潘敏麗,黃國定,蔡冠虎,盧宏全
摘要 目的:探討芒果苷對大鼠心肌缺血再灌注損傷(MIRI)的保護機制。方法:60只無特定病原體(SPF)級健康雄性SD大鼠隨機分為假手術(shù)組、MIRI組、芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組、芒果苷+核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)抑制劑(ML385)組,每組12只。除假手術(shù)組外,其余組大鼠通過結(jié)扎左冠狀動脈前降支建立MIRI模型。再灌注4 h后,采用酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)測定血清肌鈣蛋白I(cTnI)、乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)水平;蘇木精-伊紅(HE)染色觀察心肌組織病理學(xué)變化;末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記測定法(TUNEL)分析心肌細(xì)胞凋亡情況;二氫乙錠(DHE)熒光法檢測心肌組織活性氧(ROS)水平;比色法檢測心肌組織超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)和亞鐵離子(Fe2+)含量;實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(qRT-PCR)和蛋白免疫印跡法(Western Blot)檢測心肌組織Nrf2、谷胱甘肽過氧化物酶4(GPX4)、鐵蛋白重鏈1(FTH1)、長鏈脂酰輔酶A合成酶4(ACSL4)的基因和蛋白表達(dá)。結(jié)果:與假手術(shù)組比較,MIRI組大鼠血清cTnI、CK和LDH水平,心肌細(xì)胞凋亡率,ROS、MDA、Fe2+含量,ACSL4 mRNA和蛋白水平升高;SOD活性和GSH含量,Nrf2、GPX4、FTH1 mRNA和蛋白水平降低(P<0.05);心肌細(xì)胞腫脹,心肌纖維排列紊亂,大量炎性細(xì)胞浸潤。與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組血清cTnI、CK和LDH水平,心肌細(xì)胞凋亡率,ROS、MDA和Fe2+含量,ACSL4 mRNA和蛋白水平降低;SOD活性和GSH含量,Nrf2、GPX4、FTH1 mRNA和蛋白水平升高(P<0.05);心肌細(xì)胞水腫減輕,少量心肌纖維斷裂和炎性細(xì)胞浸潤。使用Nrf2抑制劑ML385抑制Nrf2的核易位可明顯阻斷芒果苷對心肌鐵死亡的抑制作用(P<0.05)。結(jié)論:芒果苷可通過激活Nrf2-GPX4軸抑制鐵死亡對MIRI發(fā)揮保護作用。
關(guān)鍵詞心肌缺血再灌注損傷;鐵死亡;芒果苷;核因子E2相關(guān)因子2;谷胱甘肽過氧化物酶4;實驗研究
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.04.011
Effect of Mangiferin on Myocardial Ischemia-reperfusion Injury in Rats Based on Nrf2-GPX4 Ferroptosis Pathway
PAN Minli, HUANG Guoding, CAI Guanhu, LU Hongquan
Hainan Western Central Hospital, Danzhou 571700, Hainan, China, E-mail: pml1984p@163.com
AbstractObjective:To investigate the protective effect of mangiferin on myocardial ischemia-reperfusion injury(MIRI) in rats.Methods:Sixty healthy male SD rats without specific pathogen(SPF) grade were randomly divided into sham operation group,MIRI group,low-dose mangiferin group,high-dose mangiferin group,and mangiferin +Nrf2 inhibitor(ML385) group,with 12 rats in each group.Except the sham group,the MIRI model was established by ligation of the anterior descending branch of the left coronary artery.After 4 h of reperfusion,serum troponin I(cTnI),lactate dehydrogenase(LDH) and creatine kinase(CK) levels were