褪黑素增加培养的人心脏成纤维细胞中胶原蛋白含量和成纤维细胞生长因子-2的分泌

Melatonin increases collagen content accumulation and Fibroblast Growth Factor-2 secretion in cultured human cardiac fibroblasts.

作者信息Marta Drobnik, Agnieszka Tomaszewska, Joanna Ryżko, Aleksandra Kędzia, Małgorzata Gałdyszyńska, Lucyna Piera, Justyna Rydel, Jacek Szymański, Jacek Drobnik
PMID37188903
发布时间2023-06
DOI10.1007/s43440-023-00490-4

实验完整度

研究包括体外细胞培养实验,检测了褪黑素对细胞增殖、凋亡、坏死、胶原含量、基因表达及细胞因子分泌的影响,包含定量PCR、ELISA等功能验证,但缺少动物模型或临床样本验证。

主要模型

人心脏成纤维细胞系(ABM, T044i6)

重点核对

褪黑素浓度:1 µM和0.1 µM 溶剂对照:0.001% DMSO 细胞培养条件:37°C、5% CO2、100%湿度 胶原含量测定:Woessner法 基因表达测定:定量PCR,内参基因RPLP13和YWHAZ

摘要

背景:细胞外基质作为心肌细胞的支架,使它们能够协调工作。在大鼠中,心肌梗死瘢痕内的胶原代谢受褪黑素调节。本研究旨在确定褪黑素是否影响人心脏成纤维细胞培养物中的基质代谢,并探讨其潜在机制。方法:实验在心脏成纤维细胞培养物上进行。研究采用了Woessner法、1,9-二甲基亚甲基蓝测定、酶联免疫吸附试验和定量PCR。结果:褪黑素处理降低了培养物中的总细胞数,增加了坏死和凋亡细胞数,并增强了心脏成纤维细胞的增殖;同时增加了成纤维细胞培养物中总胶原、细胞内胶原和细胞外胶原,并提高了III型前胶原α1链的表达,而不增加I型前胶原mRNA的产生。松果体激素不影响心脏成纤维细胞释放基质金属蛋白酶-2(MMP-2)或糖胺聚糖的积累。褪黑素增加了人心脏成纤维细胞释放成纤维细胞生长因子-2(FGF-2),但心营养素释放未受影响。结论:在人类心脏成纤维细胞培养物中,胶原代谢受褪黑素调节。褪黑素的促纤维化作用依赖于III型前胶原基因表达的升高,这可能受到FGF-2的调节。褪黑素诱导的两个平行过程,即细胞消除和增殖,导致心脏成纤维细胞的过度替代。

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
褪黑素是否影响人心脏成纤维细胞培养物中的基质代谢,并探讨其作用机制。
核心机制
褪黑素通过升高III型前胶原α1链基因表达,促进胶原合成,从而增加胶原含量,其促纤维化作用可能受FGF-2调节。
主要证据
体外培养的人心脏成纤维细胞,经0.1 µM褪黑素处理后,总胶原、细胞内和细胞外胶原含量显著增加,III型前胶原α1链mRNA表达升高,FGF-2分泌增加。
研究意义
研究首次在人心脏成纤维细胞中证实褪黑素调节胶原代谢,提示褪黑素可能诱导心脏纤维化,抑制其释放可能减少心脏胶原沉积,但需进一步体内验证。

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

细胞培养与褪黑素处理

检测褪黑素对人心脏成纤维细胞胶原代谢的影响

将人心脏成纤维细胞系(ABM, T044i6)培养于含3%胎牛血清的DMEM培养基中,分别用1 µM和0.1 µM褪黑素处理,并设立CTR和DMSO对照组。

2

细胞数量与活力检测

评估褪黑素对心脏成纤维细胞增殖和死亡的影响

采用台盼蓝染色计数总细胞和坏死细胞,使用Annexin-FITC凋亡检测试剂盒和流式细胞术分析凋亡。

3

胶原含量测定

测定褪黑素对心脏成纤维细胞胶原合成的影响

采用Woessner法测定细胞内、细胞外和总胶原含量。

4

基因表达分析

检测褪黑素对胶原基因表达的影响

通过定量PCR检测I型前胶原α1链(Col1A1)和III型前胶原α1链(Col3A1)的mRNA表达。

5

分泌因子检测

评估褪黑素对心脏成纤维细胞分泌FGF-2、MMP-2和心营养素的影响

使用ELISA试剂盒检测培养上清中FGF-2、MMP-2和心营养素的浓度。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
褪黑素SigmaM5250
二甲基亚砜SigmaD2650
DMEM培养基BiowestL0103
胎牛血清BiowestS181H
维生素CSigma AldrichA4544
胰岛素Thermo Fisher Scientific12585-014
两性霉素B----
庆大霉素----
永生化人心脏成纤维细胞系ABMT044i6
总RNA小提试剂盒A&A Biotechnology031-100
NanoDrop™ One分光光度计Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT-PCR试剂盒Takara--
通用探针库Roche--
Real-Time ready定制单测定Roche--
FastStart Essential探针预混液Roche06
MMP-2 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H1445
FGF-2 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6042
心营养素ELISA试剂盒Qayee-bioQY-E05593
EL × 800UV通用酶标仪BioTek Instruments Inc.--
氯胺T----
1,9-二甲基亚甲基蓝Aldrich Chemical Co--
Annexin-FITC凋亡检测试剂盒----
FACS Canto II分析型流式细胞仪BDE Biosciences--

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
人心脏成纤维细胞系(ABM, T0446i);培养基成分:DMEM、3%胎牛血清、两性霉素B(2.5 μg/ml)、庆大霉素(25 μg/ml)、维生素C(50 μg/ml)、胰岛素(5 μg/ml);培养条件:37°C、5% CO2、100%湿度
阅读提示:见Materials and methods - Cell cultures
药物处理
褪黑素剂量:1 µM和0.1 µM;溶剂:0.001% DMSO;对照组:CTR和DMSO
阅读提示:见Materials and methods - Melatonin preparation
细胞计数与活力
总细胞和坏死细胞计数方法:台盼蓝染色;凋亡分析:Annexin-FITC试剂盒和流式细胞术
阅读提示:见Results - Fibroblasts 和Materials and methods - Apoptosis analysis
胶原测定
Woessner法测定胶原含量;具体水解、氧化和显色条件
阅读提示:见Materials and methods - Collagen evaluation
基因表达
定量PCR检测Col1A1和Col3A1 mRNA;内参基因RPLP13和YWHAZ;反应条件:95°C 10min,55个循环(95°C 10s,60°C 30s,72°C 1s)
阅读提示:见Materials and methods - Quantitative PCR
分泌因子检测
ELISA检测FGF-2、MMP-2、心营养素;试剂盒货号:E-EL-H1445、E-EL-H6042、QY-E05593
阅读提示:见Materials and methods - Enzyme-linked immunosorbent assay