張秋芳,譚 艷,汪選斌,潘龍瑞,李洪亮,劉 慧,向繼洲,付 琴
(1.華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院藥理系,湖北武漢 430071;2.湖北醫(yī)藥學(xué)院藥理教研室,湖北十堰 442000;3.湖北醫(yī)藥學(xué)院武當(dāng)特色中藥湖北省重點實驗室,湖北十堰 442000)
RISK信號通路在β2-腎上腺素受體激動劑Clenbuterol減輕心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷中的作用
張秋芳1,2,3,譚 艷2,汪選斌3,潘龍瑞2,李洪亮3,劉 慧1,向繼洲1,付 琴1
(1.華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院藥理系,湖北武漢 430071;2.湖北醫(yī)藥學(xué)院藥理教研室,湖北十堰 442000;3.湖北醫(yī)藥學(xué)院武當(dāng)特色中藥湖北省重點實驗室,湖北十堰 442000)
中國圖書分類號:R-332;R322.11;R329.24;R392.11;R345.57;R845.22
摘要:目的 研究β2-腎上腺素受體激動劑clenbuterol對原代培養(yǎng)的心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷的作用及其是否與激活再灌注損傷挽救激酶(reperfusion injury salvage kinase,RISK)信號通路有關(guān)。方法 將原代培養(yǎng)的新生Wistar大鼠乳鼠心肌細胞分為8組,①正常培養(yǎng)組;②缺氧/復(fù)氧(A/R)組;③clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R;④ICI118,551(10 μmol ·L-1)+clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R組;⑤美托洛爾metoprolol(10 μmol·L-1)+clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R組;⑥metoprolol(10μmol·L-1)+A/R組;⑦PD98059 (20 μmol·L-1)+clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R組;⑧LY294002(10 μmol·L-1)+clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R組。采用MTT法測定各組細胞存活率;比色法檢測心肌細胞培養(yǎng)液的乳酸脫氫酶(LDH)含量;Hoechst 33342熒光染色法檢測細胞凋亡率;分子探針DCFH-DA檢測細胞內(nèi)活性氧的水平;Western blot檢測心肌細胞缺氧/復(fù)氧后ERK及 p-ERK1/2蛋白的表達水平。結(jié)果 與A/R組比較,clen-buterol+A/R組明顯增高細胞存活率,降低LDH含量,降低細胞凋亡率,ROS產(chǎn)生減少,p-ERK1/2蛋白表達水平增高,而選擇性β2受體阻斷劑ICI 118,551可取消clenbuterol的上述作用,β1受體阻斷劑Metoprolol對clenbuterol的作用無影響,PI3K抑制劑LY294002和ERK1/2抑制劑PD98059可阻斷clenbuterol對心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷的保護作用。結(jié)論 clenbuterol能夠減輕心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷,加入選擇性β2受體阻斷劑ICI 118,551,PI3K抑制劑LY294002和ERK抑制劑PD98059均使clenbuterol的保護作用取消,表明clenbuterol可通過激動β2腎上腺素受體,激活RISK信號
通路發(fā)揮抗心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷的作用。
關(guān)鍵詞:clenbuterol;缺氧/復(fù)氧;心肌細胞;磷酸化ERK;PI3K;reperfusion injury salvage kinase(RISK)
網(wǎng)絡(luò)出版時間:2015-9-14 14:53 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20150914.1453.018.html