determined by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA).The cardiac histopathological changes were observed by hematoxylin-eosin(HE) staining.Myocardial cell apoptosis was analyzed by terminal deoxyribonucleotidyl transferase(TdT)-mediated dUTP nick end labeling(TUNEL) method.Dihydroethidium(DHE) fluorescence assay was used to detect the level of reactive oxygen species(ROS) in myocardial tissue.Superoxide dismutase(SOD) activity,malondialdehyde(MDA),glutathione(GSH),and ferrous ion(Fe2+) contents were detected by colorimetry.Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction(qRT-PCR) and Western Blot were used to detect the gene and protein expression of nuclear factor E2-related factor 2(Nrf2),glutathione peroxidase 4(GPX4),ferritin heavy chain 1(FTH1),and long chain fatty acyl-CoA synthetase 4(ACSL4) in myocardial tissue.Results:Compared with sham group,serum levels of cTnI,CK and LDH,cardiomyocyte apoptosis rate,ROS,MDA,F(xiàn)e2+ content,ACSL4 mRNA and protein levels of rats in MIRI group increased,SOD activity and GSH content,Nrf2,GPX4,F(xiàn)TH1 mRNA and protein levels decreased(P<0.05),cardiomyocytes were swollen,myocardial fibers were disordered,and a large number of inflammatory cells were infiltrated.Compared with MIRI group,serum cTnI,CK and LDH levels,cardiomyocyte apoptosis rate,ROS,MDA and Fe2+ contents,ACSL4 mRNA and protein levels in low-dose mangiferin group,high-dose mangiferin group decreased,SOD activity and GSH content,Nrf2,GPX4,F(xiàn)TH1 mRNA and protein levels increased(P<0.05),cardiomyocyte edema? reduced,with a small amount of myocardial fiber rupture and inflammatory cell infiltration.Inhibition of nuclear translocation of Nrf2 by Nrf2 inhibitor ML385 could significantly block the inhibitory effect of mangiferin on cardiac ferroptosis(P<0.05).Conclusion:Mangiferin can protect MIRI by inhibiting ferroptosis through activation of Nrf2-GPX4 axis.
Keywordsmyocardial ischemia-reperfusion injury; ferroptosis; mangiferin; nuclear factor-E2-related factor 2; glutathione peroxidase 4; experimental study
