枸杞多糖抑制铁死亡改善脓毒症心肌损伤:基于NRF2/HO-1通路的药理学机制研究

Inhibition of Iron Death by Lycium barbarum Polysaccharides Ameliorates Myocardial Injury in Sepsis: A Pharmacological Mechanism Study Based on the NRF2/HO-1 Pathway.

作者信息Zesu Niu, Yi Hu, Long Yang, Xiaorui Meng, Mengfei Chen, Xue Bai, Ruxin Liu, Yujiao Tang, Liting Yang, Weiliang Xue
PMID40969909
发布时间2025-09-17
DOI10.1002/fsn3.70835

实验完整度

高

包含网络药理学、分子对接与动力学模拟、体内LPS诱导脓毒症小鼠模型及体外H9C2细胞实验,并通过Western blot、qPCR、ELISA和HE染色进行功能与机制验证,证据层级多元。

主要模型

H9C2心肌细胞系 LPS诱导的脓毒症小鼠模型(C57BL/6N小鼠)

重点核对

小鼠模型:C57BL/6N雄性,10-12周龄,18-22g,腹腔注射LPS 5mg/kg建立脓毒症模型,24小时后治疗组腹腔注射LBP溶液,对照组给予等量生理盐水,每组6只。 细胞模型:H9C2心肌细胞培养于含10%FBS和1%青霉素的DMEM中,细胞达70%融合时加入LPS 10mg/mL,孵育2小时后收集。 Western blot检测NRF2、HO-1、GPX4、SLC7A11、ACSL4蛋白表达,使用特异性抗体(货号详见原文),并以GAPDH为内参。 qPCR检测上述基因mRNA表达,引物序列见表1,使用SYBR Green Master Mix,在Roche LightCycler 480仪器上进行,以GAPDH为内参,用2−ΔΔCt法计算相对表达量。 ELISA检测血清或细胞上清中TNF-α、IL-6、IL-1β水平,使用相应ELISA试剂盒。

摘要

脓毒症仍然是全球范围内导致死亡的主要原因,其中脓毒症诱发的心肌损伤(SIMI)是决定临床结局的关键因素。枸杞(Lycium barbarum L.)作为一种传统中草药,已通过多种途径显示出在脓毒症相关器官损伤中的治疗潜力。然而,其在SIMI中的作用和机制尚未被探索。通过网络药理学方法,通过TCMSP和SwissTargetPrediction鉴定枸杞的候选靶点,并与来自GeneCards的脓毒症/心肌损伤相关靶点取交集。使用STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,并通过Cytoscape的cytoHubba插件进行分析。通过KEGG/GO分析探讨富集通路。对关键靶点进行转录因子预测、分子对接(AutoDock Vina)和分子动力学(MD)模拟(GROMACS)。实验验证包括体内LPS诱导的脓毒症模型和体外H9C2心肌细胞实验。本研究揭示,枸杞通过调节NRF2/HO-1信号通路减轻SIMI,将其定位为脓毒症相关心脏并发症的新型治疗候选药物。

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
枸杞多糖(LBP)是否能改善脓毒症诱导的心肌损伤,其潜在分子机制是否涉及NRF2/HO-1通路及铁死亡?
核心机制
LBP通过激活NRF2/HO-1信号通路,下调ACSL4表达,抑制脂质过氧化和铁死亡,从而减轻心肌损伤。
主要证据
网络药理学预测LBP活性成分槲皮素与NRF2稳定结合;体内LPS小鼠模型和体外H9C2细胞实验显示,LBP处理后NRF2、HO-1、GPX4、SLC7A11表达升高,ACSL4降低,炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α下降,HE染色显示心肌病理损伤减轻。
研究意义
枸杞多糖可作为脓毒症相关心脏并发症的新型治疗候选药物,未来需临床研究验证其疗效。

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

网络药理学与靶点筛选

预测枸杞活性成分及脓毒症心肌损伤潜在治疗靶点,并筛选关键靶点。

通过TCMSP和SwissADME筛选枸杞活性成分,SwissTargetPrediction和TCMSP预测靶点,GeneCards获取疾病靶点,取交集获得76个候选基因;STRING和Cytoscape cytoHubba筛选出30个hub基因。

2

分子对接与分子动力学模拟

验证枸杞活性成分槲皮素与关键靶点NRF2的结合亲和力和稳定性。

从TCMSP和PubChem获取配体结构,从PDB获取蛋白结构,使用AutoDock进行分子对接,使用GROMACS进行100ns分子动力学模拟,分析RMSD、Rg、RMSF、氢键数、Buried SASA和结合能。

3

体内动物模型验证

验证LBP对LPS诱导的脓毒症小鼠心肌损伤的改善作用。

建立LPS诱导脓毒症小鼠模型,设置对照组(生理盐水)、模型组(LPS)、治疗组(LPS+LBP),通过HE染色观察心肌病理变化,Western blot和qPCR检测NRF2、HO-1、GPX4、SLC7A11、ACSL4表达,ELISA检测炎症因子水平。

4

体外细胞模型验证

在H9C2心肌细胞中验证LBP对LPS诱导损伤的保护作用及机制。

H9C2细胞分为对照组、LPS组(10mg/mL)、治疗组(LPS+LBP),培养2小时后收集,Western blot、qPCR和ELISA检测相应指标。

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
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素溶液----
脂多糖Sigma297-473-0
枸杞多糖Wolfberry Company--
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
Trizol试剂Beyotime BiotechnologyR0016
脱脂奶粉Beyotime BiotechnologyP0216-1500g
HE染色材料Beyotime BiotechnologyC0105M
GPX4抗体Proteintech Group30388-1-AP
HO-1抗体Proteintech Group10701-1-AP
NRF2抗体Proteintech Group80593-1-RR
ACSL4抗体Proteintech Group22401-1-AP
GAPDH抗体Proteintech Group10494-1-AP
SLC7A11抗体--PA1-16893
大鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0012c
IL-6 ELISA试剂盒Lianshuo BiotechLM8K2868M
TNF-α ELISA试剂盒Lianshuo BiotechLM8K1686M

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
动物实验建模
小鼠品系、性别、年龄、体重;LPS剂量和给药途径;LBP给药剂量、时间和途径;对照组处理;每组样本量。
阅读提示:2.2 实验动物和细胞;2.7 动物模型和细胞模型的建立;图8图注
细胞实验建模
细胞系、培养条件;LPS浓度和处理时间;LBP处理浓度和时间;分组设置。
阅读提示:2.2 实验动物和细胞;2.7 动物模型和细胞模型的建立
分子表达检测
蛋白提取方法、抗体信息;qPCR引物序列、反应条件和仪器;内参基因选择;相对定量方法。
阅读提示:2.8 Western Blot 分析和定量聚合酶链反应(qPCR)分析;表1
炎症因子检测
ELISA试剂盒品牌、货号;检测样本类型;孵育时间和温度;波长。
阅读提示:2.9 酶联免疫吸附试验(ELISA)检测炎症水平
组织病理分析
组织固定、切片、染色方法;观察倍数;评分标准。
阅读提示:2.10 心肌组织切片组织病理学比较;图8