花旗松素通过调节microRNA-200a介导的Nrf2信号通路保护多柔比星诱导的心脏毒性和铁死亡

Taxifolin protects against doxorubicin-induced cardiotoxicity and ferroptosis by adjusting microRNA-200a-mediated Nrf2 signaling pathway.

作者信息Zhihui Lin, Jie Wang
PMID38053888
期刊Heliyon
发布时间2023-11-08
DOI10.1016/j.heliyon.2023.e22011

实验完整度

研究包含体内小鼠模型和体外H9c2细胞两个独立证据层级,并通过Nrf2 siRNA和miR-200a抑制剂进行机制验证,明确了TAX通过miR-200a-Keap1-Nrf2通路抑制铁死亡。

主要模型

C57BL/6小鼠Dox诱导心脏毒性模型 H9c2大鼠心肌细胞系

重点核对

TAX给药剂量20 mg/kg/d,灌胃,持续2周;Dox单次腹腔注射10 mg/kg H9c2细胞处理:10 μM TAX预处理12 h,再与1 μM Dox共处理24 h 体内实验每组10只小鼠,分为Control、TAX、Dox、TAX+Dox四组 使用Nrf2 siRNA和miR-200a抑制剂验证TAX作用的机制依赖性 检测指标包括LVEF、LVFS、LDH、CK-MB、cTnI、Fe2+、MDA、GSH、SOD、PTGS2、GPX4、Nrf2、HO-1、NQO1、Keap1 mRNA等

摘要

化学治疗药物多柔比星(Dox)常用于治疗多种癌症,尽管它可引起危及生命的心脏毒性。临床上,尚无特别有效的方法治疗Dox诱导的心脏毒性。因此,寻找能有效减轻Dox诱导心脏毒性的化合物至关重要。铁死亡和氧化应激在Dox诱导的心脏毒性中发挥关键作用,抑制铁死亡和氧化应激可有效保护免受多柔比星诱导的心脏毒性。花旗松素(TAX)是一种常见于洋葱和柑橘类水果中的黄酮类化合物。在本研究中,我们评估了TAX对Dox诱导的心脏损伤和功能障碍的影响,并旨在探讨其潜在机制。使用Dox诱导的心脏毒性小鼠模型,我们通过灌胃给予20 mg/kg/天的TAX持续2周。在首次使用TAX一周后,每只小鼠腹腔注射10 mg/kg剂量的Dox。首先评估了TAX的心脏保护特性,结果显示TAX通过有效抑制铁死亡和氧化应激,显著减轻了Dox对心肌的结构和功能损伤。在体内,通过超声心动图、组织病理学检测、血清生化分析和蛋白质印迹法发现,Dox促进铁死亡诱导的心肌细胞死亡,而TAX逆转了这些效应。在体外,我们还通过ROS/DHE染色实验、细胞免疫荧光和蛋白质印迹法发现TAX减轻了Dox诱导的心脏毒性。TAX增加microRNA-200a(miR-200a)的表达,通过激活Nrf2信号通路影响铁死亡。我们认为TAX抑制铁死亡,是一种预防Dox诱导心脏毒性的潜在植物化学物质。

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
TAX是否能减轻Dox诱导的心脏毒性,并探讨其潜在机制是否涉及抑制铁死亡和氧化应激。
核心机制
TAX通过上调miR-200a,miR-200a靶向Keap1 mRNA并促进其降解,从而激活Nrf2信号通路,增加下游抗氧化蛋白HO-1和NQO1的表达,抑制铁死亡和氧化应激,减轻Dox诱导的心脏毒性。
主要证据
在体内小鼠模型和体外H9c2细胞中,TAX改善心脏功能(LVEF、LVFS)和心肌损伤标志物(LDH、CK-MB、cTnI),降低铁离子和MDA水平,升高GSH和SOD,调节PTGS2和GPX4表达;Nrf2 siRNA或miR-200a抑制剂可逆转TAX的保护作用。
研究意义
TAX可能成为预防或治疗多柔比星诱导心脏毒性的潜在治疗选择,为理解TAX的保护机制提供了见解。

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

建立Dox诱导心脏毒性小鼠模型及TAX干预

评估TAX对Dox诱导的心脏损伤和功能障碍的保护作用。

C57BL/6小鼠随机分为四组:Control、TAX、Dox、TAX+Dox。TAX组及TAX+Dox组小鼠每天灌胃给予TAX 20 mg/kg/d,持续2周;Dox组及TAX+Dox组在首次给予TAX或盐水一周后,腹腔注射Dox 10 mg/kg一次。通过超声心动图、血清生化分析、HE染色等方法评估心脏功能和组织病理。

