上调的双氧化酶1诱导的氧化应激和caspase-1依赖性焦亡反映心力衰竭的病因

Upregulated dual oxidase 1-induced oxidative stress and caspase-1-dependent pyroptosis reflect the etiologies of heart failure.

作者信息Yan Song Li, Jingwen Xia, Chang Yuan Chen, Shu Hong Ren, Mao Rong He
PMID38750444
发布时间2024-05-15
DOI10.1186/s12860-024-00506-8

实验完整度

研究包含细胞模型构建、DUOX1过表达/敲低、功能检测(ROS、焦亡)和机制验证(NAC逆转),但缺乏动物模型和临床样本验证。

主要模型

AC16人心肌细胞系 DOX诱导的心力衰竭细胞模型

重点核对

AC16细胞经2 µmol/L DOX处理24小时建立心力衰竭模型 DUOX1沉默通过shRNA(shDUOX1-1和shDUOX1-2)实现,对照组为shNC DUOX1过表达使用pLVX-Puro-DUOX1载体,对照组为vector NAC处理浓度为100 µM,处理时间24小时

摘要

背景:氧化应激与心力衰竭的发病机制有关。双氧化酶1(DUOX1)可能通过其在氧化应激中的中介作用在心力衰竭发展中发挥重要作用。本研究旨在评估DUOX1在心力衰竭中的潜在作用。材料与方法:用2 µmol/L的阿霉素(DOX)处理AC16细胞12、24和48小时,构建心力衰竭模型。建立AC16细胞中DUOX1过表达和沉默。通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)和蛋白质印迹检测DUOX1表达。通过流式细胞术测量焦亡和活性氧(ROS)产生。结果:DOX处理24小时后,AC16细胞中DUOX1表达水平升高。DUOX1沉默抑制了DOX诱导的焦亡和ROS产生。IL-1β、IL-18和乳酸脱氢酶(LDH)的释放以及焦亡相关蛋白的表达水平也降低。DUOX1过表达增加了焦亡、ROS产生、IL-1β、IL-18和LDH释放以及焦亡相关蛋白表达。N-乙酰半胱氨酸(NAC)显著逆转了DUOX1诱导的焦亡、ROS及相关因子。结论:这些结果表明DUOX1衍生的遗传毒性可能促进心力衰竭的发展。在此过程中,氧化应激和焦亡可能参与DUOX1在心力衰竭中的调节。

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
DUOX1在心力衰竭发展中的潜在作用及其机制
核心机制
DUOX1通过调控ROS产生,进而激活caspase-1依赖性焦亡,参与心力衰竭的发展
主要证据
在DOX诱导的AC16细胞心力衰竭模型中,DUOX1表达升高;DUOX1沉默抑制DOX诱导的ROS产生和焦亡,而过表达则增强;NAC逆转DUOX1过表达引起的ROS和焦亡增加
研究意义
DUOX1可能作为心力衰竭的新型治疗生物标志物,但其结论基于体外实验,需进一步在动物模型和原代心肌细胞中验证

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

构建心力衰竭细胞模型

模拟心力衰竭的体外环境,用于研究DUOX1的表达和功能

用2 µmol/L的DOX处理AC16细胞12、24、48小时,通过qRT-PCR和Western blot检测DUOX1表达,选择24小时作为后续处理时间

2

构建DUOX1过表达和沉默载体

验证DUOX1过表达和沉默的效率,为后续功能实验提供工具

使用慢病毒载体pLVX-Puro构建DUOX1过表达质粒,转染293T细胞包装病毒;使用pLKO.1载体插入shRNA序列构建沉默载体;检测AC16细胞中DUOX1 mRNA和蛋白水平

