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目的:脓毒症心肌功能障碍(sepsis-inducedmyocardial dysfunction,SIMD)是脓毒症的严重并发症之一,是影响脓毒症预后的主要因素。SMYD1(SET and MYND domain containing 1)基因属于SMYD家族成员,含有两个与染色质重塑相关的功能域:MYND功能域和SET功能域。研究表明,SMYD1在心脏发育中具有非常重要的作用,且SMYD1过表达可以增加心肌细胞的收缩功能,而心肌梗死后的体力活动可以提高SMYD1的表达水平,SMYD1可能在限制型心肌病中发挥作用,并可以控制心肌细胞的大小,但其在SIMD中的作用尚未确定。本研究通过建立脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的脓毒症心肌损伤大鼠模型以及LPS诱导的H9c2心肌细胞模型探究SMYD1在SIMD中的作用及可能机制。方法:首先,我们利用GEO数据库中的脓毒症心肌病患者心肌微阵列数据集对SMYD1进行基因差异性表达分析。为了验证SMYD1在SIMD中的作用,我们构建了 LPS诱导的脓毒症大鼠心肌损伤模型,将大鼠分为实验组(LPS)及对照组(Sham),分别给予大鼠腹腔注射等量LPS及生理盐水后,连续监测大鼠平均动脉压(Mean arterial pressure,MAP)变化情况6小时,通过HE染色观察心肌病理损伤情况。TUNEL染色检测凋亡细胞。随后我们对两组大鼠心肌组织中内质网应激、凋亡、炎症相关蛋白进行了 Western blot检测。Real-time PCR、Western blot及免疫荧光染色法验证大鼠心肌组织中SMYD 1表达。并利用LPS对大鼠H9c2心肌细胞进行加药处理,构建大鼠脓毒症心肌损伤细胞模型,检测其SMYD1表达。其次,为进一步研究SMYD1的作用,采用SMYD1过表达质粒及空质粒转染大鼠H9c2心肌细胞,并对细胞进行LPS加药处理,分组如下:空白对照组(Control)、单纯LPS处理组(LPS)、空质粒转染+LPS处理组(LPS+NC)、SMYD1过表达质粒转染+LPS处理组(LPS+SMYD1)。Western blot检测各组细胞SMYD1表达水平。MTT实验检测各组细胞的活力,LDH及CK-MB测定试剂盒检测细胞上清中LDH及CK-MB的表达,采用流式细胞术及Western blot分别检测对比4组细胞的凋亡程度及凋亡蛋白水平。对4组细胞炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-6水平进行Real-time PCR及ELISA检测。最后,我们重点研究了 SMYD1在LPS处理的H9c2细胞中调节细胞凋亡及炎症反应的作用机制。免疫荧光双重染色检测4组细胞中SMYD1及CHOP的表达。并检测 p-PERK、p-eIF2α、GRP78、ATF4、CHOP、Cleaved-caspase-12 内质网应激介导凋亡相关蛋白的表达情况。Western blot检测IκBα和NF-κB p65的磷酸化水平。结果:第一部分:通过SMYD1基因差异性分析发现脓毒症心肌病患者心肌组织中SMYD1表达降低。大鼠LPS注射后2h可达休克状态(MAP较基础值下降25%-30%),与对照组相比,脓毒症组大鼠各时间点MAP明显降低。HE染色:对照组大鼠心肌纤维排列紧密且整齐,横纹清晰可见。LPS组大鼠心肌纤维出现明显的断裂现象,排列紊乱,部分心肌细胞坏死,部分肌纤维彼此分离。SMYD1表达检测:凋亡检测:TUNEL染色中,LPS组阳性细胞增加,且促凋亡蛋白Cleaved caspase-3水平亦上调。LPS组内质网应激蛋白CHOP及炎症指标TNF-α及IL-6水平增加。Real-time PCR:LPS组大鼠SMYD1的mRNA水平明显下调。Western blot:LPS组大鼠SMYD1蛋白表达下调。免疫荧光染色:SMYD1表达于细胞浆及细胞膜,LPS处理使大鼠心肌组织中SMYD1表达减少。Western blot及Real-time PCR检测发现,LPS处理后,H9c2细胞中SMYD1表达下调。第二部分:SMYD1过表达质粒转染效果检测:Real-time PCR:SMYD1组细胞SMYD1的mRNA水平显著升高;Westernblot:SMYD1过表达质粒转染组H9c2细胞SMYD1蛋白表达明显增加,说明SMYD1过表达H9c2细胞模型构建成功。经LPS加药处理后,H9c2细胞中SMYD1蛋白水平明显减少;LPS+SMYD1组细胞SMYD1表达明显增加,说明SMYD1过表达质粒恢复了 LPS处理的H9c2细胞中SMYD1的表达。MTT检测:经LPS处理后,H9c2细胞活性降低,与LPS+NC组细胞相比,LPS+SMYD1组细胞的活性增加。检测各组心肌细胞上清液LDH及CK-MB的水平:与对照组相比,LPS组细胞LDH及CK-MB水平增加,LPS+SMYD1组细胞LDH及CK-MB水平降低。流式细胞术:LPS组细胞凋亡增加,和LPS+NC组相比,LPS+SMYD1组凋亡程度减少。凋亡蛋白检测:LPS组心肌细胞Bcl-2蛋白水平较对照组显著减少,Bax及Cleaved caspase-3水平增加;与LPS+NC组细胞相比,LPS+SMYD1组细胞Bcl-2蛋白水平升高,而Bax及Cleaved caspase-3蛋白的水平降低。Real-time PCR及ELISA检测:LPS组H9c2细胞炎症因子增多;与LPS+NC组细胞相比,LPS+SMYD1组细胞的炎症因子表达水平降低。第三部分:各组细胞SMYD1及CHOP的免疫荧光双染结果发现:SMYD1表达于细胞浆及细胞膜,CHOP表达于细胞核,LPS组SMYD1荧光强度减少,CHOP荧光强度增加;与LPS+NC处理组相比,LPS+SMYD1组SMYD 1荧光强度增加,CHOP荧光强度减少。内质网应激诱导凋亡相关蛋白水平:LPS组较对照组升高,而与LPS+NC组相比,LPS+SMYD1组表达水平降低。IκBα和NF-κB p65蛋白磷酸化水平:Western blot结果提示,LPS组细胞较对照组升高,LPS+SMYD1组较LPS+NC组降低。结论:1.SMYD1参与了 LPS诱导的脓毒症大鼠心肌损伤过程。2.LPS诱导的脓毒症心肌损伤大鼠心肌细胞凋亡水平及炎症反应增加。3.SMYD1能够减轻LPS诱导的H9c2细胞损伤。4.SMYD1可能通过抑制内质网应激PERK途径,从而减轻LPS诱导的H9c2细胞的细胞凋亡及炎症反应,这可能是SMYD1减轻LPS诱导的心肌细胞损伤的主要机制。