研究表明,再灌注損傷挽救激酶(reperfusion in-jury salvage kinase,RISK)信號系統(tǒng),包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、磷酸肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶Akt途徑,p38及絲氨酸激酶JNK等[1],在缺血/再灌中對心肌細胞起重要的保護作用,是治療急性心梗(acute myocardial infarction,AMI)的新靶點。在再灌初期,加入PI3K的抑制劑可取消缺血后處理(ischemic postconditioning)的心肌保護作用[2]。ERK抑制劑也會取消缺血預(yù)適應(yīng)(ischemic precon-ditioning)的心肌保護作用[3],提示再灌注后的補救激酶系統(tǒng)在缺血/再灌損傷中起著重要的保護作用,
也是缺血預(yù)適應(yīng)與缺血后處理共同激活的激酶系統(tǒng)[2,4-5],是缺血預(yù)適應(yīng)與缺血后處理提供保護作用的共同通路。RISK信號系統(tǒng)的上游是G蛋白偶聯(lián)受體[1],而β受體是GPCRs家族中的一員,提示β受體可能在保護心肌缺血/再灌注損傷中起重要的作用??藗愄亓_(clenbuterol,Clen)作為β2受體激動劑,對血管、支氣管、子宮平滑肌都有舒張作用[6]。近年來的研究發(fā)現(xiàn),clenbuterol對心肌細胞具有促“生理”性增生肥大作用[7]。而對右心衰后右心收縮功能有改善作用。臨床上已將clenbuterol應(yīng)用于心力衰竭患者除去左室輔助裝置后的恢復(fù)治療[8]。雖然Burniston等[9-10]報道clenbuterol可誘導(dǎo)正常健康大鼠心肌出現(xiàn)凋亡,但Xydas等[11]和Ahmet等[12]發(fā)現(xiàn)clenbuterol及其他選擇性β2受體激動劑fenoterol或zinterol等可改善冠脈左前降支(LAD)結(jié)扎后的心室舒張功能。Clenbuterol還可減少缺血性心肌病左室重塑,降低心肌細胞凋亡,改善鈣穩(wěn)態(tài)等;另外,clenbuterol還可上調(diào)暫時性前腦缺血模型中的Bcl-2/Bax[13]。而本課題組已經(jīng)報道clenbuterol對缺血/再灌注的心肌細胞有抗凋亡作用[14-15],但clenbuterol對缺血/再灌注損傷的保護作用是否與RISK通路有關(guān),需進一步探索。本實驗擬采用原代培養(yǎng)心肌細胞,建立缺氧/復(fù)氧實驗?zāi)P鸵阅M缺血/再灌注損傷,觀察clenbuterol對缺氧/復(fù)氧損傷的作用,并采用PI3K/Akt抑制劑LY294002和ERK1/2抑制劑PD98059,探索clen-buterol對缺氧/復(fù)氧損傷的保護作用是否與RISK信號通路有關(guān)。
1.1藥品與試劑 高糖DMEM培養(yǎng)基購自Gibco公司;胎牛血清(fetal calf serum,F(xiàn)CS)購自杭州四季青公司;胰蛋白酶購自Amerco公司;PD98059 (167869-21-8)和LY294002(154447-36-6)購自Pro-mega corporation公司;ICI 118,551、克倫特羅(clen-buterol)(批號:MFCD00083280)、膠原酶I(批號:MFCD00130830)和Hoechst33342(批號:MFCD00012678)購自Sigma;LDH試劑盒購自南京建成生物工程研究所;ROS試劑盒購自碧云天生物技術(shù)研究所;其他試劑均為市售分析純。
1.2乳鼠原代心肌細胞培養(yǎng) 取新生1~2 d Wist-ar乳鼠(由華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院實驗中心提供),在無菌條件下,在其劍突下剪開十字切口,取下心臟下1/3,用預(yù)冷D-Hanks洗去殘血,將心肌組織剪碎,并用冷D-Hanks清洗3遍,加入0.08%胰酶37℃消化1次,然后以0.08%膠原酶37℃消化數(shù)次,每次10 min,棄去第1次消化所得上清液,收集其余幾次消化所得上清液,以1∶1(體積)加入含10%胎牛血清高糖DMEM終止消化,1 000 r· min-1離心10 min,棄去上清,以含10%胎牛血清高糖DMEM重懸細胞,接種于50 mL培養(yǎng)瓶中,用差速貼壁法于CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)90 min,使成纖維細胞貼壁,然后轉(zhuǎn)移細胞懸液并計數(shù),調(diào)整細胞密度至2×108·L-1,并加入終濃度為0.1 mmol·L-15-Br-dU(Sigma-Aldrich)以抑制成纖維細胞的生長,接種至24、96或6孔板內(nèi),置入CO2細胞培養(yǎng)箱,培養(yǎng)3 d后,更換無血清的培養(yǎng)基同步化12h開始做實驗。
