棕櫚酸(PA)是食物中含量最多的游離脂肪酸,也是脂毒性損傷的主要誘發(fā)者。隨著人類的飲食結(jié)構(gòu)向高脂飲食轉(zhuǎn)變,與脂毒性相關(guān)的心臟疾病引起人們的注意,并嚴(yán)重威脅著患者的生命健康。這種被稱為脂毒性心肌病的疾病,是因游離脂肪酸的攝入和利用的失調(diào),引起心肌脂質(zhì)大量積聚所致,以心肌功能障礙為主要表現(xiàn)。探究脂質(zhì)通過何種機制導(dǎo)致心肌功能的改變,以及如何干預(yù)脂毒性心肌病已然成為當(dāng)今慢病防治領(lǐng)域的熱點及難點。
自噬是一種能量分解代謝過程,目的是清除不必要的或受損的細胞器,維持細胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)。過高或過低的自噬均會促進細胞死亡,而適度的自噬對于維持蛋白穩(wěn)定是必不可少的。在脂毒性心肌病中,常發(fā)生自噬功能改變,進而損傷心臟功能。因此,探明其中相關(guān)機制具有重要意義。
墊片式轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗工具的優(yōu)點是省去了絲杠,克服了梯形螺紋間螺距大、加工螺紋與絲杠中心線不垂直的缺點;同時平衡球直接使用軸承球,球的形狀、表面粗糙度、硬度均好于自己加工的平衡球,克服了平衡球加工到最高點時線速度為零的缺點。
cGAS-STING-IRF3 通路是新發(fā)現(xiàn)的固有免疫系統(tǒng)組成通路。cGAS可感知損傷的DNA,進一步募集錨定于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的STING蛋白,觸發(fā)轉(zhuǎn)錄因子IRF3的磷酸化激活,從而引起下游相關(guān)反應(yīng)發(fā)生。近期,一項針對??€蟲的研究表明,參與細胞的自噬活動是cGAS 的主要功能之一,提示自噬與cGAS-STINGIRF3通路可能有著密切的關(guān)系,但在心肌細胞中未見文獻報道。此外,PA 可通過AMPK-mTORC、PERKATF4-CHOP、TLR4-JNK-MAPK信號通路誘導(dǎo)心肌細胞脂毒性已在多個研究中得到證實。但PA是否可以影響cGAS-STING-IRF3通路,也并未見任何報道。因此,本實驗旨在探究PA 對cGAS-STING-IRF3 通路的影響作用,以及該通路在PA誘導(dǎo)的心肌細胞自噬功能改變中的作用,為了解心臟脂毒性損傷的發(fā)病機制提供新的視角。
出生3 d以內(nèi)的SD乳鼠購自重慶醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心;DMEM高糖培養(yǎng)基(Gibico);0.25%胰蛋白酶(Servicebio);膠原酶Ⅱ(BIOFROXX);棕櫚酸、BSA、BrdU、Lipofectamine3000(Invitrogen);胎牛血清(PAN);cGAS 抗體(Abcam);STING、IRF3、p-IRF3、LC3I/II、P62抗體(CST);PINK1抗體(Affinity);Parkin、GAPDH、Cardiac Troponin I(cTnI)抗體(Proteintech);RIPA裂解液、磷酸酶抑制劑(MCE);BCA蛋白濃度測定試劑盒(Beyotime);羊抗兔Ⅱ抗、羊抗鼠Ⅱ抗(Thermo);Cell Counting Kit-8(Bimake)。
cTnI組所示,綠色熒光代表心肌標(biāo)志性蛋白cTnI,被用于標(biāo)記NRCMs。DAPI組中藍色熒光為同一視野中核染色,表明該處有細胞,但與細胞類別無關(guān)。Merge組中將cTnI染色與核染色合并,綠藍熒光重合即表明該處細胞為NRCMs。結(jié)果顯示原代培養(yǎng)的NRCMs純度較高(圖1)。
