人参和红景天成分通过SIRT1/3-PGC-1α-NRF2通路调节线粒体自噬以改善心肌缺血再灌注损伤

Components of Panax ginseng and Rhodiola rosea regulate mitophagy via the SIRT1/3-PGC-1α-NRF2 pathway to improve myocardial ischemia-reperfusion injury.

作者信息Ming Yao, Xiaoli Wang, Hongyu Wei, Lisha Wang, Dongze Zhang, Zheng Liang, Rong He, Yuan He, Lihong Jiang, Yingzi Cui
PMID41727552
发布时间2026-02-17
DOI10.3389/fphar.2026.1716078

实验完整度

研究包含体内大鼠MIRI模型和体外H9c2细胞H/R模型,并采用siRNA敲除进行功能验证,涵盖形态学、氧化应激、线粒体功能及蛋白表达等多层面检测。

主要模型

大鼠心肌缺血再灌注(MIRI)模型 H9c2心肌细胞缺氧/复氧(H/R)模型

重点核对

Rg1和Sal的给药剂量:Rg1为20 mg/kg(体内)和100 µM(体外),Sal为40 mg/kg(体内)和25 µM(体外) MIRI模型建立:左前降支结扎30分钟再灌注120分钟 H/R模型建立:缺氧4小时复氧2小时 siRNA敲除效率:siSIRT1#3和siSIRT3#2用于机制验证 自噬抑制对照:3-MA(体内15 mg/kg,体外5 mmol/L)

摘要

Introduction: The combination of ginsenoside Rg1 and salidroside (PRC) exhibits cardioprotective potential against myocardial ischemia-reperfusion injury (MIRI), yet its underlying mechanism remains unclear.Materials and Methods: An in vivo rat model of MIRI and an in vitro H/R model using H9c2 cardiomyocyte were established. PRC was administered, and its effects on myocardial injury, oxidative stress, mitochondrial function, and endothelial markers were evaluated. Key proteins in the SIRT1/3-PGC-1α-NRF2 pathway and mitophagy (Beclin 1, p62, PINK1, Parkin, TOM20) were analyzed by Western blot. The functional necessity of SIRT1/3 was validated using siRNA knockdown.Results: PRC reduced infarct size, ameliorated mitochondrial ultrastructure, and attenuated oxidative stress in vivo. In vitro, PRC enhanced cell viability, restored ATP and mitochondrial membrane potential, and suppressed ROS production ROS. Mechanistically, PRC activated the SIRT1/3-PGC-1α-NRF2 axis, normalized PINK1/Parkin expression, preserved mitochondrial content (indicated by restored TOM20 levels), and inhibited excessive autophagy (evidenced by downregulated Beclin1 and upregulated p62). Notably, silencing SIRT1 or SIRT3 abolished these protective effects, confirming their essential upstream regulatory roles.Conclusion: PRC attenuates MIRI by activating the SIRT1/3-PGC-1α-NRF2 pathway to modulate PINK1/Parkin-dependent mitophagy, thereby restoring mitochondrial homeostasis. Our study elucidates a novel mechanism underlying this natural product combination and highlights the SIRT1/3 axis as a promising therapeutic target for cardioprotection.

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
人参皂苷Rg1和红景天苷组合(PRC)能否通过SIRT1/3-PGC-1α-NRF2通路调节线粒体自噬从而改善心肌缺血再灌注损伤,其机制何在?
核心机制
PRC通过激活SIRT1/3-PGC-1α-NRF2信号轴,调节PINK1/Parkin介导的线粒体自噬,抑制过度自噬,恢复线粒体稳态。
主要证据
体内大鼠MIRI模型显示PRC减少梗死面积、改善线粒体超微结构;体外H9c2细胞H/R模型显示PRC增强细胞活力、恢复ATP和线粒体膜电位、抑制ROS;Western blot显示PRC上调SIRT1/3-PGC-1α-NRF2通路蛋白,下调Beclin1、PINK1、Parkin,上调p62、TOM20;siRNA敲低SIRT1或SIRT3消除这些保护效应。
研究意义
该研究阐明了天然产物组合PRC保护心脏的新机制,并提示SIRT1/3轴作为心脏保护治疗靶点的潜力。