2

检测体内铁死亡和氧化应激标志物

验证TAX对Dox诱导的铁死亡和氧化应激的抑制作用。

检测心脏组织中Fe2+, MDA, GSH, SOD水平,DHE染色评估氧化应激,Western blot检测PTGS2和GPX4蛋白表达。

3

体外细胞实验验证TAX保护作用

在H9c2细胞中验证TAX对Dox诱导的心脏毒性和铁死亡的抑制作用。

H9c2细胞预处理10 μM TAX 12小时,再与1 μM Dox共处理24小时。通过CCK-8检测细胞活力、LDH释放、Fe2+, MDA, GSH, SOD水平、ROS/DHE染色、Western blot检测PTGS2和GPX4表达。

4

检测Nrf2信号通路激活

验证TAX对Nrf2及其下游蛋白HO-1和NQO1表达的影响。

通过Western blot检测体内心脏组织和体外H9c2细胞中Nrf2、HO-1和NQO1的蛋白表达,并通过免疫荧光染色观察Nrf2在细胞中的表达。

5

机制验证:Nrf2 siRNA敲低

验证TAX的保护作用依赖于Nrf2信号通路。

在H9c2细胞中转染Nrf2 siRNA后,检测Nrf2、HO-1、NQO1表达,并检测LDH、Fe2+, MDA, GSH, SOD水平以及PTGS2和GPX4表达。

6

机制验证:miR-200a抑制剂

验证TAX通过miR-200a调节Nrf2信号通路并抑制铁死亡。

使用miR-200a抑制剂转染H9c2细胞,检测Keap1 mRNA表达、Nrf2蛋白及下游HO-1和NQO1表达,并检测LDH、Fe2+, MDA, GSH, SOD水平以及PTGS2和GPX4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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
花旗松素MCE--
多柔比星Sigma-AldrichD1515
乳酸脱氢酶检测试剂盒南京建成A020-2-2
肌酸激酶同工酶MB检测试剂盒南京建成E006-1-1
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒南京建成C009-2-1
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒南京建成C010-2-1
血尿素氮检测试剂盒南京建成C013-2-1
丙二醛检测试剂盒南京建成A003-2-1
还原型谷胱甘肽检测试剂盒南京建成A006-2-1
超氧化物歧化酶检测试剂盒南京建成A001-2-2
心肌肌钙蛋白I ELISA试剂盒伊莱瑞特E-ELM0086c
DMEM培养基----
胎牛血清----
细胞计数试剂盒-8----
铁离子检测试剂盒Abcamab83366
ROS/DHE荧光探针碧云天--
Triton X-100----
牛血清白蛋白----
DAPI----
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
TRIzol试剂Invitrogen--
ReverTra Ace QPCR逆转录试剂盒Toyobo--
IQ SYBR Green SupermixBioRad--
Bulge-Loop miRNA qRT-PCR Starter KitRibobio Technology--
BCA蛋白定量试剂盒碧云天P0012
PVDF膜MilliporeISEQ85R
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGBiosharpbl003a
GPX4抗体ABclonalA11243
PTGS2抗体ABclonalA1253
P62抗体CST23214
Nrf2抗体CST12721
NQO1抗体Proteintech11451-1-AP
HO-1抗体Proteintech10701-1-AP
β-actin抗体ABclonalAC026
福尔马林----
石蜡----

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
动物模型建立与给药
小鼠品系、性别、周龄、体重;TAX给药剂量、途径、频率、持续时间;Dox给药剂量、途径、时间点;分组设置及每组动物数;麻醉和处死方式。
阅读提示:Methods 2.1 Animals 和 2.2 Experimental design
超声心动图检测
麻醉方式及麻醉剂浓度;超声仪器型号;M-mode采集方法;测量参数(LVEF、LVFS)及操作者盲法。
阅读提示:Methods 2.3 Echocardiography
血清生化检测
血清收集时间点;检测试剂盒品牌、货号;各指标的具体操作步骤。
阅读提示:Methods 2.4 Biochemical analysis
组织病理学
心脏取材、固定、包埋、切片厚度;HE染色步骤;显微镜观察放大倍数及视野选择。
阅读提示:Methods 2.5 Histopathologic assay
细胞培养与药物处理
H9c2细胞来源及培养条件;TAX和Dox处理浓度、时间;细胞接种密度。
阅读提示:Methods 2.6 Cell culture
铁死亡相关检测
Fe2+, MDA, GSH, SOD检测试剂盒及步骤;DHE染色浓度、孵育时间及观察条件。
阅读提示:Methods 2.8 Iron assay 和 2.9 ROS/DHE staining assay
Western blot
蛋白提取、定量方法;SDS-PAGE上样量;一抗、二抗稀释比例及孵育条件;显色和成像系统。
阅读提示:Methods 2.14 Western blotting analysis
基因沉默与miRNA抑制剂实验
siRNA和miRNA抑制剂序列、转染试剂、转染时间、转染后培养时间;敲低或抑制效率验证。
阅读提示:Methods 2.11 Transient transfection of siRNA 和 2.13 Inhibitor-miR transfection