1.2.4 CCK8檢測細胞活性 根據(jù)CCK8說明書測定細胞活性。將細胞以1×10/孔的密度接種于96孔板,培養(yǎng)24 h。然后,按上述方法處理細胞。處理結(jié)束后,每孔加入100 μL 的無血清的DMEM 高糖培養(yǎng)基和10 μL的CCK8溶液。37 ℃孵育1~4 h后,用酶標(biāo)儀分光光度計檢測。
1.2.3 Western blot 檢測蛋白表達量 先于4 ℃冰箱中預(yù)冷PBS,之后將PBS加入六孔板,輕輕晃動,然后抽干PBS,如此重復(fù)清洗3 次。向每個六孔板孔中加入100 μL RIPA和1 μL PMSF,于冰上靜置約15 min后用細胞刮片輕刮培養(yǎng)皿,之后將液體轉(zhuǎn)移至1.5 mL EP管中靜置10 min 使細胞充分裂解。之后于4 ℃離心機中12 000 r/min 離心20 min,轉(zhuǎn)移上清液至另一個1.5 mL離心管中,即為蛋白原液。BCA法測定蛋白濃度。每孔蛋白上樣量為20 μg,選用12%分離膠進行電泳,然后進行濕法電轉(zhuǎn)至PVDF膜。室溫下用5%脫脂奶粉溶液封閉1 h,分別加入相應(yīng)I抗(抗體稀釋比例均為1∶1000)。4 ℃冰箱孵育過夜。Ⅱ抗(稀釋比例1∶10000)孵育1 h后,TBST洗3次,10 min/次。ECL化學(xué)發(fā)光顯色,條帶用Image Lab 6.0進行灰度值分析。
8月21日上午,隨著一聲“首發(fā)列車開車”命令,冠名為“黃河號”“太行號”的2趟主題旅游列車分別從太原南站、太原站駛出,由此拉開了“山西全域旅游鐵路行”的序幕。
1.2.2 PA 配置 稱取0.02794 g PA 粉末加入含10 mL PBS的離心管中,置于95 ℃恒溫水浴鍋中加熱,直至PA完全溶解。再另取一個離心管并稱取2 g BSA,加入10 mL PBS并充分混勻。分次將兩管液體完全融合,充分震蕩后得到50 mmol/L的PA母液,之后于超凈工作臺中過濾此母液,封口后于4 ℃冰箱保存。
1.2.5 cGAS siRNA轉(zhuǎn)染 NRCMs貼壁24 h后,顯微鏡下觀察細胞狀態(tài),并進行cGAS siRNA轉(zhuǎn)染。兩部分實驗分成5組:空白對照組(Control組):不做任何干預(yù)操作;陰性對照組(NC組):使用NC序列進行轉(zhuǎn)染;cGAS siRNA組:將cGAS siRNA轉(zhuǎn)染入細胞;PA處理組:使用0.7 mmol/L PA處理24 h,無轉(zhuǎn)染操作;cGAS siRNA+PA處理組:先轉(zhuǎn)染cGAS siRNA 后予以0.7 mmol/L PA處理24 h。轉(zhuǎn)染時用終濃度為100 nmol/L 的cGAS siRNA+250 μL Opti-MEM+5 μL Lipofectamine3000混勻,陰性對照組加入等量的Opti-MEM+NC+Lipo fectamine3000混懸液??瞻讓φ战M加入等量OPTIMDMEM培養(yǎng)液。室溫放置20 min。更換培養(yǎng)液,將轉(zhuǎn)染復(fù)合物加到培養(yǎng)皿中,輕柔搖勻。轉(zhuǎn)染6 h后換新鮮的含10%FBS的DMEM(高糖)培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)24 h,再進行后續(xù)實驗。cGAS siRNA序列如下所示:cGASrattus Mb21d1干擾序列:
正義鏈:5'CGGCAGCUAUUAUGAACAUtt3';反義鏈:5'AUGUUCAUAAUAGCUGCCGtt3';
1.2.6 細胞免疫熒光實驗 細胞爬片置于24孔培養(yǎng)板,將細胞以1×10/mL種板并按1.2.5所述方法處理細胞,待處理培養(yǎng)結(jié)束,4%甲醛固定(30 min),PBS 清洗(3次×3 min),用PBS配制的0.5%Triton X-100于室溫通透30 min,重復(fù)PBS清洗(3次×3 min),用PBS配制的10%山羊血清封閉液于室溫封閉1 h,然后用山羊血清稀釋的肌鈣蛋白、LC3、p62一抗封閉液(1∶100)于4 ℃孵育過夜,次日棄去一抗封閉液,PBS清洗(3次×3 min)后加入FITC 標(biāo)記山羊抗兔IgG(H+L)二抗(稀釋比1∶500)于室溫避光孵育1 h,再次PBS 清洗(3 次×3 min),滴加DAPI染液避光染色5 min,PBS清洗(5次×3 min),滴加抗熒光猝滅劑封片固定,熒光顯微鏡觀察熒光圖片。