1.3建立心肌細胞缺氧/復(fù)氧(anoxia/reoxygen-ation,A/R)損傷模型 心肌細胞生長接近融合狀態(tài),呈現(xiàn)同步搏動時開始實驗。模擬缺血溶液(mmol·L-1:NaCl 98.5,KCl 10,NaCl 98.5,KCl 10,MgSO41.2,CaCl21.0,HEPES 20,sodium lac-tate 40,pH 6.8)。以95%N2+5%CO2預(yù)飽和1 h,將培養(yǎng)的細胞以擬缺血溶液置換無血清的培養(yǎng)基,并置于95%N2+5%CO2,37℃的密閉容器中,持續(xù)正壓通混合氣95%N2+5%CO2,為心肌細胞缺氧即缺血;然后恢復(fù)心肌細胞的有糖復(fù)氧液(mmol· L-1:NaH2PO40.9,NaHCO320.0,CaCl21.0,Mg-SO41.2,HEPES 20.0,NaCl 129.5,KCl 5.0,glu-cose 5.5,pH 7.4,37℃)[16]于37℃,95%空氣+5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),為心肌細胞復(fù)氧即再灌。心肌細胞缺氧培養(yǎng)4 h和復(fù)氧培養(yǎng)2 h后做相應(yīng)指標(biāo)的檢測。
clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R組。
1.5MTT法檢測細胞存活率 細胞存活率通過活細胞中線粒體琥珀酸脫氫酶將MTT還原紫色結(jié)晶物甲(Formazan)的量來判斷。按實驗分組作相應(yīng)處理,處理結(jié)束后,每孔加入終濃度為0.5 g·L-1MTT,37℃孵育4 h后,吸棄上清液,PBS洗1次,加入150 μL DMSO,待結(jié)晶完全溶解后,以620 nm為參比,用酶標(biāo)儀在波長570 nm測定吸光度值(OD),按公式:細胞存活率/%=(測定孔OD-空白孔OD)/(對照孔OD-空白孔OD)×100%。
1.6培養(yǎng)液中LDH測定 造模給藥處理后收集培養(yǎng)液,按LDH試劑盒說明操作,采用化學(xué)比色法測定LDH的釋放量。
1.7ROS的測定 原代心肌細胞按上述實驗分組處理結(jié)束后,用溫HBSS/Ca/Mg液輕柔洗心肌細胞1次,96孔板每孔加入100 μL的終濃度為10 μmol ·L-1的DCFH-DA,37℃細胞培養(yǎng)箱內(nèi)孵育20 min,用溫HBSS/Ca/Mg液輕柔洗心肌細胞3次,用熒光酶標(biāo)儀測定OD值,DCFH-DA波長選擇Ex/Em:488/525 nm。陽性對照孔中加入終濃度100 μmol·L-1的H2O2,37℃細胞培養(yǎng)箱內(nèi)孵育3 h。
1.8Western blot檢測心肌細胞P-ERK的水平經(jīng)處理后用RIPA裂解細胞,BCA法蛋白定量。將蛋白樣本進行SDS-PAGE凝膠電泳,轉(zhuǎn)膜至PVDF膜,5%牛血清蛋白(BSA)室溫封閉1 h,加入p-ERK 和ERK2一抗,4℃孵育過夜,二抗室溫孵育1h。加入ECL反應(yīng)體系,曝光,成像,利用Syngene凝膠成像分析系統(tǒng),計算磷酸化蛋白與總蛋白的比值。
1.9統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 13.0軟件包對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)均以±s表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較用LSD(least sig-nificant difference)檢驗。
2.1不同濃度的clenbuterol對缺氧/復(fù)氧后心肌細胞存活率的影響 結(jié)果顯示,缺氧/復(fù)氧組與正常對照組相比,細胞存活率降低(60.40%±1.60%,P <0.01)。而不同濃度的clenbuterol(0.1、1、10 μmol·L-1)+A/R組與A/R組相比,只有clen-buterol(1 μmol·L-1)+A/R組的細胞存活率與A/R組間差異有顯著性(70.67%±4.81%vs 60.40%±1.60%,P<0.05),這為clenbuterol濃度的選擇提供依據(jù)(Fig 1)。
班主任擔(dān)負(fù)著教書和育人的雙重任務(wù),對學(xué)生的個性心理品質(zhì)培養(yǎng),行為習(xí)慣的培養(yǎng),以及學(xué)習(xí)態(tài)度培養(yǎng)起著巨大的作用。因此,讓每一個班主任上崗前就具備扎實的理論知識和先進的管理理念,不能再摸著石頭過河,這樣浪費的是學(xué)生的時間,同時有可能讓學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的興趣。
