全氟辛烷磺酸盐(PFOS)暴露后大鼠心肌的结构和分子变化通过调节HSP 70和SERCA 2被槲皮素缓解

Structural and molecular changes in the rat myocardium following perfluoroctane sulfonate (PFOS) exposure are mitigated by quercetin via modulating HSP 70 and SERCA 2.

作者信息Dalia A Mandour, Manal M Morsy, Amal Fawzy, Noura Mostafa Mohamed, Marwa M Ahmad
PMID37365388
发布时间2023-08
DOI10.1007/s10735-023-10134-9

实验完整度

包含体内动物模型,组织学、免疫组化、生化检测和基因表达分析,且同时有组织学和分子验证。

主要模型

成年雄性Sprague-Dawley大鼠 心肌组织

重点核对

PFOS剂量:20 mg/kg/天,持续4周,口服灌胃 槲皮素剂量:75 mg/kg/天,持续4周,口服灌胃 每组6只大鼠,共4组 检测指标:心肌组织学、CX43和HSP70免疫组化、血清LDH和CK-MB、血脂、甲状腺激素、MDA、CAT、SOD、炎症因子、凋亡相关基因和SERCA2a mRNA表达

摘要

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)是一种人工制造的氟化化合物,用于多种工业和民用应用。由于其消除半衰期长且促进氧化应激和炎症,它是最丰富的有机污染物之一。本研究旨在确定PFOS对成年雄性大鼠心脏组织的细胞毒性作用,并评估具有抗氧化、抗炎和抗凋亡特性的黄酮类化合物槲皮素(Que)的心脏保护作用。将二十四只成年雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为四组,每组相同:第一组(对照组)。第二组(Que组)通过口服灌胃接受Que(75 mg/kg/天,持续4周)。第三组(PFOS组):口服补充PFOS(20 mg/kg/天,持续4周),第四组(PFOS/Que组)。处理大鼠心脏用于组织学、免疫组织化学和基因表达研究。PFOS组显示心肌组织学改变,而Que的施用部分逆转了这些改变。炎症生物标志物(TNF、IL-6和IL-1)、血脂谱、TSH、MDA和血清心脏酶(LDH和CK-MB)均发生改变。这些发现共同表明PFOS对心肌结构有不良影响,而槲皮素缓解了这些影响,槲皮素是一种有前景的心脏保护黄酮类化合物。

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
PFOS暴露如何影响大鼠心肌结构,以及槲皮素是否通过调节HSP70和SERCA2等分子来缓解这些影响?
核心机制
PFOS通过诱导氧化应激、炎症和凋亡,并干扰甲状腺激素信号传导,导致心肌损伤;槲皮素通过其抗氧化、抗炎和抗凋亡特性减轻这些效应。
主要证据
组织学显示PFOS导致心肌纤维紊乱、坏死和胶原沉积;免疫组化显示CX43表达下降而HSP70升高;生化显示心肌酶、炎症因子和MDA升高,抗氧化酶降低;基因表达显示凋亡相关基因Bax、p53和caspase-3升高,Bcl-2和SERCA2a降低。
研究意义
研究表明槲皮素作为心脏保护剂可能对抗PFOS引起的心肌毒性,但需要进一步研究。

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

动物分组与给药

建立PFOS暴露模型并评估槲皮素的保护作用。

成年雄性SD大鼠随机分为四组:对照组、槲皮素组(75 mg/kg/天)、PFOS组(20 mg/kg/天)、PFOS+槲皮素组,连续灌胃4周。

2

组织学检查

评估心肌组织结构变化和纤维化程度。

心脏组织经H&E和Van Gieson染色,在光镜下观察心肌纤维排列、细胞核形态、胶原纤维分布。

3

免疫组化分析

检测CX43和HSP70蛋白表达水平。

使用抗CX43和抗HSP70抗体进行免疫组化染色,定量分析阳性面积百分比。

4

生化指标检测

评估心肌损伤、甲状腺功能、脂质代谢和氧化应激状态。

血清和心肌组织检测LDH、CK-MB、T3、T4、TSH、血脂、MDA、CAT、SOD活性及炎症因子水平。

5

基因表达分析

检测凋亡相关基因和SERCA2a的mRNA表达水平。

提取心肌RNA,逆转录后用实时PCR检测p53、Bax、Bcl-2、caspase-3和SERCA2a的表达,以G3PDH为内参。

6

统计分析

比较各组间差异。

使用SPSS进行单因素方差分析(One-way ANOVA),P<0.05为显著。

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
槲皮素Sigma Aldrich117-39-5
Van Gieson染色----
抗连接蛋白43抗体Sigma-Aldrich--
抗HSP70抗体Thermo Fisher Scientific--
LDH测定试剂盒Stanbio Laboratory--
CK-MB测定试剂盒Stanbio Laboratory--
胆固醇测定试剂盒--ab65390
甘油三酯测定试剂盒--AB65336
丙二醛ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0060
过氧化氢酶ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R2456
超氧化物歧化酶ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R1424
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒Raybiotech--
白细胞介素-6 ELISA试剂盒Raybiotech--
白细胞介素-1β ELISA试剂盒Raybiotech--
Gentra RNA提取试剂盒Gentra--
QuantiTect SYBR Green逆转录试剂盒Qiagen204243
QuantiFast SYBR Green PCR预混液Qiagen204141
Step OneTM实时PCR系统Applied Biosystems--
Leica DM500显微镜Leica--
Leica ICC50 W相机Leica--
SPSS统计软件IBM--

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
动物分组与给药
大鼠品系、性别、体重范围、每组数量、PFOS和槲皮素的剂量、给药途径、持续时间
阅读提示:实验设计部分
组织学检查
组织固定、切片厚度、染色方法、显微镜型号
阅读提示:组织学研究部分
免疫组化
抗体稀释倍数、抗原修复方法、显色底物
阅读提示:免疫组化研究部分
生化检测
血清和心肌组织处理、试剂盒型号和品牌
阅读提示:生化参数部分
基因表达分析
RNA提取方法、逆转录试剂盒、PCR引物序列、热循环条件、内参基因
阅读提示:基因表达分析部分及表1