趙云麗 袁勇 馬曉莉 黃川生 文志萍 郭新紅 王新春
摘 要 目的:研究香青蘭總黃酮(TFDM)對(duì)腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)/過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(PGC-1α)信號(hào)通路的影響,探究其保護(hù)大鼠心肌缺血再灌注損傷(MIRI)的作用機(jī)制。方法:將50只健康雄性SD大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組、模型組、TFDM組[60 mg/(kg·d),以提取物計(jì)]、Compound C+TFDM組[灌胃60 mg/(kg·d)TFDM+再灌注前15 min尾靜脈注射250 μg/kg Compound C (AMPK抑制劑)]、EX-527+TFDM組[灌胃60 mg/(kg·d)TFDM+再灌注前20 min腹腔注射5 mg/kg EX-527(SIRT1抑制劑)],每組10只。每天灌胃給藥1次,連續(xù)7 d。末次灌胃給藥后,假手術(shù)組大鼠行假手術(shù),其余4組大鼠均采用結(jié)扎冠狀動(dòng)脈左前降支缺血30 min、再灌注2 h構(gòu)建MIRI模型。再灌注結(jié)束后,采用蘇木精-伊紅染色法觀察大鼠心肌組織病理學(xué)變化;采用反相高效液相色譜法測(cè)定其心肌組織中腺苷三磷酸(ATP)、腺苷二磷酸(ADP)、腺苷一磷酸(AMP)及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的含量;采用實(shí)時(shí)熒光定量-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法檢測(cè)大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1α mRNA表達(dá)水平;采用Western blotting法檢測(cè)大鼠心肌組織中AMPK蛋白的磷酸化水平和SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平。結(jié)果:與假手術(shù)組比較,模型組大鼠心肌纖維排列紊亂、橫向條紋消失,細(xì)胞腫脹破裂、壞死,細(xì)胞核變形移位;心肌組織中ATP、NAD+含量和AMPK、SIRT1、PGC-1α mRNA表達(dá)水平以及SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01),ADP、AMP含量及AMPK蛋白的磷酸化水平均顯著升高(P<0.01)。與模型組比較,TFDM組大鼠心肌病理學(xué)形態(tài)明顯改善;心肌組織中ATP、NAD+含量和AMPK、SIRT1、PGC-1α mRNA表達(dá)水平以及AMPK蛋白的磷酸化水平和SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平均顯著升高(P<0.05或P<0.01),ADP、AMP含量均顯著降低(P<0.01)。與TFDM組比較,Compound C+TFDM組和EX-527+TFDM組大鼠上述指標(biāo)的改善作用均被逆轉(zhuǎn)(P<0.05或P<0.01)。結(jié)論:TFDM可能是通過(guò)激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC-1α信號(hào)通路,調(diào)節(jié)能量代謝,從而發(fā)揮其對(duì)心肌的保護(hù)作用。
關(guān)鍵詞 香青蘭總黃酮;能量代謝;腺苷酸活化蛋白激酶;沉默信息調(diào)節(jié)因子1;過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α;機(jī)制
中圖分類(lèi)號(hào) R285 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1001-0408(2021)03-0278-06
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2021.03.05
ABSTRACT? ?OBJECTIVE: To study the effects of Dracocephalum moldavica total flavonoids (TFDM) on AMPK/SIRT1/PGC-1α signaling pathway, and to explore the mechanism of its protective effect on myocardial ischemia reperfusion injury (MIRI) rats. METHODS: Totally 50 healthy male SD rats were randomly divided into sham operation group, model group, TFDM group [60 mg/(kg·d), by extract], Compound C+TFDM group [ig administration of 60 mg/(kg·d) TFDM+intravenous injection of 250? ? ? ? μg/kg Compound C (AMPK inhibitor) via tail vein 15 min before reperfusion], EX-527+TFDM group [ig administration of 60 mg/(kg·d) TFDM+ip injection of 5 