2.2clenbuterol對缺氧/復(fù)氧后心肌細胞存活率和LDH的影響 缺氧/復(fù)氧組與正常對照組相比細胞存活率明顯降低,培養(yǎng)液中LDH釋放量增高(P< 0.01);clenbuterol+A/R組、metoprolol+A/R組和clenbuterol+metoprolol+A/R組與A/R組相比,細胞存活率增高,LDH釋放量減少(P<0.05);而ICI 118,551+clenbuterol+A/R組與A/R組差異無顯著性(Fig 2、3)。
Fig 1 Effect of different concentrations of clenbuterol on viability of cardiomycytes subjected to 4 h of anoxia/2h of reoxygenation(A/R)
Fig 2 Effect of clenbuterol,Metoprolol and in combination on viability of cardiomycytes subjected to 4 h of anoxia/2h of reoxygenation(A/R).Cell viability was measured by MTT assay as decribed in the material and|methods section
2.3clenbuterol對缺氧/復(fù)氧后心肌細胞ROS產(chǎn)生的影響 正常培養(yǎng)組心肌細胞只產(chǎn)生少量ROS,缺氧/復(fù)氧組ROS明顯增加(與正常培養(yǎng)組相比,P <0.01);clenbuterol+A/R組,metoprolol+A/R組,clenbuterol+metoprolol+A/R組與A/R組相比較,ROS產(chǎn)生明顯減少(與缺氧/復(fù)氧組比較,P<
0.05);ICI 118,551+clenbuterol+A/R組與A/R組相比差異沒有顯著性(P>0.05),但與clenbuterol+A/R組相比,ROS明顯增高;而clenbuterol+meto-prolol+A/R組與clenbuterol+A/R組相比較,差異無顯著性(Fig 4)。
Fig 3 Effects of Metoprolol,clenbuterol and clenbuterol combination with ICI or Metoprolol on LDH activity in cardiomyocytes subjected to anoxia/reoxygenation(A/R)
Fig 4 Effects of clenbuterol,metoprolol,and clenbuterol combination with ICI or Metoprolol on the formation of ROS induced by A/R in cardiomyocytes
2.4ERK抑制劑PD98059對clenbuterol抗缺氧/復(fù)氧后心肌細胞損傷的影響 為了進一步探討ERK1/2途徑是否參與clenbuterol對缺氧/復(fù)氧心肌細胞的保護作用,本實驗預(yù)先給予ERK1/2抑制劑PD98059,采用MTT法檢測缺氧/復(fù)氧后心肌細胞的存活率,用Hoechst熒光染色觀察心肌細胞凋亡情況。結(jié)果顯示,缺氧/復(fù)氧組與正常培養(yǎng)組比較,細胞生存率下降至63%,凋亡率升高至48%。而給予clen-buterol后,缺氧/復(fù)氧后存活率上升至70%,凋亡率降低24.6%,但預(yù)先加入PD98059后,細胞存活率下降至56%,凋亡率(50.8%)比clenbuterol+A/R組高,并差異具有顯著性(P<0.05)。(Fig 5、6)。
2.5PI3K抑制劑LY294002對clenbuterol抗缺氧/復(fù)氧后心肌細胞損傷的影響 為了進一步觀察PI3K/Akt途徑是否參與clenbuterol對缺氧/復(fù)氧心肌細胞的保護作用,本實驗預(yù)先給予PI3K抑制劑LY294002,MTT法檢測缺氧/復(fù)氧后的存活率和Ho-echst熒光染色檢測細胞凋亡率。與正常培養(yǎng)組相比,缺氧/復(fù)氧組細胞存活率明顯下降,凋亡率明顯上升(P<0.01)。而預(yù)先給予clenbuterol后,細胞存活增加,凋亡率下降。但預(yù)加入LY294002后,clen-buterol對缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)細胞損傷的保護作用被取消(Fig 5、6)。
