苦参碱通过SIRT3/OPA1通路抑制线粒体功能障碍和炎症,减轻顺铂诱导的急性肾损伤

Matrine alleviates cisplatin-induced acute kidney injury by inhibiting mitochondrial dysfunction and inflammation via SIRT3/OPA1 pathway.

作者信息Lu Yuan, Jingchao Yang, Ying Li, Longhui Yuan, Fei Liu, Yujia Yuan, Xiaochi Tang
PMID35650472
发布时间2022-07
DOI10.1111/jcmm.17398

实验完整度

包含细胞实验(HK2细胞)、SIRT3敲低验证、动物模型(小鼠)及临床生化检测,多层级验证了机制和功能。

主要模型

HK2细胞(人近端肾小管上皮细胞系) 顺铂诱导的急性肾损伤小鼠模型(C57BL/6)

重点核对

顺铂浓度:10 μM;处理时间:48小时 苦参碱浓度:400 μM(体外) 小鼠顺铂剂量:20 mg/kg单次腹腔注射;苦参碱剂量:5 mg/kg/天,连续4天 SIRT3敲低:si-SIRT3转染HK2细胞 检测指标:细胞活力、凋亡、ROS、线粒体膜电位、ATP、肾功能(BUN、CREA)

摘要

顺铂被广泛用于治疗恶性肿瘤。然而,其临床应用常因严重的副作用而受限,尤其是肾毒性。苦参碱(MAT)是一种存在于苦参属中的四环喹嗪类生物碱,具有多种药理作用,包括抗氧化应激、抗炎和抗凋亡,但MAT在急性肾损伤(AKI)中的作用尚未被评估。在这里,我们发现MAT在体外能有效抑制顺铂诱导的HK2细胞损伤,这与抑制氧化损伤和NF-κB介导的炎症有关。此外,MAT处理能激活SIRT3/OPA1轴,随后抑制线粒体碎片化并改善线粒体功能。更重要的是,SIRT3敲低抑制了OPA1的去乙酰化,从而阻断了MAT对顺铂诱导的细胞损伤的保护作用。在体内,MAT处理减轻了顺铂诱导的小鼠肾功能障碍、组织学损伤和炎症。此外,与体外发现一致,MAT也激活了SIRT3介导的OPA1去乙酰化,并减轻了AKI小鼠的线粒体功能障碍。我们的研究证明,MAT通过SIRT3/OPA1介导的线粒体功能改善,协同抗氧化应激和抗炎作用,防止顺铂诱导的AKI,提示MAT可能是AKI的一种新型有效策略。

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
苦参碱(MAT)是否能减轻顺铂诱导的急性肾损伤(AKI),其潜在机制是否涉及SIRT3/OPA1通路?
核心机制
MAT通过激活SIRT3/OPA1轴,促进OPA1去乙酰化,抑制线粒体碎片化,改善线粒体功能,进而抑制氧化应激和NF-κB介导的炎症,从而减轻肾损伤。
主要证据
体外:MAT处理HK2细胞降低细胞损伤、ROS、炎症因子,改善线粒体功能;SIRT3敲低逆转这些保护作用。体内:MAT减轻小鼠肾损伤、炎症和线粒体功能障碍,并伴随SIRT3/OPA1轴激活。
研究意义
研究表明MAT可能成为治疗AKI的一种新型有效策略,但其作为辅助疗法减轻顺铂肾毒性的临床应用仍需进一步研究。

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

细胞损伤模型建立及MAT保护效果评估

评估MAT对顺铂诱导的HK2细胞损伤的保护作用

使用顺铂处理HK2细胞建立损伤模型,加入MAT共处理,检测细胞活力、凋亡和凋亡相关蛋白表达。

2

氧化应激和炎症评估

检测MAT对顺铂诱导的氧化损伤和炎症反应的影响

检测细胞内ROS和mtROS水平,MDA含量和CAT活性,以及NF-κB激活和炎症因子mRNA表达。

3

线粒体功能检测

评估MAT对顺铂诱导的线粒体功能障碍的影响

检测线粒体膜电位、线粒体形态、ATP含量和线粒体生物发生相关蛋白表达。

4

SIRT3/OPA1机制验证

验证MAT的保护作用是否依赖于SIRT3介导的OPA1去乙酰化

检测SIRT3表达和OPA1乙酰化水平,免疫共沉淀检测SIRT3与OPA1相互作用,并使用siRNA敲低SIRT3后观察保护作用是否减弱。

5

体内药效评估

验证MAT对顺铂诱导的AKI小鼠的保护作用

建立小鼠AKI模型,给予MAT治疗,检测肾功能、组织病理、细胞凋亡和线粒体功能相关指标。

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。

验证分子表达变化
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
DMEM培养基Invitrogen--
胎牛血清Gibco--
顺铂MCEHY-17394
苦参碱MCEHY-N0164
细胞计数试剂盒-8Dojindo LaboratoriesCK04
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒BD Biosciences556507
2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐Sigma-Aldrich4091-99-0
MitoSOX Red线粒体超氧化物指示剂Thermo Fisher ScientificM36008
丙二醛检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0131
过氧化氢酶检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0051
四甲基罗丹明甲酯Thermo Fisher ScientificT668
MitoTracker Green线粒体绿色荧光探针Beyotime BiotechnologyC1048
ATP检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0026
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013C
BCA蛋白定量试剂盒Sangon BiotechC503051
PVDF膜MilliporeIPVH00010
增强化学发光试剂盒--WBKLS0500
蛋白A+G琼脂糖Beyotime BiotechnologyP2012
抗SIRT3抗体Cell Signaling TechnologyD22A3
抗OPA1抗体Abcamab119685
抗乙酰化赖氨酸抗体Cell Signaling Technology9441
jetPRIME转染试剂Polyplus Transfection101000001
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Sigma-AldrichC9819
顺铂MCE--
肌酐检测试剂盒Stanbio Laboratory--
尿素氮检测试剂盒Stanbio Laboratory--
TNF-α ELISA试剂盒Neobioscience Technology CompanyEMC102a
IL-6 ELISA试剂盒Neobioscience Technology CompanyEMC004
TUNEL凋亡检测试剂盒Roche Applied Science1684817
Hoechst 33342核酸染料Thermo Fisher ScientificH-1399
SYBR Green荧光染料Thermo Fisher Scientific1176102K

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
细胞培养
HK2细胞培养条件(DMEM+10% FBS、37°C、5% CO2)
阅读提示:见2.1节
药物处理
顺铂浓度10 μM,处理48小时;MAT浓度400 μM
阅读提示:见2.1节和3.1节
SIRT3敲低
siRNA序列和转染试剂(jetPRIME)
阅读提示:见2.11节
动物模型
小鼠品系、周龄、性别;顺铂剂量20 mg/kg单次腹腔注射;MAT剂量5 mg/kg/天连续4天
阅读提示:见2.13节