叶酸通过抑制Hippo信号通路减轻高糖高脂诱导的H9C2细胞焦亡

Folic Acid Alleviates High Glucose and Fat-Induced Pyroptosis via Inhibition of the Hippo Signal Pathway on H9C2 Cells.

作者信息Lei Hong, Yingjie Zha, Chen Wang, Shigang Qiao, Jianzhong An
PMID34692767
发布时间2021-10-07
DOI10.3389/fmolb.2021.698698

实验完整度

高

包含体外细胞实验(H9C2细胞HGF模型、YAP1抑制剂和siRNA干预)、体内动物模型(HFD+STZ小鼠)及生物信息学分析,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

H9C2心肌细胞系 C57BL/6小鼠T2DM模型(高脂饮食+链脲佐菌素)

重点核对

HGF条件:30 mM葡萄糖和500 nM棕榈酸 叶酸浓度:5、50、500 nM(体外)和8 mg/kg(体内) YAP1抑制剂维替泊芬浓度:5 μM(中和叶酸保护作用) T2DM模型建立:高脂饮食(60%脂肪)联合50 mg/kg STZ腹腔注射 动物处理时间:8周,每2天灌胃叶酸或PBS

摘要

糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病患者死亡的主要原因。叶酸对糖尿病诱导的心肌细胞损伤具有保护作用。本研究旨在探讨叶酸对高糖高脂(HGF)条件下培养的心肌细胞和2型糖尿病(T2DM)小鼠的影响,并阐明其潜在机制。通过生物信息学分析,利用药物-基因相互作用数据库鉴定潜在药物。H9C2心肌细胞在含30 mM葡萄糖和500 nM棕榈酸的存在或不存在叶酸、YAP1抑制剂(维替泊芬)或YAP1 siRNA的条件下培养。使用特定试剂盒测量细胞活力和乳酸脱氢酶(LDH)释放。通过流式细胞术检测焦亡。通过ELISA测量上清液中IL-1β和IL-18的浓度。通过qRT-PCR检测NLRP3、ASC和caspase-1的mRNA水平,并通过Western blotting检测NLRP3、ASC、cleaved caspase-1(p10)、caspase-1、YAP1、p-YAP1、LATS1和p-LATS1的蛋白表达。C57BL/6小鼠喂食高脂饮食(HFD)并结合腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立T2DM模型,叶酸或PBS处理8周(口服灌胃),每4周测量血糖和体重,小鼠心脏组织用于检测焦亡和Hippo信号通路相关蛋白表达。我们在高脂饮食+链脲佐菌素小鼠的心脏组织中鉴定了427个差异表达基因,在30个最显著的DEGs中,叶酸被预测为最可能的治疗药物。叶酸通过降低Hippo通路的激活减轻了HGF诱导的体外和体内细胞损伤,表现为LDH释放减少、细胞活力增加,以及NLRP3、ASC、cleaved caspase-1、IL-1β、IL-18、p-YAP和p-LATS表达降低。维替泊芬或YAP1 siRNA通过逆转YAP1诱导的焦亡中和了叶酸的保护作用。叶酸通过下调Hippo信号通路减少NLRP3炎症小体介导的焦亡,从而有效减轻T2DM诱导的H9C2细胞和动物损伤。

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
叶酸是否能通过调控Hippo信号通路减轻高糖高脂诱导的心肌细胞焦亡,从而改善T2DM相关心肌损伤?
核心机制
叶酸通过抑制Hippo信号通路(降低YAP和LATS的磷酸化)下调NLRP3炎症小体介导的焦亡,从而保护心肌细胞。
主要证据
体外H9C2细胞实验显示叶酸降低HGF诱导的LDH释放、焦亡比例、NLRP3/ASC/cleaved caspase-1表达及IL-1β/IL-18分泌;体内HFD+STZ小鼠模型证实叶酸抑制焦亡相关蛋白和Hippo通路激活;YAP1抑制剂或siRNA逆转了叶酸的保护作用。
研究意义
研究提示叶酸可能成为改善T2DM心血管并发症的潜在治疗策略,但需临床研究验证。