2.2.1 種植前的準(zhǔn)備。栽培牧草時,種植人員要做好前期的相關(guān)準(zhǔn)備工作,如及時翻地。當(dāng)秋季來臨時,需要對翻整后的土壤澆水,以保護土壤。第2年春季,冰雪融化為土壤帶來充足的水源,保證土壤中水分含量適中。
1.2.1 大鼠乳鼠心肌細胞的分離和培養(yǎng) 本實驗由重慶醫(yī)科大學(xué)動物倫理委員會批準(zhǔn)通過,方法參考先前的研究。取1~3 d齡SD乳鼠,75%酒精消毒皮膚,剪開胸廓取出心臟,將心尖部分剪為碎塊,加入0.08%胰蛋白酶溶液消化10 min,自然沉淀棄去上清;向剩余組織塊中加入1∶1混合的0.08%胰蛋白酶和0.04%膠原酶,置于37 ℃水浴鍋中消化10 min,靜止并吸取上清,將其加入含15%胎牛血清的培養(yǎng)基中以終止消化,以1000 r/min離心10 min,棄去上清,加入培養(yǎng)基充分吹打混勻。剩余沉淀組織采用同樣的條件方法反復(fù)消化,直至所有組織消化殆盡。將各次收集的細胞懸液接種于100 mL培養(yǎng)瓶。分離純化細胞采用差速貼壁法和化學(xué)方法。在細胞培養(yǎng)箱(37 ℃、飽和濕度、5%CO)孵育1.5~2 h,分離純化心肌細胞。非心肌細胞貼壁快,當(dāng)其貼附瓶底時,心肌細胞仍處于懸浮狀態(tài)。吸取細胞懸液離心,向沉淀中加入培養(yǎng)基混勻并接種于6孔板,或經(jīng)細胞計數(shù),將細胞以1×10/孔的密度接種于96孔板,每2~3 d換1次液。通過對心肌肌鈣蛋白I(cTnI)這一特異表達于心肌并參與調(diào)控橫紋肌收縮的結(jié)構(gòu)蛋白進行免疫熒光染色來鑒定心肌細胞。
與Control組相比,BSA組各項自噬指標(biāo)和細胞活性未見明顯變化,差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(>0.05),用以排除PA溶液中的BSA對結(jié)果產(chǎn)生干擾。與BSA組相比,PA以濃度依賴的方式引起PINK1(圖2B)、LC3Ⅱ/LC3I(圖2E)、LC3Ⅱ/LC3I+Ⅱ(圖2F)的表達下調(diào)和p62(圖2D)表達上調(diào),其中0.1 mmol/L PA 組與BSA組之間差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(>0.05),但0.3、0.5、0.7 mmol/L PA 與BSA 組的差異存在統(tǒng)計學(xué)意義(<0.05),其中0.7 mmol/L PA處理組與BSA組差異最大,分別為PINK1(0.39±0.021.03±0.07)、LC3Ⅱ/LC3I(0.29±0.030.98±0.04)、LC3Ⅱ/LC3I+Ⅱ(0.45±0.040.99±0.02)、p62(5.69±0.311.01±0.03)。與BSA組相比,各濃度PA以濃度依賴的方式引起Parkin表達下調(diào)且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(<0.05),0.7 mmol/L PA處理組與BSA組差異最大(0.16±0.021.00±0.02,圖2C)。與BSA組相比,0.1、0.3 mmol/L PA處理組細胞活性未見統(tǒng)計學(xué)意義(>0.05),0.5、0.7 mmol/L PA 可使細胞活性降低(<0.05),以0.7 mmol/L處理組效果最為顯著(0.54±0.051.02±0.09,圖2G)。
