Rbl2(视网膜母细胞瘤样蛋白2)缺失加重心肌缺血/再灌注损伤

Loss of Rbl2 (Retinoblastoma-Like 2) Exacerbates Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury

作者信息Jingrui Chen, Peng Xia, Yuening Liu, Clark Kogan, Zhaokang Cheng
PMID36129061
发布时间2022-10-04
DOI10.1161/JAHA.121.024764

实验完整度

研究包含体外细胞实验、动物模型和体内功能验证,通过Western blot、免疫荧光、TUNEL等验证了机制。

主要模型

小鼠心肌缺血/再灌注模型(Rbl2敲除) 成年小鼠心肌细胞(AMCM) 新生大鼠心肌细胞(NRCM)

重点核对

小鼠品系和基因型:Rbl2−/−和Rbl2+/+小鼠 I/R模型:30分钟缺血,再灌注24小时或4周 H2O2处理浓度:100 μmol/L,处理时间:4h-24h 凋亡检测:TUNEL染色、cleaved PARP和caspase-3水平 线粒体膜电位:JC-1染色

摘要

背景:成年心肌细胞的有丝分裂后状态由细胞周期抑制因子Rbl2(视网膜母细胞瘤样蛋白2)维持,与对凋亡的显著抵抗相关。然而,Rbl2是否调节心肌细胞凋亡仍未知。方法与结果:我们在此表明,Rbl2缺失增加了急性心肌缺血/再灌注损伤后的心肌细胞凋亡,导致长期心脏功能下降和心室重塑加剧。机制上,缺血/再灌注诱导促凋亡蛋白BCL2相互作用蛋白3(Bnip3)表达,Rbl2缺失增强了这一效应。由于Bnip3启动子包含腺病毒早期区域2结合因子(E2F)结合位点,我们进一步表明Rbl2缺失上调转录激活因子E2F1但下调转录抑制因子E2F4。在培养的心肌细胞中,H2O2处理显著增加E2F1和Bnip3水平,导致线粒体去极化和凋亡。Rbl2缺失显著增强了H2O2诱导的线粒体损伤和体外凋亡。结论:Rbl2缺乏增强E2F1介导的Bnip3表达,导致心肌细胞凋亡和缺血/再灌注损伤加重。我们的结果揭示了Rbl2在心肌细胞中的新型抗凋亡作用,提示细胞周期机制可能直接调节有丝分裂后心肌细胞的凋亡。这些发现可能被用于开发限制急性心肌梗死治疗中缺血/再灌注损伤的新策略。

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
细胞周期抑制因子Rbl2是否调节心肌细胞凋亡及其在缺血/再灌注损伤中的病理生理意义是什么?
核心机制
Rbl2缺失导致E2F1上调、E2F4下调,增强E2F1介导的Bnip3表达,从而加重线粒体损伤和心肌细胞凋亡。
主要证据
Rbl2敲除小鼠在I/R后梗死面积增大、心功能下降,体外H2O2处理的心肌细胞中敲低Rbl2增加凋亡和线粒体去极化,且Bnip3和E2F1蛋白水平升高。
研究意义
揭示了Rbl2在心肌细胞中的新抗凋亡作用,提示细胞周期机制可能直接调节凋亡,为限制急性心肌梗死中的缺血/再灌注损伤提供新策略。

