C57BL/6小鼠迟发性多柔比星诱导心脏功能障碍中的性别差异

Sex-related differences in delayed doxorubicin-induced cardiac dysfunction in C57BL/6 mice

作者信息Ibrahim Y Abdelgawad, Benu George, Marianne K O Grant, Yingbo Huang, Yuting Shan, R Stephanie Huang, Beshay N Zordoky
PMID38244039
发布时间2024-04
DOI10.1007/s00204-023-03678-y

实验完整度

包含体内模型(C57BL/6小鼠)、心脏功能评估(超声心动图)、分子标志物检测(RT-qPCR)、蛋白质组学分析及Western blot验证,多层级验证。

主要模型

C57BL/6N小鼠(雄性n=11,雌性n=13)

重点核对

小鼠品系:C57BL/6N,购买自Charles River Laboratories DOX给药方案:4 mg/kg/周,腹腔注射,连续6周,累积剂量24 mg/kg 延迟期:最后一次DOX给药后6周处死,超声心动图在5周时进行 样本量:DOX组雄鼠n=6,雌鼠n=8;对照组各n=5 对照组:等体积无菌生理盐水

摘要

癌症幸存者可能因化疗药物(如多柔比星,DOX)而经历长期的 cardiovascular 并发症。迟发性DOX诱导心脏毒性的确切机制尚未完全阐明。性别是DOX诱导心脏毒性的重要风险因素。本研究确定了迟发性DOX诱导心脏毒性中的性别差异,并确定了所观察到的性别二态性的潜在分子决定因素。对5周龄雄性和雌性小鼠腹腔注射DOX(4 mg/kg/周)或生理盐水,持续6周。在最后一次DOX给药后5周进行超声心动图评估心脏功能。随后处死小鼠,通过PCR测量心脏和肝脏中凋亡、衰老和炎症标志物的基因表达。对两性心脏进行蛋白质组学分析以确定差异表达蛋白(DEPs)。仅DOX处理的雄性小鼠(而非雌性)表现出心脏功能障碍、心脏萎缩以及Nppb和Myh7表达上调。在DOX诱导的大多数凋亡、衰老和促炎标志物的表达中未观察到性别特异性效应。然而,仅在DOX处理的雌性小鼠心脏中Trp53基因表达显著降低。仅在DOX处理的雄性小鼠心脏中抗炎标志物Il-10显著降低,而仅在DOX处理的雌性小鼠肝脏中促炎标志物Il-1α显著降低。在DOX处理的雄性和雌性小鼠心脏中Tnf-α基因表达均降低。蛋白质组学分析在DOX处理后以性别特异性方式识别出若干DEPs,包括抗炎急性期蛋白。这是首次评估迟发性DOX诱导心脏毒性小鼠模型中性别特异性蛋白质组学变化的研究。我们的蛋白质组学分析识别出若干性别二态性DEPs,其中许多与抗炎标志物IL-10相关。

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
迟发性DOX诱导心脏毒性是否具有性别差异,以及其潜在的分子机制是什么?
核心机制
机制可能涉及抗炎蛋白(如IL-10、触珠蛋白、Orm1)的性别二态性调节,而非衰老标志物的差异。
主要证据
超声心动图显示雄性小鼠心脏功能障碍和萎缩;Nppb和Myh7仅在雄性中上调;雄鼠心脏中Il-10、触珠蛋白和Orm1下调,而雌鼠中Trp53下调。
研究意义
本研究首次评估迟发性DOX诱导心脏毒性中的性别特异性蛋白质组学变化,并识别出可能作为治疗靶点的蛋白。

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

动物模型建立与DOX处理

建立迟发性DOX诱导心脏毒性模型,并比较性别差异。

5周龄雄性和雌性C57BL/6N小鼠腹腔注射DOX(4 mg/kg/周)或生理盐水,连续6周,然后恢复6周。

2

心脏功能评估

评估延迟期DOX对心脏功能的影响。

在最后一次DOX给药后5周,进行经胸超声心动图(Vevo 2100系统,MS400探头),使用M-mode测量心脏功能和形态学参数。

3

组织采集与基因表达分析

检测心脏和肝脏中应激、凋亡、衰老和炎症标志物的表达。

处死小鼠后,取心脏和肝脏,提取RNA,使用RT-qPCR测量Nppb、Myh7、Bax、Bcl2、Trp53、p21Cip1、p16Ink4a、p19Arf、Tnf-α、Il-1α、Il-1β、Il-6、Il-10等基因的表达。

4

蛋白质组学分析

识别与性别差异相关的差异表达蛋白。

提取心脏蛋白,进行TMTpro 16plex标记,离线高效pH反相色谱分级,LC-MS/MS分析,使用Proteome Discoverer 2.2识别DEPs。

5

Western blot验证

验证蛋白质组学发现的代表性蛋白。

通过Western blot检测心脏中触珠蛋白、Orm1和hemopexin的表达,以α-tubulin为内参。

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
多柔比星----
TRIzol试剂Life Technologies--
高容量cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems; Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green染料Applied Biosystems--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce, Thermo Fisher Scientific--
胰蛋白酶Promega--
TMTpro 16plex等压标记试剂Thermo Fisher Scientific--
Oasis MCX Prime固相萃取柱Waters Corporation--
Oasis C18固相萃取柱Waters Corporation--
Hemopexin抗体Thermo Fisher ScientificMA5-35760
触珠蛋白抗体Thermo Fisher ScientificMA5-35716
Orm1抗体Thermo Fisher ScientificMA5-35760
α-tubulin抗体Cell Signaling Technology2144
HRP偶联的抗小鼠二抗Jackson ImmunoResearch115-035-146
HRP偶联的抗兔二抗Jackson ImmunoResearch111-035-144
Proteome Discoverer软件Thermo Fisher Scientific--
GraphPad Prism软件GraphPad Software--
ImageJ软件National Institutes of Health--
Vevo 2100超声系统VisualSonics, Inc.--

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
小鼠品系C57BL/6N,购买自Charles River Laboratories;年龄5周;环境条件(SPF,14h/10h光暗循环,21±2°C)
阅读提示:Methods - Animals
DOX给药
DOX剂量4 mg/kg/周,腹腔注射,持续6周;对照组给予等体积生理盐水;累积剂量24 mg/kg
阅读提示:Methods - Animals; 图1a
延迟期
最后一次给药后6周处死;超声心动图在5周时进行
阅读提示:Methods - Animals; 图1a
超声心动图
使用Vevo 2100系统,MS400探头;麻醉条件(3%异氟烷诱导,1-2%维持);M-mode获取左心室短轴图像;手动描画3-4个心动周期
阅读提示:Methods - Echocardiography
RT-qPCR
引物序列见表1;内参β-actin;反应体系(cDNA 1 μL,引物各0.025 μL,SYBR Green 10 μL,水8.95 μL);循环条件(95°C 10 min,40 cycles of 95°C 15 sec,60°C 1 min)
阅读提示:Methods - RNA Extraction and Real-time PCR; 表1
蛋白质组学分析
每个样本25 μg蛋白,TMTpro标记;LC-MS/MS分析;DEPs阈值FDR<0.05,FC≥1.5
阅读提示:Methods - Protein Extraction and In-Solution Digestion; Proteomics Analysis
Western blot
蛋白上样量50 μg;一抗稀释度1:1000(触珠蛋白、Orm1、hemopexin),α-tubulin作为内参;二抗稀释度1:10000
阅读提示:Methods - Validation of DEPs by Western Blot