Protosappanin A通过激活Nrf2信号通路抑制氧化应激和NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡,从而保护病理性心脏肥大

Protosappanin A protects against pathological cardiac hypertrophy by inhibiting oxidative stress and NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis via activation of the Nrf2 signaling pathway.

作者信息Qing He, Yun Zheng, Xiaoli Yan, Shanshan Lv, Bo Yu
PMID41584280
发布时间2026-01-09
DOI10.3389/fcvm.2025.1682641

实验完整度

包含TAC小鼠模型和Ang II诱导的NMCMs体外模型,并通过ML385和Nrf2 siRNA进行功能验证,涵盖体内外功能、机制和分子检测。

主要模型

TAC诱导的病理性心脏肥大小鼠模型 Ang II诱导的 neonatal mouse cardiomyocytes (NMCMs) 模型

重点核对

TAC手术小鼠模型,随机分组:Sham、TAC、TAC+PTA (10或20 mg/kg)、TAC+PTA+ML385 (30 mg/kg) 给药方式:PTA灌胃4周,ML385腹腔注射(术前1天及术后每3天一次) Ang II处理NMCMs浓度1 μM,PTA浓度50或100 μM,处理48小时 Nrf2 siRNA转染NMCMs敲低Nrf2 检测指标:LVEF、LVFS、IVSd、LVPWd、HW/BW、HW/TL、WGA染色、Masson染色、SOD活性、MDA含量、DHE/DCFH-DA荧光、Western blot、ELISA

摘要

Introduction: Pathological cardiac hypertrophy is a pivotal pathological process underlying various cardiac diseases, including heart failure (HF). Protosappanin A (PTA), a major biphenyl compound isolated from Caesalpinia sappan, has been shown to confer significant protective effects against multiple cardiovascular insults. However, its precise role in pressure overload-induced pathological cardiac hypertrophy remains elusive.Methods: In the present study, a mouse model was established through transverse aortic constriction (TAC) surgery and then intragastrically administered with PTA for 4 weeks.Results: Our results indicate that PTA treatment led to an improvement in cardiac contractile function, a reduction in cardiomyocyte hypertrophy, and an attenuation of myocardial fibrosis in TAC-operated mice. Notably, PTA exerted its anti-hypertrophic actions by mitigating myocardial oxidative stress injury and inhibiting cardiomyocyte pyroptosis. Nevertheless, the above cardioprotective effects of PTA were largely abrogated by the use of the nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) specific inhibitor ML385 in TAC-treated mice or Nrf2 siRNA in angiotensin II (Ang II)-treated neonatal mouse cardiomyocytes (NMCMs).Discussion: Our study demonstrates for the first time that PTA ameliorates cardiac remodeling and dysfunction in mice with pathological cardiac hypertrophy by suppressing oxidative stress and cardiomyocyte pyroptosis through activating of the Nrf2 signaling pathway, highlighting additional therapeutic option for clinical prevention and treatment of HF patients.

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
Protosappanin A(PTA)是否能通过激活Nrf2信号通路抑制氧化应激和心肌细胞焦亡,从而改善压力超负荷诱导的病理性心脏肥大?
核心机制
PTA通过激活Nrf2信号通路,促进Nrf2核转位并上调HO-1和NQO-1表达,抑制氧化应激和NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡,从而保护心脏。
主要证据
在TAC小鼠模型中,PTA治疗改善心功能、减轻心肌肥大和纤维化,降低氧化应激和焦亡标志物(cleaved caspase-1、GSDMD-N等);在Ang II处理的NMCMs中,PTA减轻氧化应激和焦亡。ML385或Nrf2 siRNA消除这些保护作用。
研究意义
为压力超负荷诱导的病理性心脏肥大提供潜在的治疗策略,并为PTA在心力衰竭及其他心血管疾病中的未来临床应用提供证据。

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TAC诱导的小鼠心脏肥大模型

通过横向主动脉缩窄模拟压力超负荷,建立病理性心脏肥大模型。

对C57BL/6小鼠进行TAC手术,以27-gauge针头为间隔缩窄主动脉弓,术后给予PTA或载体灌胃4周。

2

评估心脏功能与重塑

评估PTA对TAC诱导的心脏功能与结构重塑的影响。

通过超声心动图测量LVEF、LVFS、IVSd、LVPWd;计算HW/BW和HW/TL;WGA染色测量心肌细胞横截面积;Masson染色评估纤维化;qRT-PCR检测肥大和纤维化标志物。