mg/kg EX-527 (SIRT1 inhibitor) 20 min before reperfusion], with 10 rats in each group. They were given relevant medicine intragastrically, once a day, for consecutive 7 days.? After last ig administration, sham operation group underwent sham operation, other 4 groups were established MIRI model by ligating left anterior descending coronary artery, ischemia for 30 min and reperfusion for 2 h. After reperfusion, the myocardial histopathological changes were observed by HE staining; RP-HPLC method was used to determine the contents of ATP, ADP, AMP and NAD+ in cardiac tissue. mRNA expressions of AMPK, SIRT1 and PGC-1α were detected by quantitative real-time PCR assay. Western blotting assay was used to detect the phosphorylation level of AMPK protein and the expressions of SIRT1 and PGC-1α protein in myocardium. RESULTS: Compared with sham operation group, model group showed myocardial fibers arranged disorder and horizontal stripes disappearance, cell swelling burst and necrosis, and nuclei deformation displacement; the contents of ATP and NAD+, mRNA expression of AMPK, SIRT1 and PGC-1α, protein expression of SIRT1 and PGC-1α in cardiac tissue were decreased significantly (P<0.05 or P<0.01); the contents of ADP and AMP, the phosphorylation level of AMPK protein were increased significantly (P<0.01). Compared with model group, myocardial pathological morphology were improved significantly in TFDM group; the contents of ATP and NAD+ in cardiac tissue, mRNA expression of AMPK, SIRT1 and PGC-1α, the phosphorylation level of AMPK protein, the protein expression of SIRT1 and PGC-1α were increased significantly (P<0.05 or P<0.01), while the contents of ADP and AMP were decreased significantly (P<0.01). Compared with TFDM group, improvement effects of Compound C+TFDM group and EX-527+TFDM group on above indexes were reversed? (P<0.05 or P<0.01). CONCLUSIONS: TFDM may play a protective role on myocardium by activating AMPK/SIRT1/PGC-1α signaling pathway and regulating energy metabolism.
KEYWORDS? ?Dracocephalum moldavica total flavonoids; Energy metabolism; AMPK; SIRT1; PGC-1α; Mechanism
心肌缺血再灌注損傷(Myocardial ischemia-reperfusion injury,MIRI)是心腦血管疾病患者的主要死亡原因之一,會(huì)嚴(yán)重影響缺血性心臟疾病患者的預(yù)后;而且,MIRI的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,包括能量代謝障礙、自由基損傷、鈣超載和細(xì)胞凋亡等[1],而能量代謝又被認(rèn)為是心肌細(xì)胞活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是調(diào)節(jié)能量代謝的核心分子,參與了多種代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)[3]。沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)是一種具有組蛋白脫乙?;富钚缘霓D(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,可感受機(jī)體的能量狀態(tài),調(diào)節(jié)其他轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),也參與了調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝穩(wěn)態(tài)和氧化應(yīng)激損傷的過(guò)程[4]。過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(PGC-1α)是AMPK和SIRT1的下游靶蛋白,是線粒體生物合成、氧化代謝及細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子[5-6]。
香青蘭總黃酮(Dracocephalum moldavica L. total flavonoids,簡(jiǎn)稱(chēng)“TFDM”)是從新疆特色資源香青蘭植物中提取得到的一類(lèi)天然黃酮類(lèi)活性成分,具有抗氧化及防治心腦血管疾病等作用[7-9]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),TFDM對(duì)MIRI模型大鼠有明顯的保護(hù)作用[7],可提高其心肌組織中腺苷三磷酸(ATP)的含量[8],增強(qiáng)其線粒體活力以及改善其能量代謝紊亂、線粒體結(jié)構(gòu)和功能[9]。而AMPK/SIRT1/PGC-1α作為一條能量感應(yīng)網(wǎng)絡(luò),可以通過(guò)感應(yīng)機(jī)體能量及氧化應(yīng)激狀態(tài)從而在能量代謝中發(fā)揮重要作用[10-11]。因此,本研究通過(guò)考察TFDM對(duì)MIRI模型大鼠AMPK/SIRT1/PGC-1α信號(hào)通路的影響,探討TFDM治療MIRI的作用機(jī)制,為T(mén)FDM防治MIRI提供潛在的治療靶點(diǎn)及理論依據(jù)。
1 材料
1.1 主要儀器
本研究所用主要儀器有:HX-300型動(dòng)物呼吸機(jī)(成都泰盟科技有限公司),Pico-17型臺(tái)式低溫離心機(jī)(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司),e2695型高效液相色譜(HPLC)儀、Alliance 2695型二極管陣列檢測(cè)器(美國(guó)Waters公司),XL-200型低速離心儀器(江蘇海門(mén)其林貝爾儀器廠),EM-UC6型超薄型切片儀(美國(guó)Leica公司),VE-180型垂直電泳及電轉(zhuǎn)儀(上海天能科技有限公司),ChemiDoc XRS+型凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio Rad公司),Rotor-Gene Q型實(shí)時(shí)熒光定量-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)儀(德國(guó)Qiangen公司)。
1.2 主要藥品與試劑
本研究所用主要藥品與試劑有:TFDM提取物(批號(hào)20141008,純度57%,其中田薊苷的含量為82.53 mg/g)由新疆藥物研究所提供;Compound C(AMPK抑制劑,批號(hào)S7840,純度≥99%)、EX-527(SIRT1抑制劑,批號(hào)S1541,純度≥99%)均購(gòu)自美國(guó)Selleck公司;烏拉坦(批號(hào)20151106,純度95%)購(gòu)自武漢遠(yuǎn)城科技發(fā)展有限公司;ATP二鈉鹽對(duì)照品(批號(hào)SLBT6850,純度≥99%)、腺苷二磷酸(ADP)二鈉鹽對(duì)照品(批號(hào)SLBM5638V,純度≥95%)、腺苷一磷酸(AMP)鈉鹽對(duì)照品(批號(hào)BCBT3249,純度≥99%)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)對(duì)照品(批號(hào)SLBT3662,純度≥96.5%)均購(gòu)自美國(guó)Sigma公司;兔源AMPK多克隆抗體(批號(hào)ab131512)、兔源磷酸化AMPK(p-AMPK)多克隆抗體(批號(hào)ab23875)、鼠源SIRT1單克隆抗體(批號(hào)ab110304)、兔源PGC-1α多克隆抗體(批號(hào)ab191838)均購(gòu)自美國(guó)Abcam公司;兔源甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)多克隆抗體(批號(hào)10494-1-AP)購(gòu)自武漢三鷹生物技術(shù)有限公司;辣根酶素標(biāo)記山羊抗小鼠免疫球蛋白G(IgG)二抗(批號(hào)141987)、辣根酶素標(biāo)記山羊抗兔IgG二抗(批號(hào)140193)購(gòu)自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司;二喹啉甲酸(BCA)蛋白定量測(cè)試盒(批號(hào)A045-4)購(gòu)自南京建成生物工程研究所;聚偏二氟乙烯(PVDF)膜(批號(hào)R8PA2084)、ECL發(fā)光液(批號(hào)1923101)均購(gòu)自美國(guó)Millopore公司;cDNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(批號(hào)00422714)購(gòu)自美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司;組織總RNA抽提試劑盒(批號(hào)DP431)、QuantiNovaTM SYBR? Green PCR Kit熒光定量PCR試劑盒(批號(hào)154045739)均購(gòu)自德國(guó)Qiangen公司;PCR試驗(yàn)中的引物序列均由上海生工生物公司設(shè)計(jì)及合成;其余試劑均為分析純或?qū)嶒?yàn)室常用規(guī)格,水為蒸餾水。