Fig 5 Effects of clenbuterol and combination with LY294002(LY)or PD98059(PD)on viability of cardiomyocytes subjected to anoxia/reoxygenation(A/R)
2.6對心肌細胞p-ERK的表達水平的影響 各組缺氧復(fù)氧后心肌細胞ERK2蛋白表達差異無統(tǒng)計學(xué)意義。但缺氧/復(fù)氧組p-ERK蛋白水平比正常培養(yǎng)組降低,而clenbuterol+A/R組較缺氧/復(fù)氧組p-ERK蛋白水平明顯增高(P<0.01),加入ERK1/2阻斷劑PD98059后,p-ERK蛋白表達水平明顯降低;而PI3K/Akt阻斷劑LY294002對clenbuterol誘導(dǎo)的ERK磷酸化無阻斷作用(Fig 7)。
Fig 6 Effects of Clenbuterol and combination with LY294002(LY)or PD98059(PD)on A/R-induced apoptosis as stained by Hoechst 33342
Fig 7 Effects of clenbuterol and combination with LY294002(LY)or PD98059(PD)on the expressions of p-ERK1/2 in cardiomyocytes subjected to anoxia/reoxygenation(A/R).
有研究表明,心肌缺血/再灌注損傷涉及多方面因素,如自由基大量堆積、細胞內(nèi)超載、炎癥因子釋放等。心肌缺血/再灌注過程,大量的氧自由基爆發(fā)式產(chǎn)生,氧自由基通過過氧化生物膜上的多價不飽和脂肪酸和產(chǎn)生的過氧化物損傷心肌細胞膜,并刺激線粒體細胞色素C釋放,后者進一步激活Caspase信號,誘導(dǎo)細胞凋亡[17]。LDH是細胞損傷程度的標(biāo)志。正常生理情況下,LDH存在于心肌細胞內(nèi),只有當(dāng)細胞膜受損,通透性發(fā)生改變時,LDH才會外漏,所以通常檢測LDH評價細胞損傷的程度。本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),缺氧/復(fù)氧后心肌細胞存活率降低,LDH釋放增多,表明缺氧/復(fù)氧后心肌受到嚴(yán)重?fù)p傷,ROS產(chǎn)生增多,給予clenbuterol可增加原代培養(yǎng)新生大鼠乳鼠的心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷存活率,減少LDH釋放量,降低ROS,這說明β2-腎上腺素受體激動劑clenbuterol可通過減少氧自由基的產(chǎn)生,降低缺氧/復(fù)氧損傷,從而發(fā)揮對心肌細胞有保護作用,而β2-腎上腺素受體阻斷劑ICI 118,551可以取消上述作用,而β1-腎上腺素受體阻斷劑美托洛爾不能阻斷clenbuterol的作用,但兩者之間也無協(xié)同作用,表明clenbuterol是通過激動β2-腎上腺素受體而對缺氧/復(fù)氧損傷發(fā)揮保護作用。
RISK信號系統(tǒng)包括PI3K-Akt和ERK途徑[18]。Tong等[2]首次確定PI3K-Akt途徑的作用,在離體再灌心臟模型發(fā)現(xiàn)預(yù)適應(yīng)能增加Akt的磷酸化,而其磷酸化抑制劑wortmannin和LY294002能取消缺血預(yù)適應(yīng)的保護作用。細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK1/2)是MAPK家族中的一員,調(diào)節(jié)細胞的生長、分化、存活。缺血/再灌、低氧或激動β受體等可活化ERK1/2。雖然有少部分學(xué)者對p-ERK在缺血后再灌中的有爭議;大部分學(xué)者都認(rèn)為激活ERK有利于細胞的存活,如ERK磷酸化也參與了缺血預(yù)適應(yīng)的保護作用[19],而MEK-1抑制劑PD98059也可取消缺血預(yù)適應(yīng)的保護作用。RISK的上游是G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptor,GPCR)。研究表明,許多藥物或內(nèi)源肽(如Urocorin、腎上腺
