漆黄素通过抑制脂肪酸氧化和抑制蛋白激酶R保护链脲佐菌素诱导的大鼠糖尿病心肌病

Fisetin protects against streptozotocin-induced diabetic cardiomyopathy in rats by suppressing fatty acid oxidation and inhibiting protein kinase R.

作者信息Jozaa Z ALTamimi, Mona N BinMowyna, Nora A AlFaris, Reham I Alagal, Attalla F El-Kott, Ammar M Al-Farga
PMID33603537
发布时间2021-01
DOI10.1016/j.jsps.2020.12.003

实验完整度

包含大鼠体内模型、离体心肌细胞培养及siRNA敲低验证,涵盖功能、代谢、组织学、分子机制等多层级证据。

主要模型

雄性Wistar大鼠,链脲佐菌素诱导的1型糖尿病心肌病模型 成年大鼠左心室心肌细胞原代培养

重点核对

T1DM诱导:STZ 65 mg/kg腹腔注射,血糖>300 mg/kg 漆黄素给药:2.5 mg/kg口服,每日一次,持续8周 心肌细胞处理:低糖(5 μM)和高糖(25 μM)培养基,漆黄素20 μM处理24小时 p67 siRNA转染:10 μM siRNA,转染试剂孵育6小时

摘要

本研究探讨了漆黄素对大鼠链脲佐菌素诱导的糖尿病心肌病(DC)的保护作用是否涉及调节心脏代谢和抑制蛋白激酶R(PKR)。雄性大鼠分为(每组12只):对照组(非糖尿病)、对照+漆黄素组、T1DM组和T1DM+漆黄素组。漆黄素以2.5 mg/kg的最终剂量口服给药,持续12周。在T1DM诱导的大鼠中,漆黄素防止了心脏和最终体重的减轻,降低了循环中肌钙蛋白I和肌酸激酶-MB(CK-MB)的水平,增加了空腹胰岛素水平,并改善了心室收缩和舒张功能。它还保留了心肌细胞的结构,减少了氧化应激、纤维化、转化生长因子-β1(TGF-β1)、胶原酶1A、caspase-3的蛋白水平,以及JNK、p53和p38 MAPK的活化。在对照组和糖尿病大鼠中,漆黄素减弱了空腹高血糖、口服和胰岛素耐量试验后血糖水平的升高以及HOMA-IR。它还通过增加丙酮酸脱氢酶(PDH)、磷酸果糖激酶(PFK)的活性以及PPAR-α的蛋白水平来增加心脏葡萄糖氧化,并通过抑制NF-κB来抑制心脏炎症。这些效应与PKR活性的降低以及随后真核起始因子2(eIF2)活性的增加相关,同时p67(PKR的细胞抑制剂)的蛋白水平平行增加。在培养的心肌细胞中,漆黄素以剂量依赖的方式阻止了高糖(HG)诱导的PKR活化和p67的减少。然而,在p67-siRNA处理的LG和HG心肌细胞中,漆黄素对PKR的作用减弱。总之,漆黄素通过改善心脏葡萄糖代谢和抑制PKR保护大鼠免受DC的损害。

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
漆黄素对链脲佐菌素诱导的大鼠糖尿病心肌病的保护作用是否通过调节心脏代谢和抑制蛋白激酶R介导?
核心机制
漆黄素通过上调MetAP2(p67)抑制PKR活化,从而减轻炎症、凋亡和氧化应激,同时改善心脏葡萄糖代谢并抑制脂肪酸氧化。
主要证据
在T1DM大鼠中,漆黄素改善心脏功能、降低心肌损伤标志物、减少氧化应激和纤维化;在培养心肌细胞中,漆黄素剂量依赖性抑制高糖诱导的PKR活化和p67下调,而p67 siRNA敲低则消除其作用。
研究意义
该研究揭示漆黄素通过p67介导的PKR抑制发挥心脏保护作用,为糖尿病心肌病的治疗提供潜在靶点。