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MIRI大鼠模型并评估PRC对心肌损伤的影响

评估PRC对心肌缺血再灌注损伤的保护作用。

SD大鼠随机分为假手术组、MIRI组、Rg1组、Sal组、PRC组和3-MA组,腹腔注射药物14天后结扎左前降支30分钟再灌注120分钟。TTC染色检测梗死面积,HE染色观察心肌形态,透射电镜观察线粒体超微结构。

2

建立H9c2细胞H/R模型并评估PRC的细胞保护作用

在体外验证PRC对心肌细胞损伤的保护作用。

H9c2细胞使用缺氧/复氧模型模拟MIRI,检测细胞活力、LDH释放、氧化应激指标(ROS、MDA、SOD)和线粒体功能(ATP、线粒体膜电位)。

3

Western blot检测SIRT1/3-PGC-1α-NRF2通路及自噬相关蛋白

探究PRC对SIRT1/3-PGC-1α-NRF2通路及自噬/线粒体自噬蛋白表达的影响。

提取心肌组织和H9c2细胞蛋白,Western blot检测SIRT1、SIRT3、PGC-1α、NRF2、Beclin1、p62、PINK1、Parkin、TOM20。

4

siRNA敲低SIRT1/3验证其必要性

验证SIRT1和SIRT3在PRC保护作用中的功能必要性。

使用特异性siRNA敲低H9c2细胞中SIRT1或SIRT3,然后进行H/R处理和PRC干预,检测细胞ROS、线粒体膜电位以及通路蛋白和自噬蛋白表达。

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
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific11965092
无糖DMEM培养基Thermo Fisher Scientific11966025
胎牛血清Clark BioscienceFB25015
人参皂苷Rg1Alfa BiotechnologyAB1275
红景天苷Alfa BiotechnologyAB1838
3-甲基嘌呤Yuanye Bio-TechnologyS24823
二甲基亚砜SigmaD8418
2,3,5-三苯基氯化四氮唑溶液Servicebio TechnologyG1017
电镜固定液Servicebio TechnologyG1102
无蛋白快速封闭液Servicebio TechnologyG2052
TXA2 ELISA试剂盒Jiangsu Enzyme Exemption IndustryMM-0633R1
PGI2 ELISA试剂盒Jiangsu Enzyme Exemption IndustryMM-0708R1
sTM ELISA试剂盒Jiangsu Enzyme Exemption Industry20954R1
sEPCR ELISA试剂盒Jiangsu Enzyme Exemption IndustryMM-0166R1
CCK-8检测试剂盒InvigentechIV08-100
ATP检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0026
ROS检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0033S
线粒体膜电位检测试剂盒Solarbio Science & TechnologyM8650
LDH检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA020-2-2
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1-2
SOD检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1-1
预染蛋白markerProteintechPL00001
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000150
Opti-MEM培养基Thermo Fisher Scientific31085070
SIRT1抗体AffinityDF6033
SIRT3抗体Proteintech10099-1-AP
PGC-1α抗体Proteintech66369-1-lg
NRF2抗体Proteintech16396-1-AP
Beclin 1抗体Proteintech11306-1-AP
p62抗体AffinityAF5384
PINK1抗体Proteintech81991-4-RR
Parkin抗体Proteintech66674-1-Ig
TOM20抗体Proteintech80501-1-RR
β-actin抗体Proteintech66009-1-lg
HRP标记山羊抗小鼠IgG(H+L)抗体ProteintechSA00001-1
HRP标记山羊抗兔IgG(H+L)抗体ProteintechSA00001-2

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
大鼠品系、体重、性别;给药剂量和途径;缺血再灌注时间
阅读提示:见材料与方法2.2、2.3、2.4节
细胞模型建立
H9c2细胞来源;缺氧和复氧时间及气体条件;药物处理浓度
阅读提示:见材料与方法2.9、2.10节
蛋白表达检测
抗体品牌、货号、稀释比;蛋白上样量;内参选择
阅读提示:见材料与方法2.19节
功能验证
siRNA序列、转染浓度、转染时间;检测指标(ROS、MMP)的具体方法
阅读提示:见材料与方法2.18节及图14图注