瑞香素预处理通过TLR4/MyD88/NF-κB信号通路减轻缺血再灌注后的心脏损伤和室性心律失常易感性

Daphnetin Preconditioning Decreases Cardiac Injury and Susceptibility to Ventricular Arrhythmia following Ischaemia-Reperfusion through the TLR4/MyD88/NF-Κb Signalling Pathway.

作者信息Fan Yang, Xiaobo Jiang, Hongyi Cao, Wei Shuai, Lijun Zhang, Guangji Wang, Dajun Quan, Xuejun Jiang
PMID33902056
发布时间2021
DOI10.1159/000513631

实验完整度

包含体内小鼠I/R模型和体外H9c2细胞H/R模型两个独立证据层级,并进行了功能验证(心功能、心律失常)和机制验证(TLR4/MyD88/NF-κB通路蛋白表达)。

主要模型

小鼠心肌缺血再灌注(I/R)模型 H9c2心肌细胞缺氧/复氧(H/R)模型

重点核对

DAP给药剂量为10 mg/kg(体内)和20 μM(体外) 体内模型采用左前降支结扎45分钟再灌注(I/R) 体外模型采用1% O2缺氧6小时、复氧6小时(H/R) I/R术后24小时检测梗死面积、心功能、炎症、凋亡指标 检测TLR4、MyD88、p-NF-κB/P65蛋白表达

摘要

背景/目的:瑞香素(7,8-二羟基香豆素,DAP)具有多种生物活性,如抗炎和抗氧化活性。然而,DAP在心肌缺血/再灌注(I/R)损伤和I/R相关心律失常中的作用仍不确定。本研究旨在探讨DAP对心肌I/R损伤和电生理特性的影响及其机制,体内和体外实验均进行了研究。方法:通过三苯基四氮唑氯化物染色测定心肌梗死面积。通过超声心动图和血流动力学分析评估心脏功能。使用商业试剂盒检测肌酸激酶-MB、乳酸脱氢酶、丙二醛、超氧化物歧化酶、白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的水平。通过末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记染色和流式细胞术测定细胞凋亡。通过细胞计数试剂盒-8测定H9c2细胞的活力。在体外,通过定量PCR测定IL-6和TNF-α的水平。通过Western blot分析检测与凋亡、炎症和Toll样受体4/髓样分化因子88/核因子kappa B(TLR4/MyD88/NF-κB)信号通路相关的蛋白表达水平。通过体表心电图评估RR、PR、QRS和QTc间期。通过Langendorff灌注技术测量90%动作电位时程(APD90)、APD交替阈值和室性心动过速诱发性。结果:DAP预处理减少了心肌I/R损伤和细胞缺氧/复氧(H/R)损伤。DAP预处理改善了心肌I/R损伤后的心功能。DAP预处理还抑制了凋亡,减轻了氧化应激,并在体内和体外抑制了炎症反应。此外,DAP预处理降低了心肌I/R后室性心律失常的易感性。最后,DAP预处理抑制了经历I/R的小鼠和经历H/R的细胞中TLR4、MyD88和磷酸化NF-κB(p-NF-κB)/P65的表达。结论:DAP预处理通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路,保护心肌免受I/R损伤,并降低室性心律失常的易感性。关键词:缺血再灌注损伤,瑞香素,心律失常,Toll样受体4信号通路,炎症,氧化应激

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
DAP预处理是否对心肌I/R损伤和I/R相关心律失常具有保护作用,并探讨其潜在机制。
核心机制
DAP预处理通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路,减轻炎症反应、氧化应激和心肌细胞凋亡,从而保护心肌免受I/R损伤并降低室性心律失常易感性。
主要证据
在小鼠I/R模型中,DAP预处理显著减小梗死面积、改善心功能、抑制凋亡和炎症、降低室性心律失常易感性;在H9c2细胞H/R模型中,DAP预处理提高细胞活力、抑制凋亡、减少炎症因子和氧化应激,并下调TLR4、MyD88和p-NF-κB/P65蛋白表达。
研究意义
DAP可能具有预防与可预测的I/R应激相关的损伤的潜在益处,如心脏移植和主动脉钳夹的心脏手术。

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

确定DAP最佳剂量

评估不同剂量DAP预处理对心肌I/R损伤的保护效果,确定最佳给药剂量。

小鼠随机分为6组,分别给予0、2.5、5、10、20 mg/kg DAP连续灌胃2天,然后进行I/R手术,检测心肌梗死面积和心肌酶(CK-MB、LDH)水平。

2

评估DAP对心功能和存活率的影响

验证DAP预处理是否能改善I/R后的心功能并提高存活率。

小鼠分为4组(sham、sham+DAP、I/R、I/R+DAP),DAP以10 mg/kg灌胃2天,I/R术后24小时、7天、28天进行超声心动图检查,28天进行血流动力学测量,并记录存活率。

