6-姜烯酚通过抑制E3泛素连接酶和坏死性凋亡减轻阿霉素诱导的心脏和骨骼肌萎缩

6-Shogaol Attenuates Doxorubicin-Induced Cardiac and Skeletal Muscle Atrophy by Inhibiting E3 Ubiquitin Ligases and Necroptosis.

作者信息Xipeng Sun, Yaxian Wang, Quanjun Yang, Bo Xin, Jinlu Huang, Cheng Guo
PMID41840961
发布时间2026-06
DOI10.1002/ptr.70276

实验完整度

包含体内健康小鼠和荷瘤小鼠模型,结合组织学、超声心动图、分子生物学等多层级实验,并明确功能与机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠模型(健康及LLC荷瘤模型) 小鼠Lewis肺癌(LLC)细胞移植瘤模型

重点核对

DOX给药方案:5 mg/kg/3d,共4次,腹腔注射,累积剂量20 mg/kg 6-姜烯酚给药方案:低剂量2.5 mg/kg/d,高剂量10 mg/kg/d,每日腹腔注射,持续14天 动物模型:健康C57BL/6小鼠和LLC荷瘤小鼠,每组6只 检测终点:体重、抓力、心脏功能(LVEF/LVFS)、骨骼肌CSA、组织学染色等

摘要

阿霉素(DOX)是一种有效的抗癌药物,但它不仅诱导剂量依赖性心脏毒性,还会引起严重的心脏和骨骼肌萎缩。最近的研究表明,心脏萎缩可能在DOX诱导的心脏毒性中发挥重要作用。然而,DOX诱导心脏和骨骼肌萎缩的机制仍不清楚。6-姜烯酚(6-SH)是生姜中的一种生物活性成分,具有多种生物活性,并能减轻顺铂诱导的恶病质。在本工作中,我们系统评估了DOX和/或6-SH对心脏和骨骼肌的影响及其潜在机制。C57BL/6小鼠接受DOX治疗(5 mg/kg/3d,4次,腹腔注射),并给予高或低剂量的6-SH(10/2.5 mg/kg,每日一次,腹腔注射),持续14天。DOX处理组小鼠的体重、骨骼肌质量、心脏质量、抓力、食物摄入和心功能显著降低,而这些损伤被6-SH显著改善。出乎意料的是,6-SH协同增强了DOX的抗肿瘤功效。DOX诱导的骨骼肌线粒体水平显著下降和慢肌纤维向快肌纤维转变被6-SH处理显著减弱。同时,6-SH对DOX诱导的心脏氧化应激、心脏损伤标志物和炎症细胞因子的增加发挥保护作用。DOX显著上调了心脏和骨骼肌中E3泛素连接酶Atrogin1和MuRF1,并下调MyoD和MyoG。此外,DOX激活了坏死性凋亡,表现为受体相互作用蛋白激酶(RIPK)1、RIPK3和混合谱系激酶结构域样(MLKL)磷酸化增加。6-SH负调控E3泛素连接酶和坏死性凋亡,同时上调肌源性调节因子。总之,6-SH通过抑制E3泛素连接酶和坏死性凋亡,减轻了DOX诱导的心脏萎缩、骨骼肌萎缩和心脏毒性。

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
6-姜烯酚是否通过调节E3泛素连接酶、肌源性调节因子、氧化应激、炎症和坏死性凋亡来减轻阿霉素诱导的心脏和骨骼肌萎缩?
核心机制
6-姜烯酚通过抑制E3泛素连接酶(Atrogin1和MuRF1)和坏死性凋亡通路(RIPK1/RIPK3/MLKL磷酸化),同时上调肌源性调节因子(MyoD和MyoG),从而减轻阿霉素诱导的心脏萎缩和骨骼肌萎缩。
主要证据
在健康及LLC荷瘤C57BL/6小鼠模型中,6-姜烯酚减轻了DOX诱导的体重下降、肌肉和心脏质量减少、抓力下降、心功能降低,并抑制了骨骼肌纤维萎缩和慢肌向快肌转变;Western blot和RT-qPCR显示其下调Atrogin1/MuRF1并上调MyoD/MyoG,且抑制RIPK1/RIPK3/MLKL磷酸化。
研究意义
研究表明6-姜烯酚可能作为减轻阿霉素化疗引起的心脏和骨骼肌萎缩及心脏毒性的潜在治疗策略,且不干扰甚至增强阿霉素的抗肿瘤效果。

