白杨素通过上调Nrf2/HO-1通路减轻脓毒症所致心功能不全

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目的:脓毒症引起的心肌功能障碍发生率高,进而使脓毒症患者的死亡率显著升高。脓毒症期间,氧化应激和炎症可导致严重的器官功能障碍。白杨素是一种黄酮类化合物,是存在于许多蔬菜水果中的重要成分,其不可忽视的作用包含了减少氧化应激以及减轻各种因素引起的炎症。然而,白杨素是否能有效治疗脓毒症引起的心功能障碍,目前尚不清楚。本研究探索白杨素对脓毒症所致心功能不全的保护作用及其内在机制。方法:1.建立脓毒症所致心功能不全动物模型。将8周龄雄性C57BL/6小鼠(18-22g)随机分为4组:生理盐水(0.2 m L)组(对照组)、白杨素(10 mg/kg,i.p)组、LPS(15 mg/kg或25 mg/kg)组和白杨素+LPS(15 mg/kg或25 mg/kg)组。LPS为25mg/kg时用于进行生存率观察,浓度为15mg/kg时用于其余实验。2.造模后80小时内观察脓毒症小鼠生长状态并记录生存率。使用超声心动图评估小鼠在LPS刺激16小时后的心脏功能。苏木素-伊红及F4/80染色观察心脏病理损伤并炎性细胞浸润情况;原位末端转移酶标记技术(TUNEL)评估细胞凋亡情况;检测心肌损伤标志物和氧化应激的标志物;实时荧光定量聚合酶链式反应(q-PCR)检测炎症因子TNF-α、IL-6、IL-2的m RNA表达水平。3.检测心脏组织中超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的活性。免疫印迹(Western Blot)检测血红素氧合酶-1(heme oxygenase.1,HO-1)的蛋白表达水平及核因子E2-相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)的蛋白表达水平。H9C2细胞培养于37℃恒温二氧化碳培养箱,细胞达到约80-90%的融合度时定期传代,进行干预之前在无血清DMEM中培养24小时。用CCK-8试剂盒检测白杨素对H9C2细胞活性的影响。将H9C2细胞转染Nrf2 si RNA或阴性对照,经白杨素处理后进行评价。用白杨素处理转染ARE荧光素酶质粒的H9C2细胞,测定ARE荧光素酶活性。免疫荧光检测图像检测白杨素对Nrf2从细胞质向细胞核的转位的影响。4.进一步探讨白杨素抗氧化和抗炎症保护作用中的关键分子靶点,观察HO-1抑制剂给药对白杨素对脓毒症所致心功能不全保护作用的影响:提前用HO-1抑制剂锌原卟啉IX(II)(protoporphyrin IX zinc(II),Zn PP)腹腔注射抑制全身HO-1的活性。检测心功能、心肌组织部分病理评分,观察HO-1在白杨素心脏保护作用中的重要性;测定心脏组织氧化应激标志物(SOD)、炎性标志物(MPO)的变化,检测炎症因子TNF-α、IL-6、IL-β的m RNA表达水平观察HO-1抑制对白杨素抗氧化和抗炎作用的影响。结果:1.白杨素对脂多糖(LPS)引起的对心脏的有害影响具有保护作用,与LPS组相比,白杨素+LPS组表现为提高小鼠存活率(P<0.05)、提高心功能(P<0.05)、改善心肌组织病理评分(P<0.05)、使心肌细胞凋亡数目的比率降低(P<0.05)、减少炎性因子的表达(P<0.05)以及降低氧化应激的标志物(P<0.05)。2.LPS干预后HO-1水平升高,而白杨素进一步提高了HO-1的水平(P<0.05),同时提高了Nrf2的水平(P<0.05)。LPS处理显著降低了细胞活力,而白杨素处理显著提高了细胞活力(P<0.05),并呈剂量依赖性。对经白杨素处理的H9C2细胞核蛋白Nrf2水平会随着干预时间的增加逐渐升高。用白杨素处理转染ARE荧光素酶质粒的H9C2细胞,随着白杨素浓度的增加,荧光素酶活性也随之增加(P<0.05)。转染Nrf2 si RNA后,HO-1水平降低(P<0.05),白杨素激活ARE荧光素酶活性降低(P<0.05),说明Nrf2核易位介导HO-1的激活,是由白杨素诱导的。白杨素预处理导致Nrf2从细胞质向细胞核的转位增加,表明白杨素激活Nrf2/ARE与Nrf2磷酸化和Nrf2核易位增加有关。3.白杨素对脓毒症所致心功能障碍的保护作用被HO-1阻滞剂Zn PP所阻断。白杨素能提高机体抗氧化活性,降低氧化应激标志物和炎症标志物,以上作用均能被Zn PP阻断。这表明HO-1是调节白杨素保护作用的上游分子。结论:白杨素通过抑制氧化应激来保护脂多糖诱导的心脏功能障碍和炎症与上调Nrf2/HO-1通路有关。
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