矢车菊素-3-O-葡萄糖苷通过CD38-Sirt6通路抗心肌衰老作用研究

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目的:随着衰老和许多与衰老相关疾病的发病,衰老所带来心血管损伤主要包括心肌损伤,动脉粥样硬化(AS)以及高血压等。而衰老性心肌损伤常常会导致烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)水平降低。CD38作为细胞中主要的NAD代谢酶,在与年龄相关所导致的NAD+衰退中起着核心作用。矢车菊素-3-O-葡萄糖(Cyanidin-3-O-glucoside,C3G)作为CD38的天然抑制剂有着抗衰老的功效,并在本课题组前期研究发现C3G能够抑制CD38的表达。而Sirt6作为sirtuins蛋白家族中的一员,被认为是抗衰老的明星基因。因此,本研究探讨了CD38参与衰老的机制以及CD38的天然抑制剂C3G的抗衰老作用,与CD38-Sirt6在抗衰老通路中的作用。材料和方法:D-半乳糖(D-gal)诱导心肌H9C2细胞衰老。衰老细胞分别给予C3G、CD38特异性si RNA和Sirt6特异性si RNA以及Sirt6抑制剂OSS_128167和Sirt6激活剂UBCS039处理,并检测各组细胞增殖活性(CCK-8)、细胞凋亡水平、细胞内活性氧(ROS)水平,以明确衰老表型变化;应用衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色试剂盒测定SA-β-gal表达,判定细胞衰老水平。应用荧光实时定量PCR检测CD38、Sirt6、己糖激酶2(HK2)和端粒酶逆转录酶(TERT)的m RNA的表达水平;通过western blot检测CD38、Sirt6蛋白水平的表达;应用荧光酶标仪检测CD38 si RNA与Sirt6 si RNA干预H9c2细胞后NAD+水平及NAD+/NADH比例。同时通过采用颈背部注射的方式,每日连续注射D-gal(100 mg/kg)共8周,成功构建C57BL/6小鼠亚急性衰老模型。通过苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,HE)、马松染色(MASSON)观察心肌病理以及纤维化情况;通过自动血液分析仪检测小鼠外周血血常规变化;利用全自动生化分析仪检测小鼠血清生化指标变化。将小鼠置于代谢测定笼中24小时,通过Oxylet系统检测不同组别小鼠耗氧量(VO2)和二氧化碳排放量(VCO2)。呼吸熵(RQ)计算为二氧化碳产生与氧气消耗的比率,能量消耗(EE)采用Weir公式计算(EE=1.44×VO2×(3.815+1.23×RQ))。免疫组织化学直观检测小鼠心肌组织中CD38以及Sirt6蛋白水平的表达。应用小鼠炎症试剂盒(13-plex),采用流式细胞学的方法检测小鼠血液中细胞因子的水平。采用western blot和q PCR的检测方法检测心肌组织中Sirt6以及CD38的表达。结果:D-gal诱导H9c2细胞发生凋亡,抑制细胞增殖、TERT表达和能量代谢,促进ROS、SA-β-gal和HK2水平升高,证明D-gal成功构建了亚急性衰老模型。C3G和CD38特异性si RNA通过抑制细胞凋亡、ROS、HK2和SA-β-gal水平,促进细胞增殖和TERT表达,逆转D-gal诱导的细胞衰老。UBCS039虽然不能单独促进细胞的增殖,但其他效果与C3G和CD38 si RNA相似,而OSS_128167的作用与D-gal相似。D-gal诱导衰老的H9c2细胞CD38表达增加,Sirt6表达减少。CD38 si RNA和C3G不仅抑制了CD38表达,促进了Sirt6表达,而且缓解了Sirt6 si RNA对Sirt6表达的抑制作用。Sirt6 si RNA、OSS_128167和UBCS039未改变CD38的表达。检测D-gal处理的衰老小鼠外周血13细胞因子变化,可观察到衰老相关分泌表型(SASP)现象,白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-17A(IL-17A)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)升高,证明出现了炎性衰老变性。对小鼠外周血进行生化指标检测发现,谷丙转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)水平升高;外周血中NK细胞比例降低;并且降低能源消耗。C3G处理降低了这些细胞因子和代谢物的水平,同时恢复了NK细胞比例。衰老小鼠心肌组织中CD38表达增加,Sirt6表达减少。C3G处理降低了心肌组织中CD38的表达,增加了Sirt6的表达。结论:(1)D-gal构建亚急性衰老模型,衰老心肌细胞与组织中CD38的表达升高,而Sirt6表达降低。且C3G可以逆转D-gal对心脏造成的损伤。(2)C3G作为一种经典的黄酮类化合物,具有抗D-gal所诱导衰老的作用,并通过CD38-Sirt6通路发挥中心作用。(3)通过SiRNA干扰H9c2细胞中Sirt6与CD38的表达发现,心肌细胞中CD38通过抑制Sirt6的表达在衰老进程中起到重要意义。
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