與Control 組相比,BSA 組cGAS-STING-IRF3 通路表達未見明顯變化,差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(>0.05),PA 溶液中的BSA 對細胞未產(chǎn)生干擾。與BSA組相比,各濃度PA 明顯誘導(dǎo)了cGAS(圖3B)和STING(圖3C)的表達呈濃度依賴性增加(<0.05),其中0.7 mmol/L 效果最為顯著,分別為cGAS(2.48±0.130.99±0.08)、STING(2.03±0.041.01±0.04)。與BSA組相比,0.1 mmol/L PA未對p-IRF3/IRF3產(chǎn)生明顯影響(>0.05),但0.3、0.5、0.7 mmol/L PA 可使p-IRF3/IRF3呈濃度依賴性上升(<0.05),以0.7 mmol/L PA效果最為顯著(1.41±0.030.98±0.02,圖3D)。鑒于圖2~3中展示的各個實驗中0.7 mmol/L PA處理可取得最顯著的效果,故該濃度被應(yīng)用于后續(xù)實驗中。
所有的實驗數(shù)據(jù)來源于至少3次獨立實驗結(jié)果,所得數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用GraphPad Prism 8.0軟件統(tǒng)計并作圖。比較各組間(對照組BSA處理組;PA 處理組BSA 對照組;NC 處理組cGAS siRNA處理組;0.7 mmol/L PA處理組0.7mmol/L PA+cGAS siRNA處理組)的統(tǒng)計學(xué)差異采用單因素方差分析后進行Turkey檢驗;以<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
圖8給出了第2節(jié)中實測數(shù)據(jù)采用新算法進行雜波抑制的處理結(jié)果,處理過程中p略小于α/2取0.6??梢钥吹皆诓捎没贔rMVDR的雜波抑制算法處理后,雜波強散射點得到了有效的抑制,處理結(jié)果明顯優(yōu)于原有算法。對兩個處理結(jié)果分別作CFAR檢測,虛警概率設(shè)為10-6,結(jié)果如圖9所示,圖中黑點表示該像素單元為虛警點,可見新算法的虛警數(shù)明顯低于傳統(tǒng)算法。
與Control 組相比,PA 明顯誘導(dǎo)了cGAS(2.31±0.151.00±0.02,<0.05,圖5B)、STING(1.71±0.051.00±0.02,<0.05,圖5C)、p-IRF3/IRF3(2.19±0.031.03±0.04,<0.05,圖5D)和p62(5.55±0.490.99±0.02,<0.05,圖5G)的表達增加,并使PINK(0.36±0.031.02±0.05,<0.05,圖5E)、Parkin(0.37±0.031.02±0.06,<0.05,圖5F)、LC3Ⅱ/LC3I(0.54±0.051.07±0.07,<0.05,圖5H)和LC3 Ⅱ/LC3 I+Ⅱ(0.70±0.041.03±0.03,<0.05,圖5I)的表達和細胞活性(0.50±0.091.00±0.08,<0.05,圖5J)下降。與PA 組相比,PA+sicGAS 組cGAS(1.37±0.072.31±0.15,<0.05)、STING(1.20±0.041.71±0.05,<0.05)、p-IRF3/IRF3(1.39±0.122.19±0.03,<0.05)和p62(3.01±0.345.55±0.49,<0.05)的表達下降,而PINK(0.56±0.030.36±0.03,<0.05)、Parkin(0.51±0.040.37±0.03,<0.05)、LC3Ⅱ/LC3I(0.94±0.040.54±0.05,<0.05)和LC3Ⅱ/LC3I+Ⅱ(0.97±0.020.70±0.04,<0.05)的表達和細胞活性(0.77±0.070.50±0.09,<0.05)上升。
7.其他小型機械。水利工程中常用的小型機械,如抽水機械、鋼筋機械、木工機械、混凝土振動器等,其可靠性、安全性和使用壽命方面均需提高。
