产前脂多糖暴露通过调控缝隙连接蛋白43在子代大鼠中编程心脏纤维化

Prenatal lipopolysaccharide exposure programs cardiac fibrosis via dysregulating of connexin 43 in offspring rats.

作者信息Yan Wen, Yao Yuan, Haigang Zhang, Ya Liu
PMID41789580
发布时间2026-04
DOI10.3892/mmr.2026.13830

实验完整度

包含体内动物模型(孕期LPS暴露)和体外细胞模型(原代心脏成纤维细胞),并通过药物干预(CBX、ATRA)进行功能验证,实现了多层级证据链。

主要模型

孕期LPS暴露的Sprague-Dawley大鼠子代 新生大鼠原代心脏成纤维细胞

重点核对

孕期LPS剂量:0.79 mg/kg,腹腔注射,妊娠第8、10、12天 子代观察时间点:产后8周和16周 体外LPS刺激浓度与时间:10 µg/ml,24小时 CBX处理浓度:400 µM;ATRA处理浓度:10 µM 主要检测指标:Cx43、LC3、DNMT1的mRNA和蛋白表达,以及心脏纤维化(CVF)和α-SMA表达

摘要

本研究探讨了缝隙连接蛋白43(Cx43)在介导产前炎症诱导的子代心脏纤维化中的作用,特别探索了其与自噬和DNA甲基化通路的动态调控。怀孕的Sprague-Dawley大鼠在妊娠第8、10和12天接受腹腔注射生理盐水(对照组)或脂多糖(LPS,0.79 mg/kg)。子代在产后第8周和第16周被处死。心肌组织进行组织病理学检查和分子分析。产前LPS暴露一致诱导子代显著的心脏纤维化。逆转录定量PCR显示,Cx43、LC3和DNA甲基转移酶1(DNMT1)的mRNA水平在8周时显著降低;然而,在16周时它们升高至超过对照组水平。Western blotting显示Cx43蛋白表达在两个年龄均持续受抑制,而LC3-II/I比值和DNMT1蛋白水平与双相mRNA趋势平行。使用新生大鼠心脏成纤维细胞进行LPS(10 µg/ml,24小时)处理的体外实验证实了Cx43和LC3的下调以及DNMT1的上调。使用靶向药理学干预来阐明这些调控关系。Cx43缝隙连接抑制剂甘氨酸脱氧胆酸(400 µM)与LPS共处理进一步抑制Cx43、LC3和DNMT1的表达。然而,Cx43激动剂全反式维甲酸(10 µM)共处理减弱了LPS诱导的DNMT1上调和LC3-II/I比值抑制。这些发现表明,Cx43的功能状态通过动态调控相互关联的自噬和DNA甲基化,将胎儿炎症刺激与出生后心脏纤维化发生关键性地联系起来,确立Cx43作为该致病网络中的上游调控节点。

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
产前LPS暴露如何通过Cx43及其与自噬和DNA甲基化的相互作用,编程子代心脏纤维化?
核心机制
Cx43功能状态作为上游调控节点,通过动态调控自噬(LC3)和DNA甲基化(DNMT1)通路,连接胎儿炎症暴露与出生后心脏纤维化发生。
主要证据
体内显示孕期LPS暴露导致子代心脏纤维化、Cx43蛋白持续下调、LC3-II/I比值和DNMT1表达呈双相变化;体外LPS刺激的原代心脏成纤维细胞中,Cx43抑制剂CBX加重LC3和DNMT1的抑制,而激动剂ATRA则恢复两者表达。
研究意义
该研究提出Cx43介导的通路可能是产前炎症暴露编程心脏纤维化的关键机制,为预防成年期心血管疾病提供潜在干预靶点。

