维拉帕米通过调控SIRT1信号通路抑制氧化应激减轻心肌缺血再灌注损伤的研究

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心肌缺血再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)损伤是指缺血心肌在恢复血流供应之后可能会出现的组织损伤进一步加重的现象。再灌注过程中,心肌细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的过度堆积是再灌注损伤的一个主要因素。维拉帕米(verapamil,Ver)是一种经典的苯烷胺类钙通道拮抗剂,研究表明Ver可以减轻心肌I/R诱导的氧化应激,从而起到心脏保护的作用,但是其作用机制尚未完全阐明。SIRT1是心肌I/R的一个重要的调节因子,可以拮抗再灌注引起的氧化应激、线粒体功能障碍和炎症反应等,发挥拮抗再灌注损伤作用。因此,我们提出假说:SIRT1信号是否参与Ver在心肌I/R损伤中的抗氧化作用呢?为了验证这个假说,我们在离体和整体两方面分别建立H9c2细胞缺氧复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)模型和小鼠心肌I/R模型,探讨Ver的抗氧化以及心肌保护作用,并采用SIRT1的选择性抑制剂EX527进行干预,进一步明确SIRT1抗氧化信号通路介导了Ver抗心肌I/R诱导的氧化应激损伤及心脏保护作用。方法:(一)离体上1、实验分组及给药方案:将培养的H9c2细胞分为以下几组,分别为Con组、H/R组、H/R + Ver(10 μM)组、H/R + Ver(1 μM)组、H/R + Ver(0.1 μM)组、H/R + Ver(10μM)+EX527组。2、H9c2细胞H/R模型的构建:将正常培养的H9c2细胞中的培养基换成缺氧液并将细胞置于缺氧工作站中缺氧3 h,之后将缺氧液换成含0.5%FBS的DMEM培养基并将细胞置于正常培养箱中复氧1 h。3、Western blot检测SIRT1、总的Fox O1和SOD2的蛋白表达水平。4、流式细胞术检测H9c2细胞内ROS水平。(二)整体上1、实验分组及给药方案:将C57BL/6J小鼠随机分为以下几组,分别为Sham组、I/R组、I/R+Ver(1 mg/kg)组、I/R+Ver+EX527组。2、小鼠心肌I/R模型的构建:结扎小鼠的左冠状动脉的前降支(left anterior descending coronary artery,LAD),使其缺血30 min,然后解开结扎线,恢复血流供应4 h或24 h后检测各项指标。3、Western blot检测SIRT1、Ac-Fox O1、总的Fox O1和SOD2的蛋白表达水平。4、DHE探针检测心肌组织中ROS水平。5、试剂盒检测心肌组织中MDA的含量。6、Evans blue/TTC双染检测心肌梗死面积。7、超声检测心脏功能:应用Vevo(?)LAZR小动物活体多模成像系统采集小鼠超声心动图,检测小鼠的左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)和左室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,LVFS)。结果:(一)离体上1.Ver激活H9c2细胞H/R过程中SIRT1抗氧化信号通路:H/R后,H9c2细胞中的SIRT1、总的Fox O1和SOD2的蛋白表达降低;给予Ver处理后,Ver以剂量依赖性的方式促进SIRT1、总的Fox O1和SOD2的蛋白表达。2.Ver抑制H/R诱导的细胞内ROS的过度堆积:H/R后,细胞内ROS水平大幅度上升;给予Ver处理后,Ver显著地降低了ROS水平。3.Ver通过激活SIRT1抗氧化信号通路抑制H/R诱导的细胞内ROS的过度堆积:给予EX527干预后,拮抗了Ver在H/R H9c2细胞中激活SIRT1抗氧化信号通路以及抗氧化作用。(二)整体上1.Ver激活小鼠心肌I/R过程中SIRT1抗氧化信号通路:I/R后,小鼠心肌组织中的SIRT1表达降低,Ac-Fox O1的表达增加,总的Fox O1和SOD2的蛋白表达降低;给予Ver处理后,Ver显著地增加了SIRT1、总的Fox O1和SOD2抗氧化信号通路的蛋白表达,减少Fox O1的乙酰化;给予EX527干预后,拮抗了Ver对SIRT1抗氧化信号通路的激活作用。2.Ver通过激活SIRT1抗氧化信号通路减轻心肌I/R诱导的氧化应激:I/R后,小鼠心肌组织中的ROS水平上升,MDA含量增加;给予Ver处理后,Ver显著地抑制了ROS水平,降低了MDA的含量;给予EX527干预后,拮抗了Ver的抗氧化作用。3.Ver在I/R过程中通过激活SIRT1抗氧化信号通路发挥心脏保护的作用:I/R后,小鼠的心脏收缩功能下降,表现为LVEF和LVFS降低,且心肌出现梗死的现象;给予Ver处理后,Ver明显改善了小鼠的心脏收缩能力,减小了心肌梗死面积;但是给予EX527进行干预后,拮抗了Ver的心脏保护作用。结论:Ver在H9c2细胞H/R模型和小鼠心肌I/R模型中都可激活SIRT1抗氧化信号通路,减轻氧化应激,最终改善小鼠的心脏收缩功能,减少心肌梗死,而给予EX527干预后进一步证实了SIRT1抗氧化信号通路介导了Ver抗心肌I/R诱导的氧化应激损伤及心脏保护作用。
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