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

建立阿霉素诱导的肌肉萎缩和恶病质模型

验证阿霉素处理能否在健康小鼠和LLC荷瘤小鼠中诱导心脏和骨骼肌萎缩及恶病质症状。

对C57BL/6小鼠腹腔注射DOX(5 mg/kg/3d,共4次),同时给予6-姜烯酚(低剂量2.5 mg/kg/d或高剂量10 mg/kg/d,每日腹腔注射),干预14天,并设置对照和DOX组。荷瘤小鼠皮下接种LLC细胞后随机分组进行同样处理。

2

评估恶病质表型和肌肉/心脏质量

检测DOX对体重、食物摄入、抓力、骨骼肌和心脏质量的影响,并评估6-姜烯酚的保护作用。

监测小鼠体重、食物摄入和抓力;处死后取腓肠肌、胫骨前肌、附睾脂肪和心脏称重,计算心脏重量/胫骨长度比。

3

评估心脏功能和心脏萎缩

评估DOX对心脏收缩和舒张功能的影响,以及6-姜烯酚对心脏萎缩的改善作用。

使用超声心动图测量LVEF、LVFS等参数;通过WGA染色测量心肌细胞横截面积,并通过Masson三色染色评估心肌纤维化。

4

评估骨骼肌纤维萎缩和纤维类型转换

验证DOX是否导致骨骼肌纤维萎缩和慢肌向快肌转换,并评估6-姜烯酚的调节作用。

通过H&E染色测量腓肠肌肌纤维CSA;通过SDH染色评估线粒体含量;通过免疫荧光染色和RT-qPCR分析肌纤维类型分布(MyHC I/II)和MyHC亚型mRNA表达。

5

检测氧化应激、心脏损伤标志物和炎症因子

评估DOX诱导的心脏和骨骼肌氧化应激、心脏损伤及炎症反应,并验证6-姜烯酚的抗氧化和抗炎作用。

检测心脏和腓肠肌组织中MDA、SOD、GSH、CAT水平;通过ELISA检测血清cTnT、BNP、TNF-α和IL-6水平。

6

分析蛋白表达与信号通路

验证DOX对E3泛素连接酶、肌源性因子和坏死性凋亡通路的影响,以及6-姜烯酚的调节作用。

通过Western blot检测心脏和骨骼肌中Atrogin1、MuRF1、MyoD、MyoG、MyHC、MYH6、MYH7以及p-RIPK1、RIPK1、p-RIPK3、RIPK3、p-MLKL、MLKL的表达;通过RT-qPCR检测相应mRNA。