3

检测DUOX1沉默对DOX诱导的ROS和焦亡的影响

评估DUOX1沉默是否能够逆转DOX诱导的ROS产生和焦亡

将shDUOX1-1和shDUOX1-2转染AC16细胞后,联合DOX处理,通过流式细胞术检测ROS水平和焦亡率

4

检测DUOX1沉默对炎症因子和焦亡相关蛋白的影响

评估DUOX1沉默是否能抑制DOX诱导的炎症反应和焦亡相关蛋白表达

通过ELISA检测IL-1β和IL-18分泌,生化方法检测LDH释放,Western blot检测pro-caspase-1、active caspase-1、GSDMD-N和NLRP3蛋白表达

5

验证DUOX1过表达的作用及ROS参与

探究DUOX1过表达是否诱导ROS和焦亡,并验证ROS是否介导这一作用

AC16细胞过表达DUOX1,联合或不联合NAC处理,检测ROS、焦亡、IL-1β、IL-18、LDH及焦亡相关蛋白表达

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基HycloneSH30243.01
胎牛血清GIBCO16000e044
青霉素-链霉素Solarbio--
阿霉素Sigma-Aldrich25316-40-9
pLVX-Puro载体Clontech--
psPAX2包装质粒Addgene--
pMD2G包膜质粒Addgene--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
pLKO.1载体----
TRIzol试剂Invitrogen1596-026
SYBR Green qPCR预混液Thermo Fisher--
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher ScientificPICPI23223
SDS-PAGE凝胶JRDUN Biotechnology--
抗DUOX1抗体Proteintech22915-1-AP
抗活化的caspase-1抗体Proteintech67226-1-Ig
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗ASC抗体AbcamAb155970
抗NLRP3抗体AbcamAb263899
抗pro-caspase-1抗体AbcamAb179515
抗GSDMD-N抗体AbcamAb215203
辣根过氧化物酶标记的二抗Beyotime--
化学发光成像系统Tanon5200
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033
DCFH-DA探针Beyotime--
流式细胞仪BD Biosciences--
活化的caspase-1EterLifeEL900443
碘化丙啶InvitrogenP3566
人IL-1β ELISA试剂盒NeoBioscience--
人IL-18 ELISA试剂盒NeoBioscience--
酶标仪Bio-Rad--
LDH检测试剂盒Nanjing JianchengA020-1
BCA检测试剂盒Nanjing JianchengA045-3
GraphPad Prism 7.0软件----

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
细胞培养与心力衰竭模型构建
AC16细胞系来源代次、DMEM培养基成分、FBS浓度、青霉素-链霉素浓度、DOX浓度2 µmol/L和处理时间(12/24/48h)
阅读提示:参见Materials and methods中的Cell culture部分及图1图注
DUOX1过表达和沉默
过表达载体pLVX-Puro-DUOX1的构建和转染效率、shRNA序列及靶点(shDUOX1-1, shDUOX1-2, shDUOX1-3)、转染试剂Lipofectamine 2000
阅读提示:参见Materials and methods中的“Construction of vectors with DUOX1 overexpression”和“Construction and transfection of DUOX1 silencing vectors”部分及图2图注
ROS检测
DCFH-DA探针浓度10 µM、孵育时间20分钟、洗涤次数3次、流式细胞仪设置
阅读提示:参见Materials and methods中的“ROS detection”部分及图3A图注
焦亡检测
active caspase-1浓度和孵育时间、PI浓度3 µM和孵育时间15分钟、流式细胞术设门策略
阅读提示:参见Materials and methods中的“Pyroptosis assay”部分及图3B图注
炎症因子和LDH检测
ELISA检测IL-1β、IL-18的步骤;LDH检测步骤;微板读数波长
阅读提示:参见Materials and methods中的“Enzyme-linked immunosorbent assay”和“Biochemical detection”部分及图4A-C图注
Western blot
抗体浓度、孵育条件、蛋白上样量、SDS-PAGE浓度
阅读提示:参见Materials and methods中的“Western blot analysis”部分及图4D图注
统计方法
每组独立重复三次,使用单因素方差分析及Tukey检验,P<0.05为显著
阅读提示:参见Materials and methods中的“Statistical analysis”部分