL/100g腹腔注射)、垂体后叶素剂量(1.7 U/kg)、给药途径(尾静脉注射)、心电图监测时间点(0、2、10、30分钟)、对照组设置、每组样本量(n=5或n=6)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.2和4.3,以及Figure 1图注
hCASMC培养和收缩模型
细胞系来源和货号、培养基(hCASMCs complete medium)、细胞培养条件(37°C,5% CO2)、血清饥饿时间(30分钟)、Ang II浓度(0.1 μM)、处理时间(30分钟)、细胞分组、每组样本量(n=5)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.5,以及Figure 2图注
PKC抑制剂处理
GF-109203X浓度(5 μM)、calphostin C浓度(3 μM)、处理时间(1小时)、Ang II刺激顺序和浓度(0.1 μM)、对照组设置。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.5
免疫组化检测
组织切片厚度(5 μm)、抗原修复方法(微波)、封闭条件(山羊血清37°C 40分钟)、一抗孵育条件(4°C过夜)、一抗稀释比例(p-CPI-17 1:100, p-MLC2 1:50)、二抗孵育条件(37°C 40分钟)、显色方法(DAB)、复染(苏木素)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.8,以及Figure 3、4、8图注
免疫荧光和共聚焦显微镜
一抗稀释比例、荧光二抗稀释比例(1:200)、封片剂(含DAPI)、显微镜型号(Leica TCS SP8)、图像分析软件(ImageJ)及荧光强度定量方法。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.9和4.10,以及Figure 6、7图注
Western blot
蛋白提取方法(RIPA缓冲液)、离心条件(10,000 rpm 15分钟, 4°C)、蛋白定量(BCA)、SDS-PAGE凝胶浓度(10%或12%)、转膜条件(PVDF膜)、封闭液(5% BSA in TBST)、一抗孵育条件(4°C过夜)、二抗稀释比例(1:10,000)、内参蛋白(GAPDH或ATP1α1)。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.11
人体组织验证
样本来源(法医鉴定中心)、分组(疑似CAS死亡和对照各3例)、组织类型(左前降支冠状动脉)、固定方式、切片厚度、免疫组化检测指标(p-CPI-17和p-MLC2)及定量方法。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.1,以及Figure 8图注