3

检测心肌氧化应激水平

评估PTA对TAC诱导的氧化应激的影响。

使用SOD和MDA试剂盒测定心肌组织SOD活性和MDA含量,DHE染色检测ROS水平,Western blot检测Nrf2通路蛋白表达。

4

评估心肌细胞焦亡

评估PTA对TAC诱导的心肌细胞焦亡的影响。

免疫荧光染色检测NLRP3炎症小体形成,Western blot检测cleaved caspase-1和GSDMD-N表达,ELISA检测血清IL-1β和IL-18水平。

5

建立Ang II诱导的NMCMs细胞模型

在体外验证PTA的抗肥大和抗氧化作用。

分离新生小鼠心肌细胞,用Ang II处理诱导肥大,并给予PTA干预,检测肥大标志物、氧化应激指标和Nrf2通路蛋白。

6

验证Nrf2依赖性

验证PTA的保护作用是否依赖于Nrf2信号通路。

在体内使用ML385抑制Nrf2,在体外使用Nrf2 siRNA敲低Nrf2,观察PTA的保护作用是否被阻断。

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。

验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
原苏木素AMedChemExpressHY-113573
ML385MedChemExpressHY-100523
血管紧张素IISolarbio BiotechnologyA9290
二氢乙啶Beyotime BiotechnologyS0063
2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯Beyotime BiotechnologyS0036S
超氧化物歧化酶检测试剂盒Elabscience BiotechnologyE-BC-K020-M
丙二醛检测试剂盒Elabscience BiotechnologyE-BC-K025-M
白细胞介素-1β ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-M0037
白细胞介素-18 ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-M0730
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000008
碘化丙啶Sigma-AldrichS7109
BCA蛋白定量试剂盒Sigma-AldrichBCA1
RNA提取试剂盒TaKaRa Biomedical Technology9767
Keap1抗体Proteintech10503-2-AP
HO-1抗体Proteintech10701-1-AP
NLRP3抗体Proteintech68102-1-Ig
组蛋白H3抗体Proteintech17168-1-AP
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
Nrf2抗体Cell Signaling Technology#20733
ASC抗体Cell Signaling Technology#67824
cleaved caspase-1抗体Cell Signaling Technology#89332
GSDMD-N抗体Cell Signaling Technology#10137
NQO-1抗体Abcamab80588
VisualSonics 2100超声心动图系统VisualSonics--
ImageJ软件NIH--
激光共聚焦显微镜FV3000Olympus--
荧光显微镜Eclipse C1Nikon--
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad Laboratories--
ChemiDoc XRS系统Bio-Rad Laboratories--
SpectraMax M5酶标仪Molecular Devices--

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
小鼠品系、性别、年龄、TAC手术具体操作细节
阅读提示:2.2 Animals and grouping, 2.3 Transverse aortic constriction surgery
药物处理
PTA剂量(10或20 mg/kg)、灌胃给药、ML385剂量(30 mg/kg)及给药频率
阅读提示:2.2 Animals and grouping, 2.3 Transverse aortic constriction surgery, Results 3.1
细胞培养与处理
心肌细胞分离方法、Ang II浓度(1 μM)、PTA浓度(50或100 μM)、处理时间48小时
阅读提示:2.6 Neonatal mouse cardiomyocytes (NMCMs) culture and treatment
基因敲低
Nrf2 siRNA序列、转染试剂Lipofectamine 3000、细胞密度、转染时间
阅读提示:2.7 Cell transfection
氧化应激检测
DHE染色浓度(10 μM)、孵育时间、DCFH-DA染色浓度(1 mM)、孵育时间、SOD/MDA试剂盒操作
阅读提示:2.8 ROS detection, 2.9 Determination of SOD activity and MDA content
焦亡检测
PI染色浓度、免疫荧光染色步骤、Western blot抗体稀释比、ELISA操作
阅读提示:2.11 Immunofluorescence staining, 2.12 PI staining, 2.14 Western blot, 2.10 Determination of IL-1β and IL-18 levels