心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury,MIRI)是缺血性心臟病病人冠狀動脈血流恢復(fù)后導(dǎo)致心肌功能障礙、結(jié)構(gòu)損傷和心肌梗死死亡率增加的一種病理過程[1]。MIRI已成為威脅人類健康的主要危險因素之一。鐵死亡是一種依賴鐵的新型細(xì)胞死亡形式,以活性氧(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生增加和脂質(zhì)過氧化為特征,與氧化應(yīng)激密切相關(guān)[2]。研究顯示,鐵死亡是心肌細(xì)胞死亡的一種重要形式,由谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)的失活和脂質(zhì)過氧化物的積累引起,是MIRI的主要驅(qū)動因素[3-4]。心肌梗死期間GPX4的下調(diào)有助于心肌細(xì)胞的鐵死亡[5],而鐵死亡抑制劑可通過恢復(fù)GPX4水平,減輕MIRI[6]。因此,鐵死亡是MIRI的治療新靶點。
近年來,中醫(yī)藥防治MIRI的探索和研究備受關(guān)注。芒果苷(mangiferin,MF)是一種在芒果和木瓜中發(fā)現(xiàn)的天然葡糖基黃酮,具有抗炎、抗凋亡和抗氧化作用[7];芒果苷已被證實可保護心肌細(xì)胞免受心肌梗死和MIRI的影響[8-9],然而,潛在的機制仍不完全明確。研究顯示,芒果苷的保護作用與激活核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-E2-related factor 2,Nrf2)增強抗氧化劑防御系統(tǒng)有關(guān)[10]。Nrf2是維持鐵穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵蛋白,主要通過直接影響GPX4的合成和功能來調(diào)節(jié)鐵死亡[11]。然而,探討芒果苷減輕MIRI的作用是否與鐵死亡有關(guān)的研究較少。因此,本研究基于Nrf2-GPX4介導(dǎo)的鐵死亡通路評估芒果苷減輕MIRI的機制。
1材料與方法
1.1動物
60只無特定病原體(SPF)級8~10周健康雄性SD大鼠,體質(zhì)量260~300 g,由濟南朋悅實驗動物繁育有限公司[許可證號為SCXK(魯)2019 0003]提供。將所有SD大鼠置于12 h黑暗/12 h光照循環(huán)、溫度23~25 ℃和濕度55%~70%的環(huán)境下,給予標(biāo)準(zhǔn)食物飼養(yǎng),可以自由飲水。實驗前所有動物禁食12 h。
1.2主要試劑與儀器
芒果苷(純度>98%,M-018,成都瑞芬思生物科技有限公司,中國);Nrf2特異性抑制劑ML385(HY-100523,MedChemExpress,美國);肌酸激酶(creatine kinase,CK)、肌鈣蛋白I(cardiac troponin I,cTnI)(ml059111)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)(ml059178)酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)試劑盒(上海酶聯(lián)生物科技有限公司,中國);超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)(A001-3-2)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)(A006-2-1)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)(A003-1-2)檢測試劑盒(南京建成生物工程研究所,中國);二氫乙錠(dihydroethidium,DHE)熒光探針(D11347,invitrogen,美國);亞鐵離子(Fe2+)檢測試劑盒(E-BC-K304-S,武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司,中國);兔源一抗Nrf2(ab137550)、Lamin B1(ab133741)、GPX4(ab125066)、鐵蛋白重鏈1(Ferritin Heavy Chain 1,F(xiàn)TH1)(ab183781)、長鏈脂酰輔酶A合成酶4(long-chain acyl-CoA synthetase 4,ACSL4)(ab155282)、GAPDH(ab181602)(Abcam,英國)。iMark680多功能酶標(biāo)儀(Bio-Rad,美國);ABI Prism 7500型熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)儀(Applied Biosystems,美國);NanoDrop 2000分光光度計(Thermo Fisher Scientific,美國);LSM 510激光共聚焦顯微鏡(Zeiss,德國)。
1.3分組與建模