1.3 動(dòng)物
SPF級(jí)健康SD大鼠50只,雄性,體質(zhì)量230~280 g,由新疆維吾爾自治區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心提供[動(dòng)物使用合格證號(hào)為SYXK(新)2016-0001]。所有大鼠均自由攝食、飲水,并分籠飼養(yǎng)于溫度為22~25 ℃、相對(duì)濕度為40%~60%的環(huán)境中,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后用于實(shí)驗(yàn)。本研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程滿足動(dòng)物實(shí)驗(yàn)“3R”原則。
2 方法
2.1 分組與給藥
將50只SD大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組、模型組、TFDM組、Compound C+TFDM組和EX-527+TFDM組,每組10只。假手術(shù)組和模型組大鼠灌胃等體積生理鹽水;TFDM組大鼠灌胃60 mg/(kg·d)TFDM(以提取物計(jì),下同)[8,12];Compound C+TFDM組大鼠灌胃TFDM 60 mg/(kg·d),并于再灌注前15 min尾靜脈注射250 μg/kg Compound C[13];EX-527+TFDM組大鼠灌胃TFDM 60 mg/(kg·d),并于再灌注前20 min腹腔注射5 mg/kg EX-527[14]。藥物均使用生理鹽水溶解,灌胃體積均為2.5 mL/kg,每天灌胃給藥1次,連續(xù)7 d。給藥結(jié)束后,除假手術(shù)組外的其余4組大鼠均建立MIRI模型。
2.2 大鼠MIRI模型的建立及取材
腹腔注射25%烏拉坦(5 mL/kg)將大鼠麻醉后,將其仰位固定,進(jìn)行氣管插管;沿胸骨左緣3~4肋間開(kāi)胸后,立刻連接呼吸機(jī)(呼吸頻率60次/min,潮氣量60? mL/kg,呼吸比3 ∶ 2),暴露心臟,迅速結(jié)扎左冠狀動(dòng)脈前降支,結(jié)扎完成后立刻讓心臟回位;缺血30 min后,剪斷結(jié)扎線,再灌注120 min[9]。再灌注結(jié)束后,迅速剪取心臟,置于冰生理鹽水中,輕柔洗去心腔內(nèi)血液,將整顆心臟置于-80 ℃冰箱中凍存,待測(cè)。假手術(shù)組大鼠進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)操作,但不結(jié)扎左冠狀動(dòng)脈前降支。
2.3 大鼠心肌組織病理學(xué)形態(tài)觀察
采用蘇木精-伊紅(HE)染色法觀察大鼠心肌組織病理學(xué)形態(tài)變化。取大鼠心臟心尖及左心室壁進(jìn)行常規(guī)石蠟包埋、切片(厚度為5 μm)。將組織切片經(jīng)二甲苯及梯度乙醇脫蠟后,以蘇木精染色3 min,再以1%鹽酸乙醇分化30 s,然后以0.5%伊紅染色3 min,接著依次經(jīng)梯度乙醇和二甲苯進(jìn)行脫水透明,于通風(fēng)櫥中晾干后,用中性樹(shù)膠封片,顯微鏡下拍照并觀察大鼠心肌組織的病理學(xué)形態(tài)變化。
2.4 大鼠心肌組織中ATP、ADP、AMP和NAD+含量測(cè)定
按照前期建立的反相HPLC法測(cè)定大鼠心肌組織中ATP、ADP、AMP、NAD+的含量[15]。取大鼠心肌組織適量,迅速稱(chēng)質(zhì)量,冰浴下按3 mL/kg的量分次加入預(yù)冷的0.5 mol/L HClO4溶液,低溫下制備組織勻漿,再于冰上靜置5 min,使蛋白充分沉淀。然后將組織勻漿液在4 ℃下以12 000 r/min離心5 min,取上清,再用2.5 mol/L K2CO3溶液調(diào)節(jié)組織上清液的pH至中性,再次在4 ℃下以12 000 r/min離心5 min,以0.22 ?m微孔濾膜過(guò)濾,取濾液,然后按文獻(xiàn)[15]色譜條件進(jìn)樣分析。
2.5 大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1α mRNA表達(dá)水平測(cè)定
采用實(shí)時(shí)熒光定量-PCR法測(cè)定大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1α mRNA表達(dá)水平。取大鼠心肌組織適量,使用組織總RNA抽提試劑盒提取其總RNA,驗(yàn)證其純度后,按cDNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒方法合成cDNA,并以cDNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。反應(yīng)體系(共20 μL)包括2×QuantiNova SYBR Green PCR Master mix 10 μL,上、下游引物各1 μL,cDNA模板 2 μL,ddH2O 6? ? μL。PCR反應(yīng)條件為95 ℃預(yù)變性 1 min;95 ℃ 變性10 s,60 ℃退火/延伸15 s,共40個(gè)循環(huán)。以GAPDH為內(nèi)參,采用2-ΔΔCt法計(jì)算各目的基因的表達(dá)水平。引物序列及擴(kuò)增產(chǎn)物長(zhǎng)度見(jiàn)表1。