髓質(zhì)素等)都可通過激活GPCR,從而激活RISK從而對缺血/再灌后損傷的心肌細胞產(chǎn)生保護作用。而β受體是GPCRs家族中的一員,提示β受體可能在保護心肌缺血/再灌注損傷中起重要的作用。Stevens等[20]研究表明,clenbuterol主要通過β2-AR/Gi信號途徑,改善心肌病理性損傷,減輕凋亡。Lochner等[21]研究發(fā)現(xiàn),Isopreterol提供的心肌保護作用與缺血預(yù)適應(yīng)相似[21]。Tong等[22]也證明在β2受體被敲除的小鼠心肌,缺血預(yù)適應(yīng)并不能保護心肌細胞。Hedin等[23]研究表明:在培養(yǎng)的成熟大鼠心肌細胞,β2受體激動劑的抗凋亡作用可能是通過激活ERK。最近研究報道,選擇性β2-受體激動劑Zinterol對原代培養(yǎng)的新生大鼠心肌低氧和H2O2引起的凋亡有保護作用,并且是通過Gi偶聯(lián)受體,激活下游的PI3K/Akt發(fā)揮效應(yīng)的[24]。本研究發(fā)現(xiàn),clenbuterol在保護缺氧/復(fù)氧損傷心肌細胞的同時,亦可提高p-ERK1/2水平,而應(yīng)用ICI118551阻斷β2受體或LY294002阻斷PI3K/Akt通路或PD98059阻斷ERK1/2信號通路,均可明顯抑制clenbuterol對心肌的保護作用,表現(xiàn)為細胞存活率下降,LDH釋放量增高,細胞凋亡率增加。
大量的動物實驗和臨床應(yīng)用病例都證實,β1受體拮抗劑具有抗氧化、抗凋亡和膜穩(wěn)定作用,對缺血/再灌心肌有保護作用。本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)在心肌細胞缺氧-復(fù)氧模型單獨給予metoprolol中可提高細胞存活率,降低LDH及ROS,減少心肌細胞凋亡。這與文獻報道相一致,但與clenbuterolol聯(lián)合應(yīng)用既不能抑制clenbuterolo對缺氧/復(fù)氧損傷的保護作用,也無協(xié)同抗心肌細胞凋亡作用。
綜上所述,clenbuterol對缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)原代培養(yǎng)的心肌細胞損傷的保護作用與激動β2-AR,激活RISK信號通路有關(guān),關(guān)于clenbuterol對其通路上下游蛋白的影響,本實驗未進行驗證,仍需進一步研究。
(致謝:本實驗在華中科技大同濟醫(yī)學(xué)院藥理系向繼洲實驗室完成,感謝實驗室老師與同學(xué)提供的大力幫助。)
參考文獻:
[1] Hausenloy D J,Yellon D M.Reperfusion injury salvage kinase signalling:taking a RISK for cardioprotection[J].Heart Fail Rev,2007,12(3-4):217-34.
[2] Tsang A,Hausenloy D J,Mocanu M M,et al.Postconditioning:a form of"modified reperfusion"protects the myocardium by acti-vating the phosphatidylinositol 3-kinase-Akt pathway[J].Circ Res,2004,95(3):230-2.
[3] Yang X M,Philipp S,Downey J M,et al.Postconditioning's pro- tection is not dependent on circulating blood factors or cells but in-volves adenosine receptors and requires PI3-kinase and guanylyl cyclase activation[J].Basic Res Cardiol,2005,100(1):57-63.
[4] Yellon D M,Baxter G F.Reperfusion injury revisited:is there a role for growth factor signaling in limiting lethal reperfusion injury [J]?Trends Cardiovasc Med,1999,9(8):245-9.
[5] Hausenloy D J,Yellon D M.New directions for protecting the heart against ischaemia-reperfusion injury:targeting the reperfu-sion injury salvage kinase(RISK)-pathway[J].Cardiovasc Res,2004,61(3):448-60.
[6] Salorinne Y,Stenius B,Tukiainen P,et al.Double-blind cross-o-ver comparison of clenbuterol and salbutamol tablets in asthmatic out-patients[J].Eur J Clin Pharmacol,1975,8(3-4):189-95.
