人参增强美托洛尔对雄性C57BL/6J小鼠慢性心力衰竭的作用:通过抑制自噬

Ginseng Radix et Rhizoma enhanced the effect of metoprolol in chronic heart failure by inhibiting autophagy in male C57BL/6J mice.

作者信息Niu Zi-Chang, Han Xiao-Ling, Jin Qi, Liu Ting, Ouyang Ming-Hui, Mao Hao-Ping
PMID39141645
期刊PLoS One
发布时间2024-08-14
DOI10.1371/journal.pone.0301875

实验完整度

高

包含动物模型(LAD结扎)功能验证(超声心动图)、组织病理(HE/Masson染色)、生化指标(CK等)及机制验证(Western blot检测自噬和PI3K/Akt/mTOR通路)。

主要模型

雄性C57BL/6J小鼠左前降支结扎(LAD)诱导的慢性心力衰竭模型 心肌组织

重点核对

LAD结扎手术的可行性(心尖变白) 给药剂量:美托洛尔6.25 mg/kg/天,GS 1.3或2.6 g/kg/天(根据体表面积换算) 给药周期:28天 超声心动图参数:EF%、FS%、LVID,d、LVID,s、IVS,d、IVS,s 自噬相关蛋白:LC3II/I、p62、Beclin1、Atg5,以及p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR

摘要

背景:人参(GS)常作为心力衰竭(HF)患者的辅助治疗。美托洛尔广泛用于HF患者。然而,尚无关于GS和美托洛尔联合用于HF患者的报道。目的:本研究探讨了GS和美托洛尔联合对雄性C57BL/6J小鼠HF的作用及其潜在机制。材料与方法:我们利用小鼠心肌HF模型,使用全自动生化分析仪测定血清肌酸激酶(CK)和肌酸激酶-MB(CK-MB)水平。乳酸脱氢酶(LDH)和心肌肌钙蛋白(cTnT)水平采用酶联免疫吸附测定法测定。心肌细胞自噬采用透射电子显微镜评估,自噬相关信号通路蛋白的变化通过Western blotting分析。结果:GS联合美托洛尔改善了心脏功能,减少了心脏损伤,降低了血清CK、CK-MB、LDH和cTnT水平。GS和美托洛尔联合通过降低自噬相关蛋白(LC3、p62、Beclin1和Atg5)的水平并增加p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt和p-mTOR/mTOR的比值,减少了心肌细胞的自噬。结论:GS增强了美托洛尔的抗心力衰竭作用。其作用机制可能与激活PI3K/Akt/mTOR通路介导的自噬抑制有关。

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
GS联合美托洛尔是否能增强对慢性心力衰竭的治疗效果及其潜在机制?
核心机制
通过激活PI3K/Akt/mTOR通路抑制心肌细胞过度自噬,从而改善心脏功能。
主要证据
在LAD结扎诱导的HF小鼠中,超声心动图显示联合治疗显著提高EF%和FS%;HE和Masson染色显示心肌损伤和纤维化减轻;Western blot显示自噬相关蛋白(LC3II/I、Beclin1、Atg5)降低,p62升高,p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR比值增加。
研究意义
研究表明,联合使用美托洛尔和GS可能为心肌梗死引起的慢性心力衰竭患者提供临床获益。

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

建立小鼠心力衰竭模型

复制心肌梗死后心力衰竭的病理状态

对雄性C57BL/6J小鼠进行左前降支冠状动脉(LAD)结扎手术,建立心肌梗死后心力衰竭模型。假手术组除不结扎LAD外,其余操作相同。

2

评估心脏功能

检测药物治疗对心功能的影响

使用小动物超声成像系统(Vevo 2100)进行M型超声心动图,测量EF%、FS%、LVID,d、LVID,s、IVS,d、IVS,s等参数。

3

心肌组织病理学检查

评估心肌损伤和纤维化程度

取心脏固定、包埋、切片,进行HE染色和Masson三色染色,观察心肌细胞排列、间质宽度和纤维化情况。

4

血清心肌损伤标志物检测

量化心肌损伤程度

收集血清,使用全自动生化分析仪测定CK、CK-MB、LDH水平;使用ELISA试剂盒测定cTnT水平。

5

心肌细胞自噬水平检测

观察自噬体的形成和自噬相关蛋白的表达

采用透射电子显微镜观察心肌细胞自噬体和线粒体形态;采用Western blot检测LC3、p62、Beclin1和Atg5蛋白表达。

6

PI3K/Akt/mTOR通路蛋白检测

探究自噬抑制的潜在信号通路机制

Western blot检测PI3K、p-PI3K、Akt、p-Akt、mTOR、p-mTOR蛋白水平,并计算p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR比值。

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
酒石酸美托洛尔片MedChemExpressH32025391
人参提取物Beijing Tongrentang Pharmaceutical Co., Ltd--
人参皂苷ReChengdu Desite Biotechnology Co., Ltd--
人参皂苷Rg1Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd--
人参皂苷Rf1Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd--
人参皂苷Rb1Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd--
Masson三色染色beyotimeC0189S
小鼠心肌肌钙蛋白(cTnT)ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1801
血清生化指标LDH、CK、CK-MB ELISA试剂盒Shenzhen Mindray Biomedical Electronic Co., LtdBS-300
抗LC3抗体Abcamab192890
抗Beclin1抗体Abcamab207612
抗Atg5抗体Abcamab108327
抗PI3K抗体Abcamab191606
抗Akt抗体Abcamab179463
抗p-Akt抗体Abcamab192623
抗mTOR抗体Abcamab134903
抗p-PI3K抗体CST17366
抗p-mTOR抗体CST5536
抗p62抗体CST5114
羊抗兔IgGBeijing Zhongshan Jinqiao Biotechnology Co., Ltd--
ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱Waters--
C57BL/6J小鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., LtdSCXK
Vevo 2100超高分辨率小动物超声成像系统VisualSonics--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo--
化学发光仪Bio-Rad Laboratories Inc.--
显微镜Zeiss--

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
心力衰竭模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重、LAD结扎方法、手术操作细节、术后恢复条件
阅读提示:Materials and methods: Animals, Left anterior descending coronary artery (LAD) ligation
药物给药
给药剂量(Met 6.25 mg/kg/天,GS 1.3或2.6 g/kg/天)、给药途径(灌胃)、给药频率、给药周期(28天)
阅读提示:Materials and methods: Animals (分组), Results: Fig 2
心脏功能评估
超声心动图参数(EF%、FS%、LVID,d/s、IVS,d/s)、测量条件(麻醉、探头频率)
阅读提示:Materials and methods: Echocardiography, Results: Fig 3
血清生化指标检测
采血时间(第28天)、血清分离条件(3500rpm,15min)、检测试剂盒(Mindray生化分析仪,Elabscience ELISA)
阅读提示:Materials and methods: Measurement of biochemical parameters
自噬相关蛋白检测
组织裂解、蛋白提取、SDS-PAGE、转膜、抗体孵育条件、化学发光信号检测
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis