Nrf2抑制心梗诱导的细胞老化及QLQX对心梗的保护作用

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背景:心肌梗死(myocardial infarction,MI)后心脏重塑是一个世界性的问题。细胞衰老是细胞周期阻滞的一种特殊形式,在许多生理和病理过程中发挥重要作用,但是心肌细胞衰老在心肌梗死中的确切作用及其潜在的调控机制仍有待进一步研究。核因子E2相关因子(NF-E2-related factor 2,Nrf2)是抗氧化应激的核心因子,控制着一系列抗氧化基因和细胞保护性解毒酶的表达。Nrf2及其许多下游基因,如HO-1和SOD等,已被证明在心脏对抗病理性重塑中具有保护作用。但是Nrf2是否在心肌梗死后心肌细胞老化中发挥作用,Nrf2介导的心肌老化调节是否具有治疗价值,目前还不清楚。芪苈强心(qiliqiangxin,QLQX)是一种传统的中草药,由11种成分组成。有动物研究证实QLQX可以减轻心肌梗死后心脏重塑和改善心功能。然而,潜在的机制还不是很清楚。目的:探讨Nrf2在心梗诱导的细胞老化中的作用及QLQX对心梗后心肌细胞老化的保护作用及机制。方法:选取8~10周龄雄性的C57BL/6J野生型(WT)小鼠和Nrf2基因敲除(Nrf2-/-)小鼠,采用左冠状动脉前降支结扎法建立心肌梗死模型。将C57BL/6J WT和Nrf2-/-小鼠分别随机分为3组:假手术+生理盐水组(Sham);心肌梗死+生理盐水组(MI);心肌梗死+芪苈强心组(0.25 g.kg-1.d-1)(MI+QLQX)。小鼠每天灌胃给药QLQX(0.25 g.kg-1.d-1)或等量生理盐水。从术后第2天开始连续给药28天,每天记录小鼠死亡情况。28天后检测心功能、细胞凋亡、氧化应激和细胞老化。体外细胞水平分离培养新生大鼠心室肌细胞。用Lipo3000将50nmol/L的对照组(si NC)、Nrf2 si RNA(si Nrf2)和/或p53 si RNA(sip53)转染到细胞中培养48 h。然后将细胞用H2O2(10-5mol/L)处理在完全培养基中继续培养3 h建立心肌细胞老化的模型。通过细胞衰老-β-半乳糖苷酶染色和活死细胞染色检测细胞老化和死亡情况。结果:与假手术组相比,心肌梗死28 d后小鼠心功能明显下降,心肌细胞凋亡、氧化应激和老化明显增加。此外,心肌梗死小鼠Nrf2活性下调与梗死心脏中Keap1水平上调、JAK和FYN磷酸化增加有关。进一步的研究发现,心肌梗死后28 d,Nrf2基因敲除可使心梗诱导的心肌细胞凋亡和老化更明显。进一步的研究还表明,Nrf2基因敲减促进H2O2诱导的新生大鼠心室肌细胞的老化和细胞凋亡。而Nrf2基因敲减的这些影响可以部分地通过p53基因敲减来逆转。此外,我们还用QLQX进行灌胃处理,检测其对MI诱导的心肌细胞凋亡和老化的影响。结果表明,QLQX能促进Nrf2活化抑制MI诱导的心肌老化和凋亡。而Nrf2基因敲除可消除QLQX对心脏的保护作用。结论:心肌梗死通过激活JAK/FYN和Keap1途径下调Nrf2表达,从而促进氧化应激加剧心肌细胞老化,导致心肌损伤和功能障碍。Nrf2基因敲除促进MI诱导的心肌老化和功能障碍。QLQX通过激活Nrf2对心梗所致的心肌损伤和功能障碍产生保护作用。Nrf2可能是抑制心肌梗死后细胞老化相关病理的药物靶点。
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