將大鼠隨機分為假手術(shù)組、MIRI組、芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組、芒果苷+Nrf2抑制劑(ML385)組,每組12只。除假手術(shù)組外,其余各組大鼠腹腔注射1%戊巴比妥鈉(60 mg/kg)麻醉,氣管插管后用動物呼吸機進(jìn)行機械通氣。三導(dǎo)聯(lián)心電圖用于監(jiān)測心肌缺血開始時的心跳以及典型的心電圖變化。通過活結(jié)結(jié)扎左冠狀動脈前降支30 min誘導(dǎo)心肌缺血,然后心肌再灌注4 h建立MIRI模型[12]。假手術(shù)組接受相同的手術(shù)方法,但不結(jié)扎左冠狀動脈前降支。心電圖ST段持續(xù)升高、左心室心尖和前壁白色表示缺血模型誘導(dǎo)成功,心電圖ST段下降50%以上、左心室心尖和前壁恢復(fù)和變紅表明再灌注成功。手術(shù)完成后,仔細(xì)逐層縫合大鼠肌肉和皮膚,并在切口處注射少量青霉素或用碘伏擦拭,對創(chuàng)面進(jìn)行消毒,防止創(chuàng)面感染。假手術(shù)組和MIRI組大鼠在術(shù)前給予生理鹽水灌胃1周,芒果苷低劑量組和芒果苷高劑量組大鼠在術(shù)前分別灌胃芒果苷20、40 mg/kg,芒果苷+ML385組大鼠灌胃芒果苷40 mg/kg的同時腹腔注射30 mg/kg ML385,每日1次,連續(xù)干預(yù)1周[6,8]。
1.4ELISA法測定血清cTnI、LDH、CK水平
再灌注4 h后,戊巴比妥鈉麻醉大鼠,腹主動脈取血,靜置后離心(1 000×g,10 min),取血清,并將血清儲存在-20 ℃冰箱。采用ELISA試劑盒檢測血清LDH、cTnI、CK水平。
1.5蘇木精-伊紅(HE)染色觀察心肌組織病理學(xué)變化
取血完成后,小心取出大鼠心臟并將其置于預(yù)冷的磷酸緩沖鹽溶液(PBS)中,去除結(jié)締組織和脂肪組織。然后每組隨機選取6只大鼠心肌并分為兩部分,一部分心肌組織在異戊烷中快速冷凍,并防止冰晶形成,然后用冷凍切片機小心地將組織切成薄片,用于檢測ROS水平;另一部分在4%多聚甲醛中固定24 h,包埋在石蠟中,切成4 μm厚的切片,經(jīng)脫蠟、水化后用蘇木精染色5 min,用流水洗滌,然后用1%鹽酸乙醇分化1~3 s,弱氨水浸泡5~10 s,0.5%伊紅溶液染色30~60 s,之后用不同濃度的乙醇浸泡,中性樹膠密封。每張切片隨機選取5個視野在光學(xué)顯微鏡下觀察組織病理學(xué)變化。
1.6末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記測定法(TUNEL)測定心肌細(xì)胞凋亡
取石蠟包埋的心肌組織切片,充分脫蠟和水化,然后在蛋白酶K中透化10 min。PBS洗滌后將切片在黑暗條件下與TUNEL反應(yīng)混合液反應(yīng)1 h,然后用4′,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色。在熒光顯微鏡下對組織切片進(jìn)行成像,并計算TUNEL陽性細(xì)胞的數(shù)量。TUNEL陽性染色細(xì)胞顯示綠色熒光,所有用DAPI染色的細(xì)胞核均產(chǎn)生藍(lán)色熒光。凋亡率=TUNEL陽性染色的凋亡心肌細(xì)胞數(shù)/心肌細(xì)胞總數(shù)×100%。
1.7DHE熒光染色法檢測心肌組織ROS水平
使用DHE熒光探針檢測心肌冰凍切片中的ROS。將左心室心肌樣品(10 μm切片)與10 μmol/L的DHE在暗室中于37 ℃孵育20 min;然后用PBS清洗3次。在熒光顯微鏡下觀察DHE染色的熒光強度,并使用Image-Pro Plus 6.0軟件分析所有圖像。為了量化,每張切片隨機選擇3個視野,分析陽性染色細(xì)胞的平均熒光強度。
1.8比色法檢測心肌組織SOD、MDA、GSH和Fe2+含量
將每組剩余6只大鼠的心肌組織分為兩部分,一部分液氮速凍后于-80 ℃保存,用于實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法(qRT-PCR)和蛋白免疫印跡法(Western Blot)檢測;另一部分加入9倍的預(yù)冷生理鹽水研磨,以12 000×g離心10 min,收集上清液為組織勻漿液,參照試劑盒說明使用比色法檢測勻漿液中MDA、GSH含量和SOD活性以及Fe2+含量。
1.9qRT-PCR檢測心肌組織鐵死亡相關(guān)基因表達(dá)
使用Trizol試劑分離心肌組織中的總RNA,并使用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行cDNA合成。用SYBR Green PCR Master Mix在熒光定量PCR儀上進(jìn)行擴增,測量所有基因的表達(dá)。PCR擴增條件如下(總體積25 μL):55個循環(huán),95 ℃變性5 min,50 ℃退火60 min,72 ℃延伸15 min。采用2-△△Ct法分析目的基因表達(dá),并將目的基因的相對表達(dá)量標(biāo)準(zhǔn)化為GAPDH的相對表達(dá)量。引物序列詳見表1。
1.10Western Blot檢測心肌組織Nrf2、GPX4、FTH1、ACSL4蛋白表達(dá)
