SLC31A1敲低通过调节铜代谢减轻心肌梗死后心力衰竭

SLC31A1 knockdown mitigates post-MI heart failure via regulation of copper metabolism.

作者信息Qi Wei, Huanyu Zhou, Jie Sun, Ling Qin
PMID41808820
发布时间2026-02-23
DOI10.3389/fimmu.2026.1707203

实验完整度

研究包含体内小鼠模型(LAD结扎、sh-SLC31A1、ATTM、尼日利亚霉素处理)和体外细胞模型(RAW264.7缺氧、si-SLC31A1、共培养、MCC950),并进行功能验证和机制验证(NLRP3/HMGB1通路)。

主要模型

C57BL/6J小鼠心肌梗死后心力衰竭模型 RAW264.7巨噬细胞缺氧模型 RAW264.7与心肌细胞共培养模型

重点核对

小鼠LAD结扎模型建立,Sham和AMI组对照 sh-SLC31A1和sh-NC的腺相关病毒载体注射,剂量为1×10^12 vg/mL ATTM给药剂量:10 mg/kg(灌胃),尼日利亚霉素剂量:1 mg/kg(腹腔注射) RAW264.7细胞缺氧条件:1% O2,24小时 si-SLC31A1转染浓度:100 nM

摘要

铜过载导致的铜死亡是心血管疾病(尤其是急性心肌梗死(AMI)后心力衰竭(HF))进展的一个促成因素。溶质载体家族31成员1(SLC31A1)是负责细胞内Cu2+摄取的主要Cu2+转运体。在本研究中,我们探讨了SLC31A1在AMI后HF中的作用和详细机制。方法:结扎小鼠左前降支冠状动脉以产生AMI后HF体内模型。这些小鼠接受靶向SLC31A1的短发夹RNA、铜螯合剂ATTM和NLRP3激动剂尼日利亚霉素处理,以阐明SLC31A1在AMI后HF中的作用机制。此外,在巨噬细胞RAW264.7中诱导体外缺氧模型,然后用靶向SLC31A1的小干扰RNA、ATTM和尼日利亚霉素处理,随后与心肌细胞共培养,以在体外验证SLC31A1的机制。结果:SLC31A1在AMI后HF小鼠的巨噬细胞中上调,而其敲低可防止心肌细胞凋亡和AMI后HF。机制上,SLC31A1敲低调节铜代谢失衡以减少巨噬细胞铜死亡和HMGB1释放,减轻炎症反应和由此产生的心肌细胞凋亡。这可以通过NLRP3炎症小体失活来解释。同时,ATTM减少巨噬细胞铜死亡和心肌细胞凋亡。这些结果在体外研究中得到再现。值得注意的是,体内NLRP3/HMGB1激活部分消除了SLC31A1敲低诱导的巨噬细胞铜死亡和心肌细胞凋亡的减轻。讨论:SLC31A1通过激活NLRP3/HMGB1依赖性巨噬细胞铜死亡在AMI后HF中发挥促病作用,有望成为HF的潜在生物标志物。

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
SLC31A1在急性心肌梗死后心力衰竭中的作用及其潜在机制是什么?
核心机制
SLC31A1通过激活NLRP3/HMGB1通路介导巨噬细胞铜死亡,促进HMGB1释放和炎症反应,进而导致心肌细胞凋亡和心力衰竭。
主要证据
体内小鼠模型和体外RAW264.7细胞模型实验显示,SLC31A1敲低或ATTM处理降低巨噬细胞铜死亡和心肌细胞凋亡,而NLRP3激动剂尼日利亚霉素逆转这些效应。
研究意义
SLC31A1/NLRP3/HMGB1信号轴可能成为未来临床管理AMI后HF和其他致死性心血管疾病的新型治疗靶点。

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AMI后HF小鼠模型并验证心脏功能损伤

构建心肌梗死后心力衰竭模型并评估其心脏功能、梗死面积和心肌细胞凋亡情况。

通过结扎C57BL/6J小鼠左前降支冠状动脉建立AMI后HF模型,采用超声心动图检测LVEF和LVEDP,ELISA检测血清NT-proBNP,TTC染色评估梗死面积,TUNEL染色检测心肌细胞凋亡。

2

检测巨噬细胞SLC31A1表达及铜代谢相关指标

评估SLC31A1在HF巨噬细胞中的表达以及铜代谢、线粒体损伤和炎症因子的变化。

从血液中分选巨噬细胞(F4/80+/CD11b+),通过RT-qPCR和Western blot检测SLC31A1表达;检测Cu2+含量、ATP含量、SDH活性、FDX1和DLAT蛋白水平,TEM观察线粒体损伤,ELISA检测血清HMGB1、IL-1β和TNF-α。

3

体内验证SLC31A1敲低和ATTM的作用

探究SLC31A1敲低或铜螯合剂ATTM对巨噬细胞铜死亡、炎症和心功能的影响。

对AMI小鼠注射sh-SLC31A1或给予ATTM处理,评估巨噬细胞铜死亡相关指标、血清炎症因子、心功能和心肌细胞凋亡。

4

体外缺氧巨噬细胞模型验证SLC31A1和ATTM的作用

在体外验证SLC31A1敲低或ATTM对缺氧诱导的巨噬细胞铜死亡和炎症反应的影响。

RAW264.7细胞在1% O2条件下培养24小时建立缺氧模型,然后用si-SLC31A1转染或ATTM处理,检测细胞活力、铜死亡相关指标、炎症因子和SLC31A1表达。

5

验证NLRP3/HMGB1通路在SLC31A1介导的效应中的作用

确定SLC31A1是否通过调控NLRP3炎症小体影响巨噬细胞铜死亡和心肌细胞损伤。

在缺氧RAW264.7细胞中,使用NLRP3激动剂尼日利亚霉素和抑制剂MCC950处理,评估NLRP3、cleaved caspase-1和ASC的表达,以及铜死亡和炎症因子水平;并通过共培养实验评估心肌细胞凋亡。

6

体内验证NLRP3激活对SLC31A1敲低保护作用的影响

在动物模型中验证NLRP3激活是否部分抵消SLC31A1敲低对巨噬细胞铜死亡和心肌细胞凋亡的改善作用。

对AMI+sh-SLC31A1小鼠给予尼日利亚霉素处理,检测巨噬细胞中NLRP3通路蛋白、铜死亡指标、血清炎症因子、心脏功能和心肌细胞凋亡。

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
尼日利亚霉素MedChem ExpressHY-127019
四硫代钼酸铵MedChem ExpressHY-W076067
RAW264.7细胞系PricellaCL-0190
小鼠心肌细胞PricellaCP-M073
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂BeyotimeP1005
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
PVDF膜----
增强化学发光试剂BeyotimeP0018S
山羊抗兔IgG二抗Abcamab6721
抗SLC31A1抗体Abcamab317432
抗FDX1抗体Proteintech12592-1-AP
抗DLAT抗体Proteintech83654-3-RR
抗NLRP3抗体Proteintech30109-1-AP
抗cleaved caspase-1抗体Proteintech22915-1-AP
抗ASC抗体Proteintech10500-1-AP
抗cleaved caspase-3抗体CST#9664
抗Bax抗体Proteintech50599-2-Ig
抗Bcl-2抗体Proteintech26593-1-AP
抗β-actin抗体Abcamab8226
F4/80抗体ElabscienceE-AB-F0995E
CD11b抗体ElabscienceE-AB-F1081C
尼日利亚霉素MedChem ExpressHY-127019
MCC950----
总RNA提取试剂盒Invitrogen--
NovoScript Plus全合一第一链cDNA合成SuperMixAbsinabs60076
NovoStart SYBR高灵敏度qPCR SuperMixAbsinabs60086
Cu2+检测试剂盒ElabscienceE-BC-K300-M
ATP检测试剂盒ElabscienceE-BC-K774-M
SDH检测试剂盒ElabscienceE-BC-K649-M
LDH检测试剂盒ElabscienceE-BC-K771-M
NT-proBNP ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0834
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
HMGB1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0676
Annexin-V-FITC/PI双染凋亡检测试剂盒BeyotimeC1062M
JEM-F200透射电子显微镜JEOL--
Transwell小室BeyotimeFTW001
胰蛋白酶ElabscienceE-EL-SR001
RPMI-1640培养基PricellaCM-0190
DMEM培养基PricellaCM-M073
β-actin抗体Abcamab8226

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
C57BL/6J小鼠(6-8周龄,22±2 g,雌雄各半),LAD结扎手术,术后护理(buprenorphine给药)
阅读提示:Materials and methods: Establishment of the post-AMI HF mouse model
动物分组和处理
分组:Sham, AMI, AMI+sh-NC, AMI+sh-SLC31A1, AMI+NS, AMI+ATTM, AMI+sh-SLC31A1+Vehicle, AMI+sh-SLC31A1+Nigericin;每组n=12;sh-SLC31A1剂量:1×10^12 vg/mL,尾静脉注射;ATTM剂量:10 mg/kg,灌胃,每日一次,共3天;尼日利亚霉素剂量:1 mg/kg,腹腔注射
阅读提示:Materials and methods: Establishment of the post-AMI HF mouse model
细胞培养和处理
RAW264.7和心肌细胞培养条件(37°C,5% CO2),缺氧条件(1% O2,24 h),si-SLC31A1浓度(100 nM),ATTM浓度(10 μM),尼日利亚霉素浓度(10 μM),MCC950浓度(5 μM),共培养条件(Transwell 0.4 μm,24 h)
阅读提示:Materials and methods: Cell treatment and grouping
分子检测
RT-qPCR引物序列(SLC31A1, NLRP3, β-actin),Western blot抗体及稀释比例,ELISA试剂盒
阅读提示:Materials and methods: RT-qPCR, Western blot, ELISA
功能检测
CCK-8检测细胞活力,流式细胞术检测凋亡,TTC染色定量梗死面积,TUNEL染色检测凋亡,超声心动图检测心功能
阅读提示:Materials and methods: CCK-8 assay, Flow cytometry, TTC staining, TUNEL staining, Echocardiography