SRXN1通过PRDX2调节AKT/GSK3 β减轻心肌肥厚和纤维化的研究

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ouyang1225
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[目 的]终末期心力衰竭是全球范围内导致人类疾病死亡的主要原因,各种疾病如肥胖、甲状腺激素功能紊乱、糖尿病、高脂血症、心脏瓣膜病、高血压、心肌梗死和各类型心肌病等引起的心肌肥厚则是终末期心脏病发生的重要使动因素。目前暂缺乏有效干预手段。现有研究发现,氧化应激反应是多种病理条件下心肌发生肥厚等病理性改变的关键因素,同时也有研究抑制心肌内的氧化应激反应,可抑制纤维化和炎症以减轻病理性心肌肥厚。Sulfiredoxin-1(SRXN1)是一种内源性抗氧化蛋白,属于sulfiredoxin家族,它能催化被氧化的过氧化物酶为还原形式,从而恢复其氧化还原活性。在细胞凋亡、细胞增殖、侵袭、氧化还原平衡等多种生理过程中发挥重要作用。有研究认为SRXN1可通过PI3K/AKT信号通路抑制线粒体凋亡,缓解心肌损伤。还有研究证明,在高血糖疾病的早期,SRXN1可以缓解心肌细胞的氧化应激反应,从而减轻心肌细胞因高糖环境引起的炎性反应和相关损伤。过氧化物酶(PRDXs)是一类广泛而丰富的酶活性抗氧化酶家族。可通氧化还原反应减少细胞在各种刺激条件下产生的活性氧,如H2O2。从而促进细胞正常生理功能以及防止细胞氧化应激损伤。现有的研究发现SRXN1过表达后能够增加心肌组织中PRDX家族蛋白PRDX1含量,而干扰SRXN1能够降低PRDX家族蛋白PRDX1,2,3,4的含量,其中PRDX1被研究显示能够减轻压力负荷引起的心肌细胞炎性和氧化应激及纤维化,PRDX2在心肌细胞肥大的细胞中表达降低,且参与抑制氧化应激反应,其在细胞中被抑制后能够激活AKT/GSK3β信号通路的活性。AKT/GSK3β信号通路已被证实是参与心肌肥厚和纤维化的重要信号通路之一。然而SRXN1通过PRDXs调节AKT/GSK3β对于心肌肥厚的缓解作用机制尚无研究报道。因此我们拟研究抗氧化蛋白SRXN1和PRDXs相互作用并调节AKT/GSK3β信号蛋白的活性,通过降低心肌氧化应激损伤和炎性反应,缓解因肾上腺素能受体过度激活引起的心肌肥厚和纤维化过程的相关生物学功能和涉及的机制。[方 法]第一部分:应用异丙肾上腺素(Isoprenaline,ISO)建立大鼠心肌肥厚体外和体内模型,采用超声心动图、qRT-PCR法检测心肌肥厚情况,免疫荧光(immunofluorescence IF)和免疫印迹(Western Blot WB)法检测 SRXN1 蛋白在ISO诱导的心肌细胞和心肌组织中的含量。第二部分:采用慢病毒过表达载体在H9c2大鼠心肌细胞内过表达SRXN1蛋白,通过WB、qRT-PCR、荧光染色、DCFH-DA染色、MDA试剂盒和SOD试剂盒,检测过表达了 SRXN1的细胞经ISO诱导后,细胞肥厚,炎性反应,细胞氧化应激反应和纤维化病变情况,同时检测SRXN1下游蛋白PRDX1和PRDX2的含量。第三部分:在SRXN1过表达的H9c2细胞内用慢病毒载体敲减PRDX2,再次通过WB、qRT-PCR、荧光染色、DCFH-DA染色、MDA试剂盒和SOD试剂盒,分别检测敲减PRDX2基因的细胞经ISO诱导后,细胞肥厚,炎性反应,细胞氧化应激反应和纤维化情况。第四部分:应用腺病毒过表达载体,采用直视下心肌内注射的方法在SD大鼠的心肌组织内过表达SRXN1蛋白,通过超声心动图,苏木精-伊红染色(Hematoxylin-Eosin HE)染色,Masson 染色,WB,qRT-PCR,MDA 试剂盒,SOD试剂盒,检测各实验组大鼠经ISO诱导后心肌肥厚,炎性反应,心肌氧化应激反应和纤维化情况。[结 果]第一部分:ISO诱导的大鼠超声心动图结果显示心功能发生相应心肌肥厚改变,ISO诱导的H9c2细胞和大鼠心肌内ANP和BNP表达量明显上调,SRXN1蛋白含量下降明显。第二部分:SRXN1过表达的H9c2细胞经ISO诱导后ANP,BNP,TNF-α,IL-1β和IL-6基因表达水平,AKT/GSK3β信号通路活性,氧化应激水平较未过表达的细胞明显降低,抗氧化能力则明显提高,炎性反应和纤维化程度有所缓解。第三部分:敲减了 PRDX2基因的H9c2细胞,回复了过表达SRXN1缓解的ISO诱导的AKT/GSK3β信号通路活性上调;细胞表面积增加,心肌肥厚和炎性因子相关基因表达上调,氧化应激反应,炎性反应蛋白和心肌纤维化蛋白含量增加的作用,并且存在相关病变程度加重的趋势。第四部分:心肌内过表达了 SRXN1基因的大鼠,经ISO诱导后心肌肥厚程度,ANP,BNP,TNF-α,IL-1β和IL-6基因表达水平,AKT/GSK3β信号通路活性,氧化应激水平,纤维化程度较未过表达的大鼠明显降低,抗氧化能力明显增强。而在ISO诱导的对照腺病毒注射组和ISO诱导的生理盐水组间上述结果无明显差异。[结 论]SRXN1会因氧化反应的发生,在ISO诱导的大鼠心肌肥厚体外和体内模型中含量下降。在大鼠体外和体内心肌细胞中过表达SRXN1蛋白可以通过维持过氧化物酶PRDX2氧化还原活性,降低心肌氧化应激和炎性反应,调节AKT/GSK3β信号通路,从而缓解ISO诱导的大鼠体外和体内心肌肥厚和心肌纤维化。
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