本實驗探究了脂毒性心肌損傷的相關(guān)機制原理,通過使用PA 處理NRCMs 探究其自噬功能和細胞活性的改變,創(chuàng)新性的提出了cGAS-STING-IRF3 通路在其中具有重要作用。最后我們通過敲降cGAS 的表達抑制cGAS-STING-IRF3 通路的激活,證明了其在PA 引起的心肌細胞自噬功能下降中具有重要調(diào)節(jié)作用。
用25、50、100 nmol/L cGAS siRNA 處理NRCMs 24 h 后于熒光顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)綠色熒光隨cGAS siRNA濃度增高逐漸增強,表明轉(zhuǎn)染效率隨濃度依次上升(圖4A)。因100 nmol/L轉(zhuǎn)染效率最高,故選擇用作后 續(xù)實 驗。Western blot 結(jié)果顯 示,NC 組cGAS 與Control組相比無統(tǒng)計學(xué)差異(0.96±0.061.01±0.08,>0.05),但cGAS siRNA 組cGAS 較NC 組明顯降低(0.47±0.080.96±0.06,<0.05,圖4B、C)。
綠色熒光為LC3(左側(cè))和p62(右側(cè))蛋白染色,DAPI組為藍色熒光表示的對應(yīng)相同視野下的細胞核染色,Merge組二者合并圖片(圖6)。與Control組相比,PA組中表示LC3的綠色熒光減弱,表示p62的綠色熒光增強。與PA處理組相比,PA+sicGAS組中表示LC3的綠色熒光增強,表示p62的綠色熒光減弱。
工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)一般采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法,結(jié)合工程結(jié)構(gòu)試驗課程本身的特點,教學(xué)效果不理想,難以達到培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。另外,教學(xué)評估是檢查教學(xué)效果,改進教學(xué)工作,監(jiān)督學(xué)校教育目標(biāo)實現(xiàn)的重要手段之一。目前,傳統(tǒng)的本科結(jié)構(gòu)試驗課程評估方法是以實驗報告的結(jié)果為最終實驗結(jié)果。學(xué)生使用課堂教學(xué)和集中理論考試相結(jié)合的方式來判斷結(jié)果。這太簡單和不公平,抹殺了學(xué)生思考和創(chuàng)新的熱情。
自噬是真核生物通過溶酶體或胞液進行饑餓狀態(tài)下的營養(yǎng)動員,從而清除受損蛋白質(zhì)的一種高度保守的胞內(nèi)降解途徑。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過PA處理后,NRCMs中LC3Ⅱ與LC3I的比值以及與總LC3 的比值下降。LC3是自噬體膜形成的標(biāo)記蛋白,通過調(diào)控自噬體的形成參與細胞自噬。當(dāng)自噬發(fā)生時,LC3I蛋白首先合成,之后與磷脂酰乙醇胺結(jié)合,形成LC3Ⅱ蛋白,誘導(dǎo)自噬小體的形成。比值下降意味著LC3Ⅱ的生成受抑制,自噬功能減退。此外,我們的結(jié)果表明NRCMs中p62表達隨PA濃度增大而增大。p62蛋白是細胞自噬的降解底物,其通過結(jié)合泛素化蛋白,與LC3結(jié)合形成復(fù)合物,轉(zhuǎn)入自噬溶酶體中被降解。因此,當(dāng)p62表達增加,表明其未被自噬活動所降解,即自噬功能受抑制。所以,LC3 和p62 的結(jié)果均表明了在PA 抑制了NRCMs生理狀況下的自噬功能。生理性自噬對心血管具有保護作用。但當(dāng)自噬過低時,部分未及時清除的細胞內(nèi)錯誤折疊的蛋白不僅導(dǎo)致細胞內(nèi)劇烈的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng),還能夠加劇炎癥反應(yīng),使細胞生存率降低。這一點從我們的CCK8實驗中也得到了印證。
