黄芪甲苷IV通过DUSP1-Prohibitin 2介导的线粒体质量控制与内质网自噬减轻脓毒症心肌损伤

Astragaloside IV alleviates septic myocardial injury through DUSP1-Prohibitin 2 mediated mitochondrial quality control and ER-autophagy.

作者信息Junyan Wang, Xiangyi Pu, Haowen Zhuang, Zhijiang Guo, Mengyuan Wang, Huaihong Yang, Chun Li, Xing Chang
PMID39550027
期刊J Adv Res
发布时间2025-09
DOI10.1016/j.jare.2024.10.030

实验完整度

包含体内基因敲除/转基因小鼠模型、体外原代心肌细胞与HL-1细胞、单细胞测序、临床队列分析等多层级证据,并进行了功能验证(线粒体功能、自噬、凋亡)和机制验证(分子 docking、基因调控)。

主要模型

LPS诱导的脓毒症心肌病小鼠模型(C57BL/6,8周龄) DUSP1/PHB2心肌细胞特异性敲除小鼠(DUSP1/PHB2CKO) DUSP1转基因小鼠(DUSP1TG) 原代心肌细胞及HL-1心肌细胞系

重点核对

LPS诱导剂量:5 mg/kg,腹腔注射 AS给药剂量:25、50、100 mg/kg/天,连续14天 AS处理浓度:25、50、100 μmol/L 动物分组每组10只 DUSP1/PHB2基因修饰(心肌特异性敲除/转基因)

摘要

INTRODUCTION: Septic cardiomyopathy (SCM) is a complication of myocardial injury in patients with severe sepsis.OBJECTIVES: This study highlights the potential of Astragaloside IV(AS) in the treatment of septic cardiomyopathy and provides a reference for developing cardioprotective drugs targeting DUSP1-PHB2-related mitochondria-ER interaction.METHODS: Dual specificity phosphatase-1 (DUSP1)/Prohibitin 2 cardiomyocyte-specific knockout mice (DUSP1/PHB2CKO) /DUSP1 transgenic mice (DUSP1/PHB2TG) were used to generate LPS-induced sepsis models. The pathological mechanism by which AS-IV improves heart injury was detected using cardiac ultrasound, fluorescence staining, transmission electron microscopy, and western blotting. After siRNA treatment of cardiomyocytes with DUSP-1/PHB2, changes in mitochondrial function and morphology were determined using qPCR, western blotting, ELISA, and laser confocal microscopy, and the targeted therapeutic effects of AS-IV were further examined.RESULTS: SCM treatment leads to severe mitochondrial dysfunction. However, Astragaloside IV (AS) treatment normalizes mitochondrial homeostasis and ER function. Notably, the protective effect was blocked in DUSP1/Prohibitin 2 cardiomyocyte-specific knockout mice (DUSP1/PHB2CKO) but remained unaffected in DUSP1 transgenic mice (DUSP1/PHB2TG).CONCLUSION: This study highlights the potential of AS in the treatment of septic cardiomyopathy and provides a reference for developing cardioprotective drugs targeting DUSP1-PHB2 related mitochondria-ER interaction.

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
DUSP1-PHB2相互作用是否在脓毒症心肌损伤中发挥保护作用,以及黄芪甲苷IV能否通过调控该相互作用改善线粒体质量控制与内质网自噬。
核心机制
DUSP1与PHB2相互作用调控线粒体质量控制(包括线粒体动力学、线粒体自噬、生物合成和UPRmt)以及内质网自噬,从而减轻脓毒症心肌损伤。
主要证据
在DUSP1/PHB2基因修饰小鼠和细胞模型中,AS治疗恢复了DUSP1-PHB2表达,改善了线粒体功能、减少了心肌损伤和炎症;基因敲除DUSP1或PHB2阻断了AS的保护作用,而转基因过表达则不影响或增强其作用。
研究意义
该研究为开发靶向DUSP1-PHB2相互作用的心脏保护药物提供了参考,AS可能成为治疗脓毒症心肌病的潜在药物。