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

建立孕期LPS暴露动物模型

模拟产前炎症暴露,研究其对子代心脏的编程效应

对怀孕SD大鼠在妊娠第8、10、12天腹腔注射LPS(0.79 mg/kg)或生理盐水,子代在8周和16周处死,收集心脏组织。

2

心脏组织病理学分析

评估心脏形态和纤维化程度

通过H&E染色观察心肌组织结构,Masson三色染色检测胶原沉积,计算胶原体积分数(CVF)。

3

α-SMA免疫荧光染色

检测肌成纤维细胞分化,以反映纤维化进展

对LV组织切片进行抗α-SMA抗体免疫荧光染色,观察阳性细胞分布。

4

检测心脏损伤和RAS激活指标

评估心脏功能损伤和局部RAS激活

通过ELISA检测血清NT-proBNP、Ang II以及心肌组织Ang II水平。

5

基因和蛋白表达分析

检测Cx43、LC3、DNMT1及相关基因的表达变化

使用RT-qPCR检测mRNA水平,Western blotting检测蛋白水平。

6

体外LPS刺激心肌成纤维细胞

建立体外模型,模拟体内炎症环境并验证机制

新生大鼠原代心脏成纤维细胞用LPS(10 µg/ml)处理24小时,检测Cx43、LC3和DNMT1的表达。

7

药理学干预Cx43

验证Cx43对LC3和DNMT1的调控作用

在LPS刺激的细胞中,分别加入CBX(Cx43抑制剂)或ATRA(Cx43激动剂),检测Cx43、LC3和DNMT1的表达。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
脂多糖MilliporeSigma--
NT-proBNP ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-EL-R3023
Ang II ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-EL-R1430c
Masson三色染色试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
抗α-SMA抗体Abcamab124964
Cy3标记的山羊抗兔IgGInvitrogenA10520
DMEM培养基----
胎牛血清HyClone (Cytiva)--
I型胶原酶Worthington Biochemical Corporation--
胰蛋白酶Gibco (Thermo Fisher Scientific)--
甘氨酸脱氧胆酸MilliporeSigma--
全反式维甲酸MilliporeSigma--
总RNA提取试剂盒Tiangen Biotech, Co., Ltd.--
GoScript逆转录系统Promega Corporation--
Bestar SYBR Green qPCR预混液DBI BiosciencesDBI-2043
RIPA裂解液Beyotime Institute of BiotechnologyP0013C
增强型BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0010
PVDF膜MilliporeIPVH00010
脱脂奶粉Santa Cruz Biotechnologysc-2325
抗Cx43抗体Abcamab11370
抗LC3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-271625
抗DNMT1抗体Novus BiologicalsNB100-56519
抗DNMT3A抗体Novus BiologicalsNB120-13888
抗DNMT3B抗体Novus BiologicalsNB300-516
β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
HRP标记的山羊抗兔IgGZhongshan Golden Bridge Bio Co., Ltd.ZB-2301
HRP标记的山羊抗小鼠IgGInvitrogenA16084
增强型化学发光检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--

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
LPS剂量(0.79 mg/kg)和注射时间(妊娠第8、10、12天);对照组注射0.5 ml生理盐水
阅读提示:Materials and methods - Animal treatment
子代取材
取材年龄(8周和16周);麻醉和处死方式(戊巴比妥钠50 mg/kg)
阅读提示:Materials and methods - Animal treatment
组织病理学分析
切片厚度(4 µm);Masson染色具体步骤(铁苏木素6分钟,酸性品红8分钟等);CVF计算视野数(5个)
阅读提示:Materials and methods - Histological analysis
免疫荧光
抗体稀释度(α-SMA 1:400,二抗1:400);切片厚度(10 µm)
阅读提示:Materials and methods - Immunofluorescence staining
体外细胞实验
细胞类型(新生大鼠原代心脏成纤维细胞)和代数(第3代);LPS浓度(10 µg/ml)和处理时间(24小时);CBX浓度(400 µM)和ATRA浓度(10 µM)
阅读提示:Materials and methods - Neonatal rat cardiac fibroblasts Isolation and treatment
基因表达检测
引物序列;PCR循环条件(95°C 2分钟,40个循环,退火60°C 34秒);使用β-actin作为内参
阅读提示:Materials and methods - RNA preparation and RT-qPCR
蛋白表达检测
蛋白上样量(30 µg);SDS-PAGE浓度(10%);一抗稀释度(Cx43 1:1000,LC3 1:1000,DNMT1 1:500等)
阅读提示:Materials and methods - Western blotting