2.6 大鼠心肌組織中AMPK蛋白磷酸化水平及SITR1和PGC-1α 蛋白表達(dá)水平檢測(cè)
采用Western blotting法檢測(cè)大鼠心肌組織中AMPK蛋白的磷酸化水平及SITR1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平。取大鼠心肌組織80 mg,用含有蛋白酶抑制劑和磷酸酶抑制劑的RIPA裂解液提取其總蛋白,采用BCA法測(cè)定蛋白濃度。蛋白經(jīng)變性處理(99 ℃,10 min)后,取50 μg在80 V電壓下經(jīng)10%十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)電泳分離90 min,濕法轉(zhuǎn)膜(200 mA,120 min)至PVDF膜上;將膜用5%脫脂奶粉封閉1 h,然后分別加入AMPK一抗(稀釋比例為1 ∶ 500)、p-AMPK一抗(稀釋比例為1:1 000)、SIRT1一抗(稀釋比例為1 ∶ 1 000)、PGC-1α一抗(稀釋比例為1 ∶ 1 000)、GAPDH一抗(稀釋比例為1 ∶ 5 000),4 °C孵育過(guò)夜;以TBST緩沖液洗膜10 min×3次,然后加入相應(yīng)二抗(稀釋比例均為1 ∶ 20 000),室溫孵育1 h;以TBST緩沖液洗膜10 min×3次,采用ECL化學(xué)發(fā)光液顯影后,經(jīng)凝膠成像系統(tǒng)成像。采用Image J 1.6.0軟件對(duì)蛋白條帶進(jìn)行灰度值分析,以p-AMPK與AMPK條帶灰度值的比值表示AMPK蛋白的磷酸化水平,以其余目標(biāo)蛋白與內(nèi)參GAPDH條帶的灰度值比值表示目標(biāo)蛋白的相對(duì)表達(dá)水平。
2.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)結(jié)果以x±s表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 結(jié)果
3.1 TFDM對(duì)MIRI模型大鼠心肌組織病理學(xué)形態(tài)的影響
HE染色結(jié)果顯示,假手術(shù)組大鼠心肌膜完整,心肌纖維排列整齊、界限清晰、呈束狀分布,細(xì)胞核形態(tài)規(guī)則、分布均勻;模型組大鼠心肌纖維排列紊亂、橫向條紋消失,細(xì)胞腫脹破裂、壞死,細(xì)胞核變形移位;TFDM組大鼠心肌纖維排列相對(duì)整齊、界限較清晰、呈束狀分布;而Compound C+TFDM組和EX-527+TFDM組大鼠心肌組織心肌膜不完整,心肌纖維排列不緊密。各組大鼠心肌組織病理學(xué)形態(tài)顯微圖見(jiàn)圖1。
3.2 TFDM對(duì)MIRI模型大鼠心肌組織中ATP、ADP、AMP和NAD+含量的影響
與假手術(shù)組比較,模型組大鼠心肌組織中ATP、NAD+含量顯著降低(P<0.01),而ADP、AMP含量顯著升高(P<0.01);與模型組比較,TFDM組大鼠心肌組織中ATP、NAD+含量顯著升高(P<0.01),ADP、AMP含量顯著降低(P<0.01);與TFDM組比較,Compound C+TFDM組和EX-527+TFDM組大鼠心肌組織中的ATP、NAD+含量均顯著降低(P<0.01),ADP、AMP含量均顯著升高(P<0.05或P<0.01)。各組大鼠心肌組織中ATP、ADP、AMP和NAD+含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。
3.3 TFDM對(duì)MIRI模型大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1α mRNA表達(dá)的影響
與假手術(shù)組比較,模型組大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1α mRNA的表達(dá)水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01);與模型組比較,TFDM組大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1α mRNA的表達(dá)水平均顯著升高(P<0.05或P<0.01);與TFDM組比較,Compound C+TFDM組和EX-527+TFDM組大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1和PGC-1 α mRNA的表達(dá)水平均顯著降低(P<0.01)。各組大鼠心肌組織中AMPK、SIRT1、PGC-1α mRNA的表達(dá)水平測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。
3.4 TFDM對(duì)MIRI模型大鼠心肌組織中AMPK蛋白磷酸化及SIRT1、PGC-1α 蛋白表達(dá)的影響