3

检测炎症反应、氧化应激和心肌细胞凋亡

探究DAP预处理对I/R诱导的炎症、氧化应激和心肌细胞凋亡的影响。

I/R术后24小时,收集血清和组织样本,通过ELISA检测TNF-α、IL-6,通过生化试剂盒检测MDA、SOD,通过Western blot检测ICAM-1、VCAM-1、Bax、Bcl-2、cleaved caspase-3,通过免疫荧光检测中性粒细胞浸润,通过TUNEL染色检测心肌细胞凋亡。

4

评估心律失常易感性

评估DAP预处理对I/R后心脏电生理特性和心律失常易感性的影响。

I/R术后24小时,记录体表心电图(ECG),通过Langendorff灌注技术记录单相动作电位(MAP),测量APD90、电交替阈值,并通过burst起搏诱发室性心动过速(VT)。

5

检测TLR4/MyD88/NF-κB信号通路蛋白表达

验证DAP预处理是否通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路发挥保护作用。

收集I/R术后24小时的小鼠心脏组织和H/R处理后的H9c2细胞,通过Western blot检测TLR4、MyD88、p-NF-κB/P65蛋白表达水平。

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
瑞香素MedChemExpressHY-N0281
三苯基四氮唑氯化物Sigma-Aldrich--
Mylab30CV超声系统Biosound Esaote Inc.--
Millar导管尖端微压力计Millar InstrumentsSPR-839
LY6G抗体BD Biosciences--
罗丹明(TRITC)偶联的山羊抗大鼠IgG二抗Proteintech Group--
DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)ASPEN Biotechnology Co., Ltd.--
TUNEL试剂盒Roche Diagnostics--
杜氏改良Eagle培养基HyClone; GE Healthcare Life Sciences--
细胞计数试剂盒-8Beyotime Institute of Biotechnology--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Tianjin Sungene Biotech Co., Ltd.--
流式细胞仪BD Biosciences--
CK-MB、LDH、MDA、SOD商业试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
IL-6和TNF-α ELISA试剂盒NeoBioscience--
TRIpure试剂ELK Biotechnology Co., Ltd.--
EntiLinkTM第一链cDNA合成试剂盒ELK Biotechnology Co., Ltd.--
EnTurboTM SYBR Green PCR预混液ELK Biotechnology Co., Ltd.--
PVDF膜Millipore--
ICAM-1抗体Proteintech Group10020-1-AP
VCAM-1抗体Abcamab134047
Bax抗体CST2772
Cleaved caspase-3抗体Abcamab49822
Bcl-2抗体Abcamab59348
TLR4抗体AffbiotechAF7017
MyD88抗体CST4283
p-NF-κB/P65抗体CST3033
NF-κB/P65抗体Abcamab16502
增强化学发光试剂ASPEN Biotechnology Co., Ltd.--
LabChart 7软件AD instrument--

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
体内I/R模型建立
动物品系(雄性8-12周龄);LAD结扎45分钟;再灌注时间;麻醉方式(戊巴比妥钠50 mg/kg腹腔注射)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Animal和Myocardial I/R Model
DAP给药方案
DAP剂量(10 mg/kg);给药途径(灌胃);给药时长(术前2天)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Experimental Groups和图1a、b
体外H/R模型建立
H9c2细胞;DAP浓度(20 μM);预处理时间(12小时);缺氧条件(1% O2, 5% CO2, 94% N2)6小时;复氧条件(95%空气,5% CO2)6小时
阅读提示:参见Materials and Methods中的Cell Culture and H/R Model Establishment和图1c、d
心律失常易感性评估
ECG记录时间点(I/R术后24小时);Langendorff灌注Tyrode's溶液成分;APD90测量;电交替阈值测量;VT诱发方案(burst起搏50 Hz,2 ms脉冲,2秒持续时间)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Surface ECG Recording和Monophasic Action Potential Recording and Cardiac Arrhythmia Inducibility
Western blot检测
蛋白提取时间点(体内:I/R术后24小时;体外:H/R后);抗体稀释比(TLR4 1:1000、MyD88 1:1000、p-NF-κB/P65 1:1000、NF-κB/P65 1:3000等);内参(GAPDH)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Western Blot Analysis