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

单细胞测序分析

探究脓毒症心肌病中心肌组织细胞类型分布及DUSP1和PHB2的表达变化。

利用GEO数据库中的GSE190856数据集,对正常和脓毒症心肌病小鼠心脏进行单细胞RNA测序,分析细胞类型、基因表达及通路富集。

2

动物模型建立与药物干预

评估黄芪甲苷IV对脓毒症心肌损伤的治疗作用。

通过腹腔注射LPS建立脓毒症心肌病小鼠模型,随后给予不同剂量的AS,观察心脏功能和组织损伤。

3

心肌功能与损伤评估

评估AS对心脏功能及心肌损伤标志物的影响。

使用超声心动图检测心脏功能,通过血清生化指标和免疫荧光染色评估心肌损伤。

4

细胞实验

验证AS对心肌细胞线粒体功能及DUSP1-PHB2通路的调控作用。

使用LPS处理原代心肌细胞或HL-1细胞,并给予不同浓度AS,检测线粒体功能、氧化应激、线粒体自噬等指标。

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
脂多糖----
黄芪甲苷IV----
DMEM/F-12培养基Invitrogen--
胎牛血清----
青链霉素----
针头式过滤器Corning--
DMEM/F12完全培养基Sigma-Aldrich--
Opti-MEM培养基----
脂质体3000----
TRIzol试剂Yeasen19201ES60
Hieff qPCR SYBR Green预混液试剂盒Yeasen11201ES08
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
GR-1抗体Proteintech65078-1-Ig
cTnT抗体Abcamab8295
LC3抗体Abcamab63817
内质网抗体Abcamab92516
TOM20抗体Abcamab186735
DUSP1抗体CST35217
二抗CST8878, 8953
线粒体红色荧光探针----
JC-1染料----
活性氧染料----
DAPI染色液----
小鼠MMP-9 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3052
小鼠IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0046
小鼠IL-17A ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0047
丙二醛ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0060
超氧化物歧化酶分型检测试剂盒ElabscienceE-BC-K020-M
谷胱甘肽过氧化物酶4试剂盒ElabscienceE-BC-K096-S
细胞线粒体复合物I活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K834-M
细胞线粒体复合物V活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K838-M
细胞线粒体复合物III活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K836-M
线粒体通透性转换孔检测试剂盒Beijing Biological LaboratoryHR0959
奥林巴斯BX53荧光显微镜Olympus--
Seahorse XF细胞外通量分析仪Agilent103592-100
XF24细胞培养板Agilent100777-004
XF DMEM培养基Agilent103757-100
蛋白提取试剂盒Invent BiotechnologiesSD-001/SN-002
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
PVDF膜Bio-Rad1620260
PHB2抗体Abcamab182139
DUSP1抗体Abcamab236501
NLRP3抗体Abcamab263899
GSDMD抗体Abcamab209845
α-微管蛋白抗体Abcamab7291
Caspase-1抗体Abcamab179515
IL-1β抗体Abcamab283818
FUNDC1-Tyr18抗体Abcamab224722
ATG5抗体Abcamab228668
Beclin1抗体Abcamab62557
TFAM抗体Abcamab176558
NRF1抗体Abcamab302520
PGC1α抗体Abcamab191838
IL-18抗体Abcamab207323
DRP1抗体Abcamab184248
Fis1抗体Abcamab229969
MFF抗体Proteintech17090-1-AP
GAPDH抗体Abcamab8245
MFN1抗体Abcamab126575
MFN2抗体Abcamab124773
OPA1抗体Abcamab157457
IRE1抗体Abcamab37073
ATF4抗体Abcamab216839
ATF6抗体Abcamab37149
CHOP抗体Abcamab317378
BIP抗体Abcamab21685
二抗CST7074, 7076

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
小鼠品系、周龄(8周)、LPS剂量(5mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、AS剂量(25/50/100mg/kg/天)、给药天数(14天)、每组动物数(10只)
阅读提示:Materials and Methods - Animal treatment and drug intervention
细胞模型
细胞类型(原代心肌细胞、HL-1)、LPS浓度(10μg/mL)、AS浓度(25/50/100μmol/L)、细胞培养条件(DMEM/F12, 10%FBS, 1%双抗)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and drug treatment
基因操作
siRNA转染条件(细胞融合度70-90%)、腺病毒感染条件(MOI计算)、基因敲除小鼠品系(DUSP1/PHB2CKO)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and drug treatment
分子检测
抗体稀释比例、qPCR引物序列、Western blot抗体信息
阅读提示:Materials and Methods - Western blotting analysis, RT-qPCR
统计数据
统计方法(t检验、ANOVA等)、显著性阈值(P<0.05)
阅读提示:Materials and Methods - Statistical analysis