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

验证氧化应激诱导Rbl2磷酸化

确定I/R相关氧化应激是否诱导Rbl2磷酸化并抑制其功能

小鼠心肌I/R模型和H2O2处理的心肌细胞,检测Rbl2 Ser952磷酸化水平,以及CDK2磷酸化。

2

评估Rbl2缺失对急性心肌I/R损伤的影响

探究Rbl2缺失是否加重急性心肌I/R损伤

Rbl2+/+和Rbl2−/−小鼠经历30分钟缺血和24小时再灌注,检测梗死面积和血清LDH水平。

3

评估Rbl2缺失对慢性心功能和纤维化的影响

探究Rbl2缺失是否加重长期I/R后的心脏功能障碍和纤维化

小鼠经历30分钟缺血和再灌注4周,用超声心动图评估心功能,Masson三色染色检测纤维化。

4

验证Rbl2缺失对氧化应激诱导心肌细胞凋亡的影响

确定Rbl2缺失是否增强氧化应激诱导的心肌细胞凋亡

体内I/R模型和体外H2O2处理的心肌细胞,通过TUNEL染色、cleaved PARP和caspase-3检测凋亡。

5

评估Rbl2缺失对线粒体损伤的影响

探究Rbl2缺失是否加剧氧化应激诱导的线粒体膜电位丧失

NRCM敲低Rbl2后H2O2处理,JC-1染色检测线粒体膜电位。

6

验证Rbl2缺失对Bnip3表达的影响

确定Rbl2缺失是否增强I/R或H2O2诱导的Bnip3表达

检测I/R心脏和H2O2处理细胞中Bnip3蛋白水平,以及Rbl2敲低对Bnip3表达的影响。

7

验证氧化应激对E2F1和E2F4的调控

确定氧化应激是否上调E2F1和下调E2F4

检测I/R心脏和H2O2处理的心肌细胞中E2F1和E2F4蛋白水平和核定位。

8

验证Rbl2缺失对E2F1和E2F4水平的影响

确定Rbl2缺失是否上调E2F1和下调E2F4

比较Rbl2+/+和Rbl2−/−心脏在基线和I/R后E2F1和E2F4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
Rbl2基因敲除小鼠The Jackson Laboratory--
胶原酶II----
胶原酶IV----
蛋白酶XIV----
199培养基----
牛血清白蛋白----
2,3-丁二酮肟Sigma-AldrichB0753
化学成分明确的脂质ThermoFisher Scientific11905-031
HiPerfect转染试剂Qiagen--
细胞增殖试剂盒I(MTT)Roche--
RIPA裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂ThermoFisher Scientific--
抗磷酸化Rbl2 (S952)抗体Abcamab68136
抗Rbl2抗体BD Biosciences610262
抗磷酸化CDK2 (Thr160)抗体Cell Signaling Technology2561
抗CDK2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-163
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9542
抗caspase 3抗体Cell Signaling Technology9662
抗cleaved caspase 3抗体Cell Signaling Technology9664s
抗Bnip3抗体Cell Signaling Technology3769
抗E2F1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-251
抗E2F4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-511
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
抗磷酸化Rbl2 (S952)抗体Abcamab68126
抗心肌肌钙蛋白T抗体ThermoFisher ScientificMS-295-P
抗磷酸化CDK2 (Thr160)抗体Cell Signaling Technology2561
抗E2F1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-251
抗E2F4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-511
抗肌节α-肌动蛋白抗体Abcamab68167
原位细胞死亡检测试剂盒Roche Applied Science--
JC-1染料Cayman Chemical--
细胞毒性检测试剂盒Roche11644793001
Vevo 2100超声成像系统VisualSonics--
GraphPad Prism 7软件GraphPad Software--

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、基因型、性别匹配、年龄8-12周,I/R手术细节(缺血时间30分钟、再灌注时间24小时或4周)
阅读提示:Methods: Animals, In Vivo Studies
细胞培养与处理
细胞类型(NRCM、AMCM),分离方法,培养基(medium 199),H2O2浓度(100 μmol/L)和处理时间(4-24小时)
阅读提示:Methods: Cell Culture and Transfection; Results
基因敲低
siRNA序列,转染试剂(HiPerfect),转染条件(剂量、时间)
阅读提示:Methods: Cell Culture and Transfection
凋亡检测
TUNEL染色试剂盒,Western blot抗体,细胞活力测定(MTT)试剂
阅读提示:Methods: Western Blotting, Immunofluorescence, Cell Viability Assay
线粒体损伤检测
JC-1染料浓度,孵育时间,检测方法(荧光显微镜)
阅读提示:Methods: Measurement of Mitochondrial Membrane Potential
心功能评估
超声心动图参数(EF, FS, LVAWs),测量时间点(基线和I/R后2周、4周)
阅读提示:Methods: In Vivo Studies; Figure 3