使用含有蛋白酶抑制劑的RIPA裂解緩沖液從心肌組織中提取總蛋白,并使用核蛋白提取試劑盒提取核蛋白。使用二喹啉甲酸(BCA)蛋白質(zhì)試劑盒測定蛋白質(zhì)濃度,將蛋白質(zhì)樣品通過10%十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分離并轉(zhuǎn)移到聚偏二氟乙烯(PVDF)膜。PVDF在室溫下用5%脫脂牛奶封閉1 h,然后在4 ℃下用適當(dāng)稀釋度的特異性一抗孵育過夜。用于實驗的一抗有GPX4(1∶1000)、Nrf2(1∶1 000)、FTH1(1∶1 000)、ACSL4(1∶1 000)、Lamin B1(1∶1 000)和GAPDH(1∶5 000)。然后,將膜用HRP偶聯(lián)的二抗(1∶5 000)在室溫下孵育1 h,并用增強的化學(xué)發(fā)光試劑(ECL)顯色。通過Image-Pro Plus 6.0軟件分析蛋白條帶的灰度值,并以Lamin B1、GAPDH為內(nèi)參蛋白,分析膜上目的蛋白相對表達(dá)量。
1.11統(tǒng)計學(xué)處理
采用GraphPad Prism軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間比較采用單因素方差分析(ANOVA),多重比較采用SNK-q檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2結(jié)果
2.1芒果苷對MIRI大鼠血清cTnI、LDH、CK水平的影響
與假手術(shù)組比較,MIRI組大鼠血清cTnI、CK和LDH水平升高(P<0.05);與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組大鼠血清cTnI、CK和LDH水平降低(P<0.05);與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組大鼠血清cTnI、CK和LDH水平升高(P<0.05)。詳見表2。
2.2芒果苷對MIRI大鼠心肌組織病理損傷的影響
HE染色結(jié)果顯示,假手術(shù)組心肌細(xì)胞形態(tài)均勻,心肌纖維結(jié)構(gòu)正常,未出現(xiàn)斷裂;MIRI組心肌結(jié)構(gòu)受損,心肌細(xì)胞腫脹、核固縮,心肌細(xì)胞減少,纖維排列紊亂,大量炎性細(xì)胞浸潤;與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組上述病理變化明顯減輕,可見輕度細(xì)胞水腫,心肌細(xì)胞數(shù)量增加,少量心肌纖維斷裂和炎性細(xì)胞浸潤;與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組心肌細(xì)胞排列較紊亂,炎性細(xì)胞浸潤增加。詳見圖1。
2.3芒果苷對MIRI大鼠心肌細(xì)胞凋亡的影響
與假手術(shù)組比較,MIRI組TUNEL陽性細(xì)胞數(shù)量明顯增多,凋亡率升高(P<0.05);與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組TUNEL陽性細(xì)胞數(shù)量明顯減少,凋亡率降低(P<0.05);與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組TUNEL陽性細(xì)胞數(shù)量增多,凋亡率升高(P<0.05)。詳見圖2、表3。
2.4芒果苷對MIRI大鼠心肌組織ROS水平的影響
與假手術(shù)組比較,MIRI組ROS水平升高(P<0.05);與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組ROS水平降低(P<0.05);與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組ROS水平升高(P<0.05)。詳見圖3、表3。
2.5芒果苷對MIRI大鼠心肌組織SOD活性、MDA、GSH和Fe2+含量的影響
與假手術(shù)組比較,MIRI組心肌組織MDA和Fe2+含量升高,SOD活性和GSH含量降低(P<0.05);與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組MDA和Fe2+含量降低,SOD活性和GSH含量升高(P<0.05);與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組MDA和Fe2+含量升高,SOD活性和GSH含量降低(P<0.05)。詳見表4。
2.6芒果苷對MIRI大鼠心肌組織Nrf2、GPX4、FTH1、ACSL4 mRNA表達(dá)的影響
與假手術(shù)組比較,MIRI組心肌組織Nrf2、GPX4、FTH1 mRNA水平降低,ACSL4 mRNA水平升高(P<0.05);與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組Nrf2、GPX4、FTH1 mRNA水平升高,ACSL4 mRNA水平降低(P<0.05);與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組Nrf2、GPX4、FTH1 mRNA水平降低,ACSL4 mRNA水平升高(P<0.05)。詳見表5。
