阿托伐他汀通过调控SMAD7/Hepcidin表达抑制H9C2细胞铁死亡以改善缺血再灌注损伤

Atorvastatin Inhibits Ferroptosis of H9C2 Cells by regulatingSMAD7/Hepcidin Expression to Improve Ischemia-Reperfusion Injury.

作者信息You Peng, Bin Liao, Yan Zhou, Wei Zeng, Zhi-Yu Zeng
PMID36398315
发布时间2022-11-08
DOI10.1155/2022/3972829

实验完整度

实验涵盖体外细胞模型(H9C2)和体内大鼠I/R模型,包含功能验证(CCK8、ROS)和机制验证(SMAD7敲低、Western blot)等多层证据。

主要模型

H9C2大鼠心肌细胞 Wistar大鼠心肌缺血再灌注模型

重点核对

H9C2细胞H/R模型:缺氧(1% O2/94% N2/5% CO2)4小时,复氧2小时 erastin处理浓度:5 μM,处理24小时 ATV处理浓度:1 μM,孵育24小时 SMAD7敲低:siRNA转染(序列5'-AGGCAUUCCUCGGAAGUCATT-3',Lipofectamine 2000) 大鼠I/R模型:结扎左前降支30分钟,再灌注180分钟;ATV给药剂量10 mg/kg/d,口服2周

摘要

背景:铁死亡在心肌病中起关键作用。阿托伐他汀(ATV)对缺血再灌注(I/R)心肌病具有保护作用。本研究旨在阐明ATV在I/R损伤中的作用机制。方法:通过缺氧/复氧(H/R)和I/R诱导H9C2细胞和心肌病大鼠,构建体外和体内模型。采用CCK8检测细胞活力。HE染色观察心脏组织病理学。透射电子显微镜(TEM)观察线粒体形态。生化法分析细胞内活性氧(ROS)含量。ELISA检测总铁/Fe2+和铁调素的浓度。通过qPCR检测铁死亡和SMAD通路相关基因的表达。Western blot检测铁死亡和SMAD通路相关蛋白的表达水平。结果:在H9C2细胞中,ATV逆转了erastin或H/R诱导的细胞活力下降、线粒体收缩和ROS升高。H/R诱导的H9C2细胞中总铁和Fe2+浓度升高,FPN1蛋白表达下降。ATV处理后,总铁和Fe2+浓度降低,FPN1蛋白表达升高。H/R诱导的H9C2细胞中SMAD7基因表达降低,hepcidin基因表达升高,ATV处理逆转了这些变化。当SMAD7被敲低时,ATV处理未能产生上述效果。ATV还通过SMAD7/hepcidin通路改善了I/R大鼠心肌的铁死亡。结论:ATV逆转了H9C2细胞活力下降、线粒体收缩和ROS升高,并通过SMAD7/hepcidin通路改善了I/R大鼠心肌铁死亡。

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
ATV是否能通过调控SMAD7/hepcidin表达抑制H9C2细胞铁死亡,从而改善心肌缺血再灌注损伤?
核心机制
ATV通过上调SMAD7表达,抑制SMAD通路,下调hepcidin表达,进而激活FPN1,促进细胞内铁外排,从而抑制铁死亡。
主要证据
体外H9C2细胞中,ATV逆转erastin或H/R诱导的细胞活力下降、线粒体收缩和ROS升高,降低总铁和Fe2+浓度,增加FPN1表达;敲低SMAD7后ATV作用消失。体内I/R大鼠模型中,ATV改善心肌组织病理,降低铁含量,调节铁代谢相关蛋白表达。
研究意义
研究为ATV在缺血再灌注心肌中的临床应用提供新的见解,为铁过载心肌病患者提供新的治疗策略。

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

细胞模型建立与ATV处理

构建H9C2细胞铁死亡模型并评估ATV的保护作用

使用erastin(5 μM,24小时)或H/R(缺氧4小时,复氧2小时)诱导H9C2细胞铁死亡,并以1 μM ATV处理24小时。

2

铁死亡表型检测

验证ATV对铁死亡特征的影响

通过CCK8检测细胞活力,TEM观察线粒体形态,ROS检测(DCFH-DA和C11-BODIPY)分析活性氧水平。

3

铁代谢检测

评估ATV对细胞内铁稳态的影响

ELISA检测总铁、Fe2+和hepcidin浓度;qPCR检测铁代谢相关基因表达;Western blot检测FPN1等蛋白表达。

4

SMAD7通路验证

探讨ATV是否通过SMAD7/hepcidin通路发挥作用

检测SMAD7、hepcidin、p-SMAD1等基因和蛋白表达;使用siRNA敲低SMAD7,观察ATV效应是否消失。

5

体内大鼠I/R模型验证

验证ATV在体内对心肌铁死亡的保护作用

构建大鼠心肌I/R模型,ATV预处理两周后,HE染色观察病理,ELISA检测铁含量,qPCR和Western blot检测相关基因和蛋白表达。

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。

验证细胞功能变化
验证免疫效应
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基SigmaD5796
胎牛血清Gibco10099141
青霉素和链霉素BeyotimeSV30010
Erastin----
阿托伐他汀----
Lipofectamine 2000转染试剂ThermoFisher12566014
CCK-8试剂盒DojindoNU679
胰酶消化液BeyotimeC0201
96孔板Eppendorf0030730119
显微镜(BA210T,Motic)MoticBA210T
透射电子显微镜(JEM1400)Japan ElectronicsJEM1400
ROS检测试剂盒BeyotimeS0033S
C11-BODIPY荧光探针ThermoFisherD3861
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
ACSL4抗体Proteintech22401-1-AP
COX2抗体Proteintech66351-1-Ig
GPX4抗体Proteintech67763-1-Ig
SLC7A11抗体Proteintechab175186
SMAD7抗体Proteintech25840-1-AP
FPN1抗体Proteintech26601-1-AP
p-SMAD1抗体Proteintech28865-1-AP
Hepcidin抗体Abcamab30760
SMAD1抗体Proteintech10429-1-AP
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
HRP标记山羊抗小鼠IgGAbiowellAWS0001a
HRP标记山羊抗兔IgGAbiowellAWS0002a
SuperECL Plus发光液AdvanstaK-12045-D50
Chemiscope6100化学发光成像系统CLINX--
大鼠Hepc ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0500c
铁检测试剂盒Abcamab83366
TRIzol试剂----
HiFscript cDNA合成试剂盒CWBIOCW2569
荧光定量PCR仪(PIKOREAL96)ThermoPIKOREAL96
异氟烷----

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
细胞培养与处理
H9C2细胞系、DMEM培养基、FBS浓度、青霉素/链霉素、ATV浓度、erastin浓度、H/R条件
阅读提示:参见Methods 2.1 Cell Culture and Treatment
SMAD7敲低实验
siRNA序列、转染试剂、转染时间、分组
阅读提示:参见Methods 2.1 Cell Culture and Treatment
动物实验
大鼠品系、体重、分组、ATV给药剂量和时长、I/R手术细节、麻醉和处死方法
阅读提示:参见Methods 2.2 Animal Experiment and Grouping
铁死亡检测
CCK8检测密度、ROS探针浓度、ELISA试剂盒、Western blot抗体稀释度
阅读提示:参见Methods 2.3-2.8
qPCR
引物序列、内参基因、cDNA合成试剂盒、PCR仪器、相对定量方法
阅读提示:参见Methods 2.9 Quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) 和Table 1