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
阿霉素Shenzhen Main Luck Pharmaceuticals Inc.--
6-姜烯酚Chengdu Herbpurify Co. LTD.--
异氟烷----
Vevo 2100超声成像系统FUJIFILM VisualSonics Inc.--
Masson三色染色试剂盒Solarbio--
小麦胚芽凝集素染色试剂盒Yuxiu Biotechnology--
抗MyHC I抗体Abcamab11083
抗MyHC II抗体Abcamab51263
DAPIBeyotime BiotechnologyC1006
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ProteintechKE10002
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ProteintechKE10007
小鼠cTnT ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1801
小鼠BNP ELISA试剂盒RayBioELAM-BNP
RIPA裂解缓冲液NCM BiotechWB3100
蛋白酶抑制剂NCM BiotechP001
磷酸酶抑制剂NCM BiotechP003
BCA蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0011
5×SDS-PAGE上样缓冲液NCM BiotechWB2100
PVDF膜Millipore Corporation--
山羊抗小鼠IgG HRPCell Signaling7074
山羊抗兔IgG HRPCell Signaling7076
ECL化学发光试剂盒EpizymeSQ201L
Tanon 5200Multi化学发光成像系统Tanon--
抗MyHC抗体R&D SystemsMAB4470
抗MyoD抗体Sigma-AldrichM6190
抗MyoG抗体Abcamab1835
抗Atrogin1/MAFbx抗体Abcamab168372
抗MuRF1抗体Abcamab172479
抗MYH6/α-MYH抗体ABclonal TechnologyA12964
抗MYH7/β-MYH抗体ABclonal TechnologyA7564
抗磷酸化RIPK1/RIP (S166)抗体ABclonal TechnologyAP1230
抗RIPK1/RIP抗体ABclonal TechnologyA7414
抗磷酸化RIP3 (T231/S232)抗体ABclonal TechnologyAP1260
抗RIPK3抗体ABclonal TechnologyA5431
抗磷酸化MLKL (Ser358)抗体Cell Signaling Technology91689
抗MLKL抗体Cell Signaling Technology14993
抗β-Tubulin抗体ABclonal TechnologyA12289
抗GAPDH抗体ABclonal TechnologyA19056
FastPure植物总RNA提取试剂盒VazymeRC401
HiScript II Q Select RT SuperMixVazymeR223-01
SYBR Green 预混液VazymeQ711-02-AA
MDA测定试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA003-2
SOD测定试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA001-3
GSH测定试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA006-1
CAT测定试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA007-1
考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒----
酶标仪BioTek--
ImageJ软件NIH--
GraphPad Prism 8.0.2----
Nanodrop Lite分光光度计Thermo Fisher Scientific--
抓力计 (SH-20)NSCINGSH-20

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
动物模型与分组处理
动物品系、周龄、性别(C57BL/6,6-8周龄,雄性);分组(CON, DOX, DOX+6SH-L, DOX+6SH-H);每组样本量(n=6);DOX剂量与给药方案(5 mg/kg/3d,共4次,i.p.);6-SH剂量(2.5或10 mg/kg/d,i.p.);持续天数(14天)
阅读提示:见Methods 2.2 Animal Experimental Protocol 和Figure 1B/2A
荷瘤模型建立
LLC细胞接种数量(1×10^6)与部位(右侧背部皮下);肿瘤体积测量公式(0.5×长×宽^2)
阅读提示:见Methods 2.2 Animal Experimental Protocol 和Figure 2A
心脏功能评估
超声心动图参数(LVEF, LVFS等);麻醉条件(2%异氟烷);心率控制(300-400次/分)
阅读提示:见Methods 2.3 Echocardiographic Assessment 和Figure 6
骨骼肌纤维萎缩与类型分析
CSA分析(n=300);SDH染色步骤(37°C孵育30分钟);免疫荧光染色抗体(anti-MyHC I ab11083, anti-MyHC II ab51263);纤维类型分布计算方法
阅读提示:见Methods 2.4 Histology, 2.5 SDH Staining, 2.6 Fast and Slow Muscle-Type Assay 和Figure 3/4
蛋白表达检测
Western blot蛋白上样量(40 μg);抗体稀释比例(1:1000);内参(GAPDH);坏死性凋亡相关抗体(p-RIPK1 S166, p-RIPK3 T231/S232, p-MLKL S358)
阅读提示:见Methods 2.9 Western Blot Analysis 和Figure 8/9/10
氧化应激与炎症因子检测
组织匀浆比例(1:9 w/v);MDA/SOD/GSH/CAT试剂盒货号(A003-2, A001-3, A006-1, A007-1);ELISA试剂盒货号(cTnT E-EL-M1801, BNP ELAM-BNP, TNF-α KE10002, IL-6 KE10007)
阅读提示:见Methods 2.7 Measurement of Oxidative Stress Levels 和2.8 ELISA