CU06-1004通过抑制心肌缺血再灌注损伤中的水肿和炎症增强血管完整性并改善心脏重构

CU06-1004 enhances vascular integrity and improves cardiac remodeling by suppressing edema and inflammation in myocardial ischemia-reperfusion injury.

作者信息Haiying Zhang, Hyeok Kim, Bong Woo Park, Minyoung Noh, Yeomyeong Kim, Jeongeun Park, Jae-Hyun Park, Jin-Ju Kim, Woo-Sup Sim, Kiwon Ban, Hun-Jun Park, Young-Guen Kwon
PMID34997212
发布时间2022-01
DOI10.1038/s12276-021-00720-w

实验完整度

包含体外细胞实验(H/R模型、共培养、通透性、ROS检测)和体内大鼠I/R模型(梗死面积、水肿、免疫荧光、超声、血流动力学、组织学)多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

人心脏微血管内皮细胞(HCMECs) 人心肌细胞(HCMs) Fisher 344大鼠心肌缺血再灌注模型

重点核对

CU06-1004给药方案:低剂量1 mg/kg于再灌注前和24小时后共两次,高剂量5 mg/kg于再灌注前一次 I/R模型:LAD动脉闭塞30分钟再灌注,大鼠随机分为载体、低剂量和高剂量组 检测时间点:梗死后1、2、4、8周进行超声心动图,8周进行血流动力学和纤维化评估 体外H/R模型:CMECs缺氧16小时复氧24小时,CU06-1004预处理浓度5和10 µg/mL 主要结果指标:梗死面积(TTC染色)、心脏水肿(Evans蓝)、血管通透性(FITC-dextran)、炎症细胞浸润、细胞凋亡、心脏功能

摘要

缺血再灌注(I/R)损伤通过氧化应激加速心肌细胞(CMs)死亡,从而恶化心脏功能。治疗视角已经转向预防或减轻再灌注引起的损伤。心脏微血管内皮细胞(CMECs)对再灌注损伤更敏感,在早期I/R损伤的病理过程中比CMs发挥更关键的作用。在本研究中,我们研究了CU06-1004作为一种血管渗漏阻断剂,能否通过抑制CMEC的高通透性,进而减少中性粒细胞在梗死心脏中的堵塞和浸润,从而改善心脏功能。CU06-1004在再灌注前5分钟静脉注射,大鼠随机分为三组:(1)载体组,(2)低剂量CU06-1004组(1 mg/kg,间隔24小时两次),(3)高剂量CU06-1004组(5 mg/kg,再灌注前一次)。CU06-1004治疗通过增强血管完整性(表现为早期I/R损伤中CMECs和周围周细胞上完整连接蛋白的存在)减少了坏死面积和心脏水肿。它还降低了CMECs上血管细胞黏附分子1(VCAM-1)的表达,导致中性粒细胞和巨噬细胞浸润减少。超声心动图显示,与载体组相比,CU06-1004治疗显著改善了心脏功能。有趣的是,在I/R后8周内,单次高剂量CU06-1004治疗比重复低剂量治疗提供了更大的功能改善。这些发现表明,CU06-1004通过预防致死性心肌I/R损伤来增强血管完整性并改善心脏功能。它可作为当前再灌注策略的潜在辅助治疗选择。

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
CU06-1004(一种血管渗漏阻断剂)能否通过抑制心脏微血管内皮细胞的高通透性和炎症反应,改善心肌缺血再灌注损伤后的心脏功能和重构?
核心机制
CU06-1004通过增强CMECs的连接完整性(维持VE-cadherin、ZO-1、occludin表达和周细胞覆盖),降低VCAM-1表达,从而减少中性粒细胞和巨噬细胞浸润,抑制水肿和炎症,进而减少心肌细胞凋亡,改善心脏功能。
主要证据
在大鼠I/R模型中,CU06-1004治疗减少了梗死面积和心脏水肿,降低了VCAM-1表达和中性粒细胞浸润,减少了TUNEL阳性细胞,并改善了超声心动图和血流动力学参数;体外实验表明CU06-1004保护CMECs免受H/R损伤,降低ROS和炎症因子表达,并通过旁分泌改善CM存活。
研究意义
研究表明CU06-1004可作为当前再灌注策略的潜在辅助治疗,用于预防无复流现象,改善急性心肌梗死患者的临床预后。

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

体外H/R模型验证CU06-1004对CMECs的保护作用

确定CU06-1004是否直接作用于CMECs并保护其免受缺氧/复氧损伤

人CMECs在缺氧16小时复氧24小时条件下,用不同浓度CU06-1004预处理,检测细胞活力、ROS水平、单层通透性(FITC-dextran)以及黏附分子和炎症因子表达。