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

生物信息学分析

从GEO数据集中识别糖尿病心肌病的差异表达基因,并预测潜在治疗药物。

下载GSE99411数据集的基因表达谱,使用Limma包筛选DEGs(|log2FC|>1,p<0.05),并通过DGIdb数据库分析药物-基因相互作用。

2

体外细胞培养与处理

评估叶酸对HGF条件下H9C2细胞活力、焦亡及Hippo通路的影响。

H9C2细胞分为对照组(NG)、高糖高脂组(HGF)、HGF加不同浓度叶酸(5、50、500 nM)组,检测细胞活力、LDH释放、焦亡比例及蛋白表达。

3

YAP1功能干预

验证叶酸的保护作用是否依赖于YAP1。

使用YAP1抑制剂维替泊芬或YAP1 siRNA处理H9C2细胞,观察对焦亡相关蛋白和细胞活力的影响。

4

体内动物模型验证

验证叶酸在T2DM小鼠模型中对心肌焦亡和Hippo通路的影响。

建立HFD+STZ诱导的T2DM小鼠模型,分组为对照组、HFD+STZ组、HFD+STZ+叶酸组,灌胃处理8周,检测血糖、体重及心脏组织蛋白表达。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清Gbico--
青霉素-链霉素Beyotime Biotechnology--
棕榈酸----
叶酸Sigma59303
CCK-8试剂Dojindo Laboratories--
LDH检测试剂盒Jian-cheng--
FAM-FLICA Caspase-1试剂盒ImmunoChemistry Technologies9161
Annexin V-PE/7-ADDeBioscience559763
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜----
NLRP3抗体abcamab263899
ASC抗体abcamab180799
半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1抗体ImmunowayYT5743
cleaved caspase-1抗体abcamab179515
YAP1抗体proteintech66900-1-Ig
磷酸化YAP1 (Ser127)抗体Cell Signaling Technology13008s
LATS1抗体proteintech17049-1-AP
磷酸化LATS1 (Thr1079/1041)抗体immunowayYP1222
α-微管蛋白抗体abcamab176560
增强化学发光试剂biosharpBL520A
人IL-1β ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
人IL-18 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
链脲佐菌素Sigma18883664

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
生物信息学分析
数据集来源、DEG筛选标准(|log2FC|>1, p<0.05)、DGIdb相互作用评分阈值(>20)
阅读提示:Methods: Data Preprocessing and Identification of DEGs; Drug-Gene Interaction
体外细胞培养与处理
细胞系(H9C2)、培养基(DMEM+10%FBS)、高糖高脂浓度(30 mM葡萄糖+500 nM棕榈酸)、叶酸浓度(5-500 nM)、处理时间(48小时)
阅读提示:Methods: Cell Culture
细胞活力与毒性检测
细胞接种密度(5000细胞/孔)、CCK-8试剂、孵育时间(2小时)、OD450测量
阅读提示:Methods: CCK-8 Assay
焦亡检测
FAM-FLICA Caspase-1试剂盒、PI染色、Annexin V/7-AAD staining、流式细胞仪
阅读提示:Methods: Flow Cytometry Assay
Western blot
抗体列表及稀释比例、蛋白上样量(未明确)、转膜条件(未明确)、封闭条件(5%脱脂牛奶,1.5小时)
阅读提示:Methods: Western Blotting
YAP1功能干预
维替泊芬浓度(5 μM)、YAP1 siRNA序列(未明确)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、转染时间(48小时)
阅读提示:Methods: RNA Interference; Figure 5, 6 legends
动物模型
小鼠品系(C57BL/6,雄性)、高脂饮食成分(脂肪60%)、STZ剂量(50 mg/kg)、叶酸剂量(8 mg/kg,灌胃)、给药频率(每2天)、处理时间(8周)、每组样本量(n=6)
阅读提示:Methods: Animals
统计分析
数据表示方式(mean±SD)、统计方法(one-way ANOVA, two-way ANOVA, Tukey's post-hoc)、显著性水平(p<0.05)
阅读提示:Methods: Statistical Analysis