川陈皮素通过改善自噬流逆转大鼠急性心肌梗死后心室重构的机制研究

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背景:随着溶栓、介入及冠脉搭桥等技术及药物治疗的发展,急性心肌梗死患者得到更为及时有效的救治及预后,但急性心肌梗死(Acute myocardial infarction,AMI)是发达国家最主要的致死及致残原因之一。我们的早期研究发现,在AMI发生初期自噬被激活。随着心肌缺血持续性加重,自噬流发生障碍,进一步加重急性心肌梗死后的心室重构。近年来,越来越多的研究表明,在急性心肌梗死发生过程中,自噬通过降解受损细胞器为心肌细胞提供代谢循环所需物质,从而发挥抗心肌缺血损作用。因此,自噬降解系统可能可以成为开发治疗急性心肌梗死药物的有效靶点。  川陈皮素属于多甲氧基黄酮,广泛存在于芸香科植物的果皮中,目前主要采用植物萃取法及化学合成法进行制备。早期研究表明,川陈皮素具有抗炎症、抗氧化、抗动脉粥样硬化、抗糖尿病、抗肿瘤及肝脏保护作用。近几年人们开始关注川陈皮素在心脑血管系统中作用。动物实验表明,川陈皮素具有抗脑缺血引起的记忆衰退及抗脑缺血再灌注损伤作用,但川陈皮素是否具有抗心肌缺血损伤作用仍不清楚。  据此,本课题通过结扎大鼠冠状动脉左前降支(Left anterior Descending,LAD)构建SD大鼠急性心肌梗死模型,体外通过氧葡萄糖剥夺(Oxygen-glucose deprivation,OGD)处理H9C2心肌细胞构建心肌缺血模型,探讨川陈皮素是否通过调控自噬流发挥抗心肌缺血损伤作用。  第一部分 川陈皮素改善大鼠急性心肌梗死后心室重构的作用及其机制研究  目的:在体内采用SD大鼠冠状动脉左前降支永久性结扎手术构建大鼠急性心肌梗死模型,明确川陈皮素改善大鼠急性心肌梗死后心室重构的作用及机制。  方法:将60只SD大鼠随机分为6组:假手术组(Sham组)、模型组(AMI组)川陈皮素低剂量组(AMI+Nob-L)、川陈皮素中剂量(AMI+Nob-M)、川陈皮素高剂量组(AMI+Nob-H)及阳性药物依那普利组(AMI+Ena组)。结扎冠状动脉左前降支(LAD)建立大鼠心肌梗死模型。①术后21天后,分别采用小动物超声成像系统检测大鼠心功能;②称重计算心脏体重比,TTC染色法检测心肌梗死面积;③采用HE及Masson染色检测心肌重构程度;④采用Western blot法检测心脏梗死周边区自噬相关蛋白LC3Ⅱ/Ⅰ、p62的表达及凋亡相关蛋白Cleaved Caspase3的表达。  结果:①与Sham组相比,AMI组大鼠射血分数(EF)和短轴缩短率(FS)减小;与AMI组相比,AMI+Nob-M组、AMI+Nob-H组及Ena组大鼠EF和FS提高;②与Sham组相比,AMI组大鼠左心室/体重比值及梗死面积增大;与AMI组相比,AMI+Nob-M组、AMI+Nob-H组及AMI+Ena组大鼠左心室/体重比值及梗死面积减小;③与Sham组相比,AMI组大鼠心肌细胞排列紊乱及纤维化面积增大;与AMI组相比,AMI+Nob-M组、AMI+Nob-H组及AMI+Ena组大鼠心肌细胞排列相对整齐及纤维化面积减小;④与Sham组相比,AMI组大鼠梗死周边区LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值及p62表达均增加,自噬流障碍,凋亡蛋白Cleaved Caspase3表达增加;与AMI组相比,AMI+Nob-M组鼠梗死周边区LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值无明显差异,p62表达减少,自噬流得到改善,凋亡蛋白Cleaved Caspase3表达减少。  小结:①急性心肌梗死21天后大鼠心肌细胞凋亡增加,梗死面积和心肌纤维化严重,心脏功能降低;给与川陈皮素及依那普利后,心肌细胞凋亡减少,梗死面积和心肌纤维化改善,心功能得到改善。②急性心肌梗死21天后,心肌细胞内LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值增加,p62发生堆积,自噬流发生障碍;给与川陈皮素后,心肌细胞内LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值无明显变化,p62堆积减少,自噬流得到改善。  第二部分 川陈皮素对H9C2大鼠心肌细胞缺血损伤的保护作用及其机制研究  目的:在体外采用氧葡萄糖剥夺H9C2心肌细胞构建心肌缺血模型,明确川陈皮素对H9C2大鼠心肌细胞缺血损伤的保护作用和自噬流改变情况,并探讨其可能分子机制。  方法:实验分为3组:正常对照组(CTL组)、氧葡萄糖剥夺组(OGD组)和川陈皮素给药组(OGD+Nob组)。①采用MTT及Annexin V/PI双染色法检测细胞的死亡情况;②Western blot法检测LC3Ⅱ/Ⅰ、p62、Cleaved Caspase3的表达;③m-RFP-GFP-LC3双标腺病毒转染H9C2检测自噬体和自噬溶酶体的变化;④采用自噬抑制剂CQ及3-MA进一步验证川陈皮素是否通过改善自噬流障碍保护心肌缺血损伤;⑤Lyso-Tracker Red溶酶体红色荧光探针检测溶酶体酸度。  结果:①MTT、AnnexinⅤ/PI双染结果显示:与CTL组,OGD组心肌细胞活力降低,凋亡增加;与OGD组相比,OGD+Nob组心肌细胞活力增强,凋亡减少;②Western blot结果显示:与CTL组相比,OGD组心肌细胞LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值及p62表达均增加,自噬流发生障碍,凋亡蛋白Cleaved Caspase3表达增加;与OGD组相比,OGD+Nob组心肌细胞LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值无明显差异,p62表达减少,自噬流障碍得到改善,凋亡蛋白Cleaved Caspase3表达减少;③m-RFP-GFP-LC3双标腺病毒转染结果显示:与CTL组相比,OGD组心肌细胞溶酶体数量减少,自噬溶酶体数量增多,自噬流发生障碍;与OGD组相比,OGD+Nob组心肌细胞溶酶体数量增多,自噬溶酶体数量减少,自噬流障碍得到改善;④自噬抑制剂CQ及3-MA干扰结果显示:与OGD+Nob组相比,给与CQ与3-MA均能部分逆转Nob的抗心肌缺血损伤作用,且前者逆转作用较后者显著;⑤溶酶体红色荧光探针检测结果显示:与CTL组相比,OGD组心肌细胞溶酶体酸度无明显差异;与OGD组相比,OGD+Nob组心肌细胞溶酶体酸度明显增强。  小结:①OGD处理12小时后,H9C2心肌细胞活力降低,凋亡增加,给与川陈皮素后,细胞活力增强,心肌细胞凋亡减少;②OGD处理12小时后,H9C2心肌细胞内LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值增加,p62发生堆积,自噬流发生障碍;给与川陈皮素后,心肌细胞内LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达比值无明显变化,p62堆积减少,自噬流得到改善。给与自噬抑制剂CQ和3-MA后,川陈皮素抗心肌缺血损伤作用被逆转;③川陈皮素通过增强溶酶体酸度改善自噬流障碍。  全文结论:  1.川陈皮素改善大鼠心肌梗死后的心肌缺血损伤及心室重构。  2.川陈皮素通过增强溶酶体酸度改善缺血损伤引起的自噬流障碍。
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