與假手術(shù)組比較,模型組大鼠心肌組織中AMPK蛋白的磷酸化水平顯著升高(P<0.01),SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01);與模型組比較,TFDM組大鼠心肌組織中AMPK蛋白的磷酸化水平和SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平均顯著升高(P<0.01);與TFDM組比較,Compound C+TFDM組和EX-527+TFDM組大鼠心肌組織中AMPK蛋白的磷酸化水平和SIRT1、PGC-1α 蛋白表達(dá)水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01)。各組大鼠心肌組織中p-AMPK、AMPK、SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)的電泳圖見(jiàn)圖2,AMPK蛋白磷酸化水平及SIRT1、PGC-1α蛋白表達(dá)水平測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。
4 討論
AMPK屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,是一種調(diào)節(jié)生物能量代謝的核心分子,可參與多種代謝的調(diào)節(jié)過(guò)程[3,16]。相關(guān)研究顯示,心肌缺血再灌注后大鼠心肌組織明顯受損,細(xì)胞處于缺血缺氧的應(yīng)激狀態(tài),氧供缺乏,導(dǎo)致體內(nèi)ATP生成不足、AMP含量增加,從而使AMPK被磷酸化激活[17]。活化的AMPK(即p-AMPK)可作用于多種下游底物,抑制ATP的消耗,并啟動(dòng)生成ATP的途徑以維持機(jī)體能量代謝平衡,增加細(xì)胞內(nèi)NAD+的含量,繼而使依賴(lài)NAD+的SIRT1被激活而發(fā)揮其相應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)[18]。AMPK和SIRT1分別可以通過(guò)磷酸化和去乙?;饔谜{(diào)控PGC-1α的表達(dá);而PGC-1α可調(diào)節(jié)抗氧化酶的活性,減少M(fèi)DA+及活性氧(ROS)的含量,發(fā)揮抗氧化應(yīng)激作用,從而保護(hù)心肌缺血性損傷[19-21]。
本研究結(jié)果顯示,模型組大鼠心肌組織明顯受損,病理形態(tài)學(xué)方面主要表現(xiàn)為心肌纖維排列紊亂、橫向條紋消失,細(xì)胞腫脹破裂、壞死,細(xì)胞核變形移位,表明MIRI模型造模成功;而TFDM組大鼠心肌組織的上述癥狀明顯改善,且TFDM能明顯提高大鼠心肌組織中ATP、NAD+的含量,降低ADP、AMP的含量,表明TFDM可通過(guò)改善缺血心肌細(xì)胞ATP的能量代謝,從而保護(hù)受損心肌。在心肌缺血缺氧時(shí),AMPK作為“細(xì)胞能量感應(yīng)器”,可被迅速磷酸化從而發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用[18]。本研究發(fā)現(xiàn),模型組大鼠心肌組織中AMPK mRNA的表達(dá)水平顯著降低、AMPK蛋白的磷酸化水平顯著升高,這可能是機(jī)體代償性地產(chǎn)生了p-AMPK,以維持能量穩(wěn)定、減少損傷;此外,SIRT1、PGC-1α mRNA及其蛋白的表達(dá)水平均顯著下降,表明SIRT1、PGC-1α參與了MIRI模型大鼠心肌損傷的過(guò)程。而與模型組比較,TFDM組大鼠心肌組織中AMPK mRNA表達(dá)水平、AMPK蛋白的磷酸化水平進(jìn)一步升高,同時(shí)SIRT1、PGC-1α mRNA及其蛋白表達(dá)水平也均顯著升高,這說(shuō)明TFDM可激活A(yù)MPK通路,并上調(diào)SIRT1、PGC-1α mRNA及其蛋白的表達(dá)。
另外,本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),給予抑制劑Compound C和EX-527后,可顯著逆轉(zhuǎn)TFDM對(duì)上述指標(biāo)的調(diào)節(jié)作用。Compound C是AMPK的抑制劑,有學(xué)者在前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞試驗(yàn)中已驗(yàn)證過(guò)其安全性和有效性,有一定研究基礎(chǔ)[15];EX-527是SIRT1的抑制劑,其不影響細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞活力和p53調(diào)控的基因的表達(dá),對(duì)SIRT1具有較高的選擇性[20]。本研究采用這2個(gè)通路抑制劑分別進(jìn)行處理,首先能夠更加明確、直觀地反映TFDM對(duì)AMPK/SIRT1/PGC-1α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的影響;其次是預(yù)測(cè)AMPK和SIRT1在對(duì)PGC-1α活性的調(diào)節(jié)中誰(shuí)占據(jù)主導(dǎo)作用。本研究結(jié)果提示AMPK/SIRT1/PGC-1α信號(hào)通路參與了TFDM給藥后對(duì)MIRI模型大鼠的保護(hù)作用,但AMPK和SIRT1在此作用機(jī)制中誰(shuí)占主導(dǎo)位置尚未得到明確結(jié)論。
綜上所述,TFDM在MIRI過(guò)程中可以激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC-1α信號(hào)通路,調(diào)節(jié)能量代謝,從而發(fā)揮其對(duì)心肌組織的保護(hù)作用。
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(收稿日期:2020-11-03 修回日期:2020-12-22)
(編輯:林 靜)