2.7芒果苷對MIRI大鼠心肌組織Nrf2、GPX4、FTH1、ACSL4蛋白表達(dá)的影響
與假手術(shù)組比較,MIRI組心肌組織Nrf2、GPX4、FTH1蛋白水平降低,ACSL4蛋白水平升高(P<0.05);與MIRI組比較,芒果苷低劑量組、芒果苷高劑量組Nrf2、GPX4、FTH1蛋白水平升高,ACSL4蛋白水平降低(P<0.05);與芒果苷高劑量組比較,芒果苷低劑量組和芒果苷+ML385組Nrf2、GPX4、FTH1蛋白水平降低,ACSL4蛋白水平升高(P<0.05)。詳見圖4、表6。
3討論
本研究結(jié)果顯示,芒果苷干預(yù)降低了MIRI大鼠血清cTnI、CK和LDH水平,改善了心肌病理學(xué)變化,減少了心肌細(xì)胞凋亡,增強了抗氧化防御能力。此外,本研究發(fā)現(xiàn),芒果苷可通過降低ROS、鐵和脂質(zhì)過氧化物的表達(dá)以及增加抗鐵死亡酶的表達(dá)抑制MIRI引起的心肌鐵死亡。鐵死亡是新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)模式之一,其特征是鐵依賴性脂質(zhì)過氧化[2]。鐵死亡與多種心血管疾病有關(guān),是心血管疾病的潛在治療靶點[13-14]。研究顯示,MIRI后產(chǎn)生大量ROS,F(xiàn)e2+可以通過芬頓反應(yīng)增強ROS的產(chǎn)生,然后ROS會與生物膜中的多不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),導(dǎo)致心肌細(xì)胞鐵死亡[12]。鐵蛋白(FTH1、FTL)是一種鐵死亡抑制劑,可將Fe2+氧化成三價鐵以避免芬頓反應(yīng)的發(fā)生[14]。ACSL4不僅是鐵死亡的敏感監(jiān)測器,而且是鐵死亡的關(guān)鍵執(zhí)行者,其過表達(dá)誘導(dǎo)鐵死亡[15]。隨著對鐵死亡分子機制的日益了解,鐵死亡已成為心肌病潛在的診斷和治療靶點。本實驗結(jié)果顯示,MIRI后心肌組織中ROS、MDA水平和Fe2+含量顯著增加,GSH含量和SOD活性明顯降低;qRT-PCR和Western Blot結(jié)果顯示,促進(jìn)鐵死亡的相關(guān)基因和蛋白(ACSL4)表達(dá)也顯著增加,抗鐵死亡基因和蛋白(GPX4、FTH1)表達(dá)顯著降低,表明MIRI誘導(dǎo)后大鼠心肌組織中鐵死亡增加。
GPX4是調(diào)節(jié)鐵死亡的關(guān)鍵抗氧化酶,可特異性有效地去除磷脂過氧化氫,從而抑制鐵死亡[16]。研究顯示,在心肌梗死的早期和中期,GPX4的下調(diào)有助于心肌細(xì)胞的鐵死亡[5]。轉(zhuǎn)錄因子Nrf2是細(xì)胞抗氧化應(yīng)激的主要調(diào)節(jié)因子,在鐵死亡中起著至關(guān)重要的作用,GPX4、FTH1、FTL和FPN等基因均是參與鐵死亡的Nrf2靶基因[17-18]。Nrf2依賴的細(xì)胞防御機制在刺激后被激活,導(dǎo)致Nrf2與Keap1分離,促進(jìn)Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核以激活其下游基因[19-20]。在本研究中,MIRI大鼠心肌組織發(fā)生鐵死亡的同時伴隨著Nrf2(胞核)的下調(diào),表明Nrf2核易位被抑制,導(dǎo)致抗鐵死亡基因和蛋白表達(dá)降低。多項研究證實,芒果苷主要通過激活Nrf2表現(xiàn)出藥理作用。芒果苷在體外和體內(nèi)可通過激活Nrf-2/血紅素加氧酶(HO-1)通路,抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),減輕MIRI[8];還可通過激活Nrf2以減輕心臟纖維化[21]。因此,推測芒果苷對MIRI的保護作用可能與Nrf2-GPX4信號通路介導(dǎo)的鐵死亡有關(guān)。在本研究中,芒果苷應(yīng)用于MIRI大鼠后,Nrf2、GPX4和FTH1的mRNA和蛋白表達(dá)水平均增加,表明Nrf2-GPX4軸被激活。為了驗證此結(jié)果,本研究在給予芒果苷干預(yù)的基礎(chǔ)上,使用Nrf2抑制劑ML385抑制Nrf2的核易位,結(jié)果顯示,ML385可明顯阻斷芒果苷對心肌鐵死亡的抑制作用,提示芒果苷可通過激活Nrf2-GPX4軸抑制鐵死亡,對MIRI發(fā)揮保護作用。
綜上所述,芒果苷可以通過調(diào)節(jié)Nrf2-GPX4軸抑制鐵死亡,從而減輕大鼠MIRI。本研究表明,芒果苷可作為一種潛在的鐵死亡抑制劑預(yù)防MIRI期間的鐵死亡,為芒果苷治療MIRI提供了堅實的基礎(chǔ)。在未來的研究中,將結(jié)合體外細(xì)胞實驗進(jìn)一步驗證芒果苷的抗鐵死亡作用及分子機制。
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(收稿日期:2022-05-31)
(本文編輯鄒麗)