麝香酮通过STAT3、MAPK和TGF-β/SMAD信号通路抑制血管紧张素II诱导的心脏肥大

Muscone inhibits angiotensin II-induced cardiac hypertrophy through the STAT3, MAPK and TGF-β/SMAD signaling pathways.

作者信息Yi-Jiang Liu, Jia-Jia Xu, Cui Yang, Yan-Lin Li, Min-Wei Chen, Shi-Xiao Liu, Xiang-Hui Zheng, Ping Luo, Rui Li, Di Xiao, Zhong-Gui Shan
PMID38158445
发布时间2023-12-29
DOI10.1007/s11033-023-08916-1

实验完整度

包含体内动物模型(C57BL/6小鼠)、体外细胞实验(H9C2和AC16),并涉及功能验证(超声心动图、组织学)、机制验证(Western blot、qRT-PCR)和分子对接。

主要模型

C57BL/6小鼠Ang II诱导的心脏肥大模型 H9C2大鼠心肌细胞 AC16人心肌细胞

重点核对

小鼠模型:6周龄雄性C57BL/6小鼠,Ang II以1.5 µg/kg/min持续泵入28天 药物处理:麝香酮(2或4 mg/kg/d)或缬沙坦(4 mg/kg/d)灌胃,每天一次 对照组:包括假手术组、溶剂对照组和阳性对照(缬沙坦) 检测指标:超声心动图参数(LVEF、LVFS、LVID、LVM)、心脏重量/胫骨长度比、组织学染色、qRT-PCR和Western blot 细胞实验:H9C2和AC16细胞,麝香酮浓度0-16 µg/ml处理24小时,CCK-8检测活力

摘要

背景 麝香酮是从麝香中提取的化学单体。尽管许多研究已经证实了麝香酮的心脏保护作用,但麝香酮对心脏肥大的影响及其潜在机制尚不清楚。本研究旨在探讨麝香酮对血管紧张素(Ang)II诱导的心脏肥大的影响。 方法与结果 在本研究中,我们首次发现麝香酮对小鼠Ang II诱导的心脏肥大和心脏损伤具有抑制作用。通过超声心动图测量分析心脏功能,并通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)、Masson三色染色和蛋白质印迹法测定心脏纤维化程度。其次,qRT-PCR实验表明,麝香酮通过减少促炎细胞因子的分泌和促进抗炎细胞因子的分泌来减轻心脏损伤。此外,蛋白质印迹分析发现,麝香酮通过抑制STAT3、MAPK和TGF-β/SMAD通路中关键蛋白的磷酸化发挥心脏保护作用。另外,CCK-8和血清生化指标测定显示,麝香酮对正常细胞和器官无显著毒性或副作用。 结论 麝香酮可以减轻Ang II诱导的心脏肥大,部分通过抑制STAT3、MAPK和TGF-β/SMAD信号通路。

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
麝香酮对血管紧张素II诱导的心脏肥大是否有抑制作用,其潜在机制是什么?
核心机制
麝香酮通过抑制STAT3、MAPK和TGF-β/SMAD信号通路的磷酸化,减轻Ang II诱导的心脏肥大、纤维化和炎症。
主要证据
在小鼠Ang II诱导的心脏肥大模型中,麝香酮显著改善心功能(LVEF、LVFS)和左心室结构,降低肥大标志物(ANP、BNP、β-MHC)和纤维化标志物(α-SMA、COL1A1、COL3A1)的表达,并抑制STAT3、ERK、JNK、P38、SMAD2和SMAD3的磷酸化。
研究意义
麝香酮可能成为治疗心脏肥大和心力衰竭的有效药物,且对正常细胞和器官无明显毒性。

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

建立动物模型和药物处理

建立Ang II诱导的小鼠心脏肥大模型,并给予不同剂量的麝香酮处理,以评估其治疗效果。

将6周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为6组,通过植入渗透泵持续输注Ang II(1.5 µg/kg/min)28天,同时每日灌胃给予麝香酮(2或4 mg/kg/d)或缬沙坦(4 mg/kg/d)。