[7] Wong K,Boheler K R,Bishop J,et al.clenbuterol induces cardi-ac hypertrophy with normal functional,morphological and molecu-lar features[J].Cardiovasc Res,1998,37(1):115-22.
[8] Soppa G K,Smolenski R T,Latif N,et al.Effects of chronic ad-ministration of clenbuterol on function and metabolism of adult rat cardiac muscle[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2005,288 (3):H1468-76.
[9] Burniston J G,Tan L B,Goldspink D F.Relative myotoxic and haemodynamic effects of the beta-agonists fenoterol and clenbuterol measured in conscious unrestrained rats[J].Exp Physiol,2006,91(6):1041-9.
[10]Burniston J G,Chester N,Clark W A,et al.Dose-dependent ap-optotic and necrotic myocyte death induced by the beta2-adrenergic receptor agonist,clenbuterol[J].Muscle Nerve,2005,32(6):767-74.
[11]Xydas S,Kherani A R,Chang J S,et al.beta(2)-Adrenergic stimulation attenuates left ventricular remodeling,decreases apop-tosis,and improves calcium homeostasis in a rodent model of is-chemic cardiomyopathy[J].J Pharmacol Exp Ther,2006,317 (2):553-61.
[12]Ahmet I,Krawczyk M,Heller P,et al.Beneficial effects of chro-nic pharmacological manipulation of beta-adrenoreceptor subtype signaling in rodent dilated ischemic cardiomyopathy[J].Circula-tion,2004,110(9):1083-90.
[13]Zhu Y,Prehn J H,Culmsee C,et al.The beta2-adrenoceptor ag-onist clenbuterol modulates Bcl-2,Bcl-xl and Bax protein expres-sion following transient forebrain ischemia[J].Neuroscience,1999,90(4):1255-63.
[14]Zhang Q,Xiang J,Wang X,et al.Beta(2)-adrenoceptor agonist clenbuterol reduces infarct size and myocardial apoptosis after myo-cardial ischaemia/reperfusion in anaesthetized rats[J].Br J Phar-macol,2010,160(6):1561-72.
[15]Fu Q,Xu B,Parikh D,et al.Insulin induces IRS2-dependent and GRK2-mediated beta2AR internalization to attenuate betaAR signaling in cardiomyocytes[J].Cell Signal,2015,27(3):707 -15.
[16]Koyama T,Temma K,Akera T.Reperfusion-induced contracture develops with a decreasing[Ca2+]iin single heart cells[J].Am
J Physiol,1991,261(4 Pt 2):H1115-22.
[17]Rohrbach S,Troidl C,Hamm C,et al.Ischemia and reperfusion related myocardial inflammation:A network of cells and mediators targeting the cardiomyocyte[J].IUBMB Life,2015,67(2):110 -9.
[18]王雨晴,吳艷娜,李 欣,等.RISK信號通路在1-磷酸鞘氨醇后適應(yīng)減輕心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷中的作用[J].中國藥理學(xué)通報,2015,31(2):181-5.
[18]Wang Y Q,Wu Y N,Li X,et al.Role of risk signal pathway in reducing cardiomyocytes hypoxia/reoxygenation injury induced by S1P postconditioning[J].Chin Phamacol Bull,2015,31(2):181-5.
[19]Hausenloy D J,Mocanu M M,Yellon D M.Cross-talk between the survival kinases during early reperfusion:its contribution to is-chemic preconditioning[J].Cardiovasc Res,2004,63(2):305 -12.
[20]Stevens L,Gohlsch B,Mounier Y,et al.Upregulation of myosin heavy chain MHClalpha in rat muscles after unweighting and clen- buterol treatment[J].Biochem Biophys Res Commun,2000,275 (2):418-21.
[21]Lochner A,Genade S,Tromp E,et al.Ischemic preconditioning and the beta-adrenergic signal transduction pathway[J].Circula-tion,1999,100(9):958-66.
[22]Tong H,Rockman H A,Koch W J,et al.G protein-coupled re-ceptor internalization signaling is required for cardioprotection in ischemic preconditioning[J].Circ Res,2004,94(8):1133-41.