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1型糖尿病心肌病大鼠模型

模拟临床T1DM相关心肌病,验证模型成功。

雄性Wistar大鼠腹腔注射链脲佐菌素(STZ)65 mg/kg诱导T1DM,血糖>300 mg/dl确认造模成功。

2

漆黄素干预及功能评估

评估漆黄素对糖尿病大鼠心脏功能和糖代谢的影响。

糖尿病大鼠口服漆黄素2.5 mg/kg 8周,检测超声心动图、血糖、胰岛素、OGTT/IPITT等。

3

组织学及生化分析

评估心脏结构损伤、氧化应激、炎症和纤维化标志物。

采集心脏组织,进行HE、Masson染色、TEM观察超微结构;测定ROS、MDA、GSH、SOD、Troponin-I、CK-MB等。

4

代谢酶活性检测

检测漆黄素对心脏葡萄糖和脂肪酸氧化相关酶的影响。

检测PDH、PFK、MCAD活性及PPAR-α蛋白水平。

5

PKR通路蛋白表达分析

验证漆黄素对PKR及其调控蛋白的影响。

Western blot检测PKR、p-PKR、p-eIF2、p67、p58IPK、PACT蛋白水平。

6

体外心肌细胞实验

验证漆黄素对高糖诱导心肌细胞损伤的保护作用及机制。

培养原代心肌细胞,高糖(HG)处理,漆黄素干预,检测细胞存活、凋亡及PKR/p67表达;siRNA敲低p67后观察。

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
链脲佐菌素Sigma Aldrich572201
柠檬酸盐缓冲液Sigma AldrichS0130
漆黄素Abcamab142429
二甲基亚砜Sigma Aldrich276855
肌钙蛋白I ELISA试剂盒BioVisionE4737
肌酸激酶-MB ELISA试剂盒BioVisionE4608
谷胱甘肽检测试剂盒BioVisionK454
白细胞介素-6 ELISA试剂盒BioVisionK4145
超氧化物歧化酶检测试剂盒BioVisionE458
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒BioVisionK1052
活性氧检测试剂盒ElabscienceE-BC-K138-F
PKR ELISA试剂盒Lifespan BioScienceLS-F16140
NF-κB p65 ELISA试剂盒Active Motif40596
DMEM培养基----
胎牛血清----
p67 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-61024
对照siRNASanta Cruz Biotechnologysc-37007
siRNA稀释缓冲液Santa Cruz Biotechnologysc-29527
转染试剂Santa Cruz Biotechnologysc-29528
转染培养基Santa Cruz Biotechnologysc-36868
CCK-8试剂盒DojindoCK04-13
单链DNA ELISA试剂盒MilliporeAPT225
RIPA裂解液ThermoFisher Scientific20012043
蛋白酶抑制剂ThermoFisher ScientificA32965
BCA蛋白定量试剂盒ThermoFisher Scientific23200
SDS-PAGE上样缓冲液MyBioSourceMBS176755
PKR抗体Cell Signaling Technology3072
磷酸化PKR抗体Cell Signaling Technology3075
磷酸化eIF2α抗体Cell Signaling Technology3398
JNK抗体Cell Signaling Technology9252
磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology9255
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology6956
p38 MAPK抗体Cell Signaling Technology8960
磷酸化p38 MAPK抗体Cell Signaling Technology4511
p53抗体Cell Signaling Technology--
裂解的caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
Lamin A抗体Cell Signaling Technology86846
β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
MetAP2 (p67)抗体Cell Signaling Technology11833
p58IPK抗体Cell Signaling Technology2940
PACT抗体Santa Cruz Biotechnologysc-377103
PPAR-α抗体Santa Cruz Biotechnologysc-398394
ECL底物ThermoFisher Scientific32109
Masson三色染色----
透射电子显微镜HitachiHF3300

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
动物模型诱导
STZ剂量:65 mg/kg;诱导后血糖>300 mg/dl;溶剂为0.05 M柠檬酸盐缓冲液(pH 4.5)
阅读提示:见Methods 2.2
药物干预
漆黄素剂量:2.5 mg/kg口服,每日一次,持续8周;溶剂为0.1% DMSO
阅读提示:见Methods 2.3
心肌细胞培养
细胞密度:4×10^5;培养基:DMEM含10% FBS;低糖5 μM和高糖25 μM;处理时间24小时
阅读提示:见Methods 2.8.1和2.8.3
siRNA转染
siRNA浓度:10 μM;转染试剂用量:6 μl;孵育时间:6小时
阅读提示:见Methods 2.8.2
统计分析
样本量:体内每组12只,体外每组3次重复;统计方法:双因素方差分析,Tukey事后检验
阅读提示:见Methods 2.9