2

评估心脏功能和形态

评估麝香酮对Ang II诱导的心脏肥大小鼠心功能和形态的改善作用。

采用超声心动图测量心功能参数(LVEF、LVFS、LVID、LVM),测量心脏重量、胫骨长度,计算HW/BW和HW/TL比值,并进行H&E染色观察心肌结构。

3

检测肥大和纤维化标志物

检测麝香酮对心脏肥大和纤维化相关基因和蛋白表达的影响。

通过qRT-PCR检测ANP、BNP、Myh7、α-MHC、α-SMA、COL1A1、COL3A1的mRNA水平;通过Western blot检测ANP、β-MHC、α-SMA、COL1A1的蛋白水平;Masson三色染色评估纤维化面积。

4

评估炎症反应

评估麝香酮对Ang II诱导的心脏炎症反应的影响。

通过qRT-PCR检测心脏组织中促炎和抗炎细胞因子的mRNA表达,包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-17、IL-18、IL-1γ、IL-4、IL-10和CCL2。

5

机制研究:分子对接和信号通路验证

预测麝香酮的潜在靶标,并验证其对STAT3、MAPK和TGF-β/SMAD信号通路的影响。

利用SwissADME预测靶蛋白,进行KEGG和GO富集分析;使用AutoDock进行分子对接;通过Western blot检测p-STAT3、p-ERK、p-JNK、p-P38、p-SMAD2、p-SMAD3等蛋白的磷酸化水平。

6

安全性评估

评估麝香酮对正常细胞和器官的毒性。

使用CCK-8检测麝香酮对H9C2和AC16细胞活力的影响;测定小鼠血清中ALT、AST、UREA、CREA-S、LDH等生化指标。

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。

验证分子表达变化
验证免疫效应
验证细胞功能变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
ALZET渗透泵ALZET2004
血管紧张素IISigma-AldrichA9525
麝香酮MedChemExpressHY-N0633
缬沙坦MedChemExpressHY-18204
Masson三色染色试剂盒南京建成D026-1-3
智能生物显微镜OLYMPUSBX53
Image-Pro Plus 6.0----
TRIzol试剂Takara--
PrimeScript反转录预混液TakaraRR036A
Fast SYBR Green预混液Thermo Fisher4385610
荧光定量PCR仪RocheLightCycler 480
RIPA裂解液碧云天--
BCA蛋白定量试剂盒碧云天--
PVDF膜碧云天--
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
ANP抗体Proteintech27426-1-AP
α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
COL1A1抗体Cell Signaling Technology72026T
β-MHC抗体Abcamab50967
STAT3抗体Cell Signaling Technology9139S
p-STAT3抗体Cell Signaling Technology9145S
ERK抗体Cell Signaling Technology4695S
p-ERK抗体Cell Signaling Technology4370S
p-P38抗体Cell Signaling Technology8242S
P38抗体Cell Signaling Technology8242S
SMAD3抗体Abclonal TechnologyA19115
p-SMAD3抗体ZEN-BIOSCIENCE380775
p-SMAD2抗体Abclonal TechnologyAP0269
SMAD2抗体Zen Bioscience200790
ECL检测试剂盒Millipore--
抗体稀释液南京建成W019-1-1
高糖DMEM培养基----
胎牛血清Zeta-LifeZ7186FBS
CCK-8检测试剂盒APExBIO TechnologyK1018
全自动生化分析仪Mindray Bio-Medical ElectronicsBS-240vet

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、性别、周龄、体重;Ang II输注浓度和速率;渗透泵型号;处理时间
阅读提示:Materials and methods: Animals and treatments
药物处理
麝香酮和缬沙坦的剂量、给药途径、给药频率、溶剂
阅读提示:Materials and methods: Animals and treatments
心功能评估
麻醉方法、超声设备及探头、测量的心功能参数
阅读提示:Materials and methods: Echocardiography measurement
组织学分析
组织固定、切片厚度、染色方法、纤维化定量方法
阅读提示:Materials and methods: Histopathological studies
qRT-PCR
RNA提取试剂、逆转录试剂、qPCR预混液、引物序列、内参基因、计算方法
阅读提示:Materials and methods: Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) and Supplementary Table S1
Western blot
裂解液、蛋白定量方法、SDS-PAGE胶浓度、转膜条件、封闭条件、一抗和二抗稀释比例、检测试剂
阅读提示:Materials and methods: Western blot
细胞实验
细胞系、培养条件、细胞接种密度、麝香酮处理浓度和时间、CCK-8检测波长
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and Cell viability assay
血清生化指标
血清采集时间、检测的指标、仪器型号
阅读提示:Materials and methods: Determination of serum biochemical indexes