線粒體自噬是保持線粒體數(shù)量和質(zhì)量平衡的一種重要調(diào)控機制,主要負(fù)責(zé)回收并降解衰老或受損的線粒體,以維持線粒體穩(wěn)態(tài)和細胞生存。在我們的實驗中,使用PA刺激NRCMs后,PINK1和Parkin的表達明顯下調(diào)。PINK1/Parkin途徑是最受關(guān)注并廣泛存在于哺乳動物體內(nèi)的線粒體自噬調(diào)節(jié)途徑。這表明PA除引起總自噬下降外,還可導(dǎo)致線粒體自噬功能障礙。這會導(dǎo)致受損的線粒體無法及時被清除而累積增多,并使大量促炎因子產(chǎn)生而引起炎癥反應(yīng),最終引起細胞生存率降低。因而線粒體自噬功能下降也與我們CCK8實驗中得到的細胞生存率下降是一致的。
已有研究表明cGAS-STING-IRF3通路對自噬功能具有調(diào)節(jié)作用。為此我們檢測了PA誘導(dǎo)下NRCMs中cGAS、STING、p-IRF3/IRF3的表達變化情況。結(jié)果提示PA 可以可激活NRCMs中cGAS-STING-IRF3通路。于是我們提出一個假設(shè):cGAS-STING-IRF3通路參與調(diào)節(jié)PA引起的NRCMs自噬功能障礙和細胞活力下降。為驗證這一假設(shè),我們進一步通過cGAS siRNA敲降NRCMs中cGAS表達。實驗結(jié)果表明,當(dāng)cGASSTING-IRF3通路激活受阻時,PA對心肌細胞總自噬和線粒體自噬功能抑制作用可被明顯逆轉(zhuǎn),最終表現(xiàn)為細胞生存率的提高。最后,我們通過免疫熒光染色來觀察PA和cGAS siRNA對NRCMs中LC3和p62蛋白的陽性著色的影響,結(jié)果表明PA引起的NRCMs自噬功能降低可以被cGAS敲降所逆轉(zhuǎn)。
六要完善政策支持體系,創(chuàng)新農(nóng)村水利發(fā)展體制機制。逐步建立以公共財政為主導(dǎo)的多元化農(nóng)村水利投資體制,落實好從土地出讓收益中提取10%用于農(nóng)田水利建設(shè)的政策,加大一事一議財政獎補力度,鼓勵和引導(dǎo)農(nóng)民興修水利。加快推進基層水利服務(wù)機構(gòu)、專業(yè)化服務(wù)隊伍和農(nóng)民用水合作組織的建設(shè)與發(fā)展。進一步落實好灌區(qū)、泵站等公益性水管單位維修養(yǎng)護經(jīng)費和人員基本支出經(jīng)費,完善財政對小型農(nóng)田灌排工程運行維護費用補助政策。深化小型農(nóng)村水利工程產(chǎn)權(quán)制度改革,健全水權(quán)轉(zhuǎn)讓制度,建立合理的水價形成機制,加快推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革。
我們的實驗探究了心臟脂毒性損傷的一種可能的方式及潛在的機制。長期高脂飲食引起的肥胖已對人類健康造成嚴(yán)重威脅。血液中游離脂肪酸的增加導(dǎo)致各個臟器中脂肪蓄積,在心臟中表現(xiàn)為心臟重塑,最終引起失代償性心肌肥厚和收縮功能障礙而導(dǎo)致心功能衰竭。我們的成果為治療脂毒相關(guān)的心臟病提供了一種可能。不過本實驗也存在局限性,探討僅存在于細胞層面。通過高脂喂養(yǎng)小鼠引起心臟功能的變化,以及cGAS-STING-IRF3在其中的作用是我們后續(xù)實驗計劃。
總之,本實驗發(fā)現(xiàn)PA 通過激活cGAS-STINGIRF3 通路能抑制NRCMs的自噬,使細胞生存能力降低。而通過cGAS敲降處理后,可逆轉(zhuǎn)PA對心肌細胞自噬和細胞活性的抑制,保護了心肌細胞。
南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報2022年1期