[23]Hedin K E,Bell M P,Huntoon C J,et al.Gi proteins use a novel beta gamma-and Ras-independent pathway to activate extracellular signal-regulated kinase and mobilize AP-1 transcription factors in Jurkat T lymphocytes[J].J Biol Chem,1999,274(28):19992 -20001.
[24]Kim S O,Baines C P,Critz S D,et al.Ischemia induced activa-tion of heat shock protein 27 kinases and casein kinase 2 in the preconditioned rabbit heart[J].Biochem Cell Biol,1999,77 (6):559-67.
Role of RISK signal pathway in reducing clenbuterol-induced cardiomycytes A/R injury of neonatal rat
ZHANG Qiu-fang1,2,3,TAN Yan2,WANG Xuan-bin3,PAN Long-rui2,LI Hong-liang3,LIU Hui1,XIANG Ji-zhou1,F(xiàn)U Qin1
(1.Dept of Pharmacology,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430071,China;2.Dept of Pharmacology,Hubei University of Medicine,Shiyan Hubei 442000,China;3.Hubei Key Laboratory of Wudang Local Chinese Medicine Research(Hubei University of Medicine,Shiyan Hubei 442000 China)
Abstract:Aims To study the effects of clenbuterol on anoxia/reoxygenation(A/R)injury in neonatal Wistar rat cardiomyocytes and to explore whether its mecha-nism is related to reperfusion injury salvage kinase (RISK)or not.Methods The cultured primary neo-natal cardiomyocytes were randomly divided into eight groups:①normal culture group;②anoxia/reoxygen-ation(A/R)group;③clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R;④ICI118,551(10 μmol·L-1)+clenbuterol (1 μmol·L-1)+A/R;⑤Metoprolol(10μmol· L-1)+clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R group;⑥Metoprolol(10 μmol·L-1)+A/R group;⑦PD98059(20 μmol·L-1)+clenbuterol(1 μmol· L-1)+A/R group;⑧LY294002(10 μmol·L-1)+clenbuterol(1 μmol·L-1)+A/R group.Cell via-bility was determined by the conventional MTT reduc-tion assay.The content of LDH in cultured medium was measured with colorimetry.Cardiomyocyte apopto-sis was determined by Hoechst33342.Intracellular re-active species(ROS)were monitored by the fluorescent DCFH-DA.Total ERK2 and phosphorylated ERK were detected by western blot.Results Compared with A/R group,clenbuterol significantly increased vaibility of cells,reduced LDH release,lowered the rate of apop-tosis and ROS production.When added β2receptor an-tagonist ICI118,551,PI3K inhibitor LY294002 and ERK inhibitor PD98059,the effects of clenbuterol a-bove were inhibited;but β1 receptor antagonist Meto-prolol protected the cardiomyocytes from A/R injury,as evidenced by decreased LDH release and increased cell viability.There were no synergistic effects in the combined use of clenbuterol and Metoprolol.Conclu-sion clenbuterol exerts cardioprotective effects against A/R injury by inhibiting oxidative stress and apopto-sis.The protection of clenbuterol is inhibited by ICI118,551,LY294002 and PD98059.clenbuterol protects cardiomyocytes against A/R injury via RISK pathway by activation of β2receptor.
Key words:clenbuterol;anoxia/reoxygenation;car-diomyocyte;phosphorylation extracellular signal-activa-ted kinase(ERK);PI3K;reperfusion injury salvage kinase(RISK)
作者簡介:張秋芳(1973-),女,博士,副教授,研究方向:心血管藥理學(xué),E-mail:zqf1112000@163.com;付 琴(1974-),女,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向:心血管藥理學(xué),通訊作者,E-mail:fu_qin@aliyun.com
基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(No 81303254,81102438);湖北省教育廳重點項目(No D20122402);湖北醫(yī)藥學(xué)院項目(No 2010QDJ12和2012GPY11);武當(dāng)特色中藥研究湖北省重點實驗室資助項目(No WDCM003)
收稿日期:2015-06-29,修回日期:2015-08-05
文獻標(biāo)志碼:A
文章編號:1001-1978(2015)10-1368-07
doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2015.10.009