2

CMECs与CMs共培养验证旁分泌作用

评估CU06-1004保护的CMECs是否通过旁分泌因子改善CM存活

使用Transwell共培养系统,CMECs在上室,CMs在下室,在H/R条件下用CU06-1004处理,检测CM存活率及培养基中BNP和TNF-α水平。

3

大鼠心肌I/R模型建立与药物处理

在体内模型中评估CU06-1004对I/R损伤的保护作用

Fisher 344大鼠通过结扎LAD动脉30分钟再灌注建立I/R模型,在再灌注前5分钟静脉注射CU06-1004或PBS,随机分为三组。

4

早期心肌损伤评估

评估CU06-1004对早期I/R损伤(48小时)的梗死面积、水肿和血管完整性的影响

在再灌注48小时后,通过Evans blue/TTC染色测定梗死面积,Evans blue渗出评估水肿,免疫荧光检测连接蛋白(VE-cadherin、ZO-1、occludin)、周细胞(NG2)、VCAM-1、炎症细胞(MPO、CD68/iNOS、CD68/CD206)和凋亡(TUNEL)。

5

长期心脏功能评估

评估CU06-1004对I/R后心脏功能和重构的长期影响(至8周)

在梗死后1、2、4、8周进行超声心动图,8周进行血流动力学(PV环)测量和Masson三色染色评估纤维化及CD31染色评估毛细血管密度。

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。

验证细胞活力
验证氧化应激
验证血管通透性
验证炎症因子表达
验证蛋白分泌
评估梗死面积
评估血管渗漏
评估组织学变化
评估细胞凋亡
评估纤维化

产品清单

实验环节名称品牌货号
内皮细胞培养基ScienCell1001
心肌细胞生长培养基PromoCell--
人心脏微血管内皮细胞ScienCell6000
人心肌细胞PromoCellC-12810
Transwell板Corning--
CU06-1004----
厌氧容器和厌氧产气袋----
SYBR Green荧光染料----
Piko实时荧光定量PCR仪Thermo Scientific--
MTT溶液----
BNP ELISA试剂盒Elabscience--
TNF-α ELISA试剂盒Elabscience--
FITC-右旋糖酐Sigma--
Fisher 344大鼠Koatec--
Prolene缝线----
啮齿动物呼吸机Harvard Apparatus--
抗VE-钙黏蛋白抗体Invitrogen36-1900
抗CD31抗体R&DAF3628
抗ZO-1抗体Invitrogen61-7300
抗occludin抗体Invitrogen71-1500
抗NG2抗体MilliporeAB5320
抗VCAM-1抗体Santa Cruzsc-13160
抗MPO抗体Abcamab9535
抗CD68抗体Abcamab955
抗iNOS抗体Abcamab15323
抗CD206抗体Abcamab64693
抗cTnT抗体Abcamab8295
抗山羊IgG二抗InvitrogenA11055
共聚焦显微镜LSM 700Carl Zeiss--
全景扫描仪----
切片机RM2255Leica--
TUNEL试剂盒Roche11684795910
DAPI封片剂VectorH-1500
经胸超声心动图系统Affiniti 50GPhilips--
导压导管SPR-838Millar--
PV导压系统MPVS Ultraemka TECHNOLOGIES--
PowerLab 16/35数据采集系统ADInstruments--

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
体外细胞实验
人CMECs和CMs的供应商、培养基、细胞密度、缺氧时间和复氧时间、CU06-1004浓度(5和10 µg/mL)、H/R诱导条件
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture, Hypoxia and reoxygenation in vitro
动物模型建立与分组
大鼠品系(Fisher 344)、性别(雄性)、年龄(8周龄)、体重(160-180g)、LAD结扎时间(30分钟)、给药时间(再灌注前5分钟)、分组(vehicle、低剂量、高剂量)、给药剂量(1 mg/kg两次 vs 5 mg/kg一次)
阅读提示:Materials and Methods: Myocardial infarction and drug delivery
早期评估(梗死面积、水肿、组织学)
再灌注48小时后的检测时间点、Evans blue和TTC染色方法、心脏水肿评估的Evans blue浓度(2%)和循环时间(4小时)、免疫荧光抗体浓度、TUNEL检测步骤
阅读提示:Materials and Methods: Measurement of myocardial infarct size, Measurement of cardiac edema, Immunofluorescence staining, TUNEL assay; Results对应图注
长期功能评估
超声心动图时间点(1, 2, 4, 8周)、血流动力学测量时间点(8周)、麻醉条件、PV环测量参数(ESPVR, EDPVR)、Masson三色染色步骤、毛细血管密度计数方法
阅读提示:Materials and Methods: Echocardiography, Hemodynamic measurements, Masson's trichrome staining, Capillary density