孔宏亮， 侯愛潔， 陳曉明， 石蘊琦， 趙紅巖

(遼寧省人民醫(yī)院心臟中心，遼寧 沈陽 110016)

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HIF-1α介導人參皂甙Rb1對缺氧心肌細胞葡萄糖代謝的調節(jié)*

孔宏亮△， 侯愛潔， 陳曉明， 石蘊琦， 趙紅巖

(遼寧省人民醫(yī)院心臟中心，遼寧 沈陽 110016)

目的： 探討人參皂甙Rb1(Gs-Rb1)是否通過缺氧誘導因子1α(HIF-1α)和(或)AMP激活的蛋白激酶α(AMPKα)調節(jié)缺氧心肌細胞的葡萄糖代謝而改善其生存能力。方法: 將乳鼠心肌細胞隨機分為對照組、缺氧組(1% O2、94% N2和5% CO2)和缺氧干預組(即Gs-Rb1組、Ara-A組、Gs-Rb1+Ara-A組、YC-1組、Gs-Rb1+YC-1組、Ara-A+YC-1組和Gs-Rb1+YC-1+Ara-A組)，Gs-Rb1、Ara-A和YC-1濃度分別為200 μmol/L、500 μmol/L和5 μmol/L，均干預8 h。MTT法檢測細胞存活率；Western blot法半定量檢測AMPKα、p-AMPKα、HIF-1α和葡萄糖轉運體4(GLUT-4)的蛋白水平；ELISA檢測己糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶(PFK)和乳酸脫氫酶(LDH)的活性。結果: Gs-Rb1顯著改善缺氧心肌細胞的生存能力，該作用可被Ara-A和YC-1抑制，且YC-1和Ara-A具有協(xié)同效應。Gs-Rb1增加缺氧心肌細胞AMPK活性的效應可被Ara-A或YC-1抑制。Ara-A和YC-1能不同程度抑制Gs-Rb1上調缺氧心肌細胞HIF-1α表達的效應。Gs-Rb1顯著上調缺氧心肌細胞膜GLUT-4的表達，但該作用可被Ara-A或YC-1抑制，Ara-A和YC-1聯用時尤為顯著。Gs-Rb1顯著增加缺氧心肌細胞HK、PFK和LDH等的活性，但該作用可被Ara-A和YC-1抑制，且YC-1和Ara-A具有協(xié)同抑制效應。結論: 人參皂甙Rb1改善缺氧心肌細胞生存能力與其促進葡萄糖攝取和增強葡萄糖糖酵解有關，這些效應可被HIF-1α和(或)AMPK調節(jié)，且HIF-1α和AMPK對此的調節(jié)具有協(xié)同作用。

心肌細胞； 人參皂甙Rb1； 缺氧； 缺氧誘導因子1α； 糖酵解

心肌缺氧時，細胞能量檢測器AMP激活的蛋白激酶(AMP-activated kinase，AMPK)一方面通過磷酸化靶蛋白啟動分解代謝途徑增加ATP的產生，另一方面通過抑制/關閉合成代謝途徑減少ATP消耗，從而調節(jié)細胞能量平衡[1]。同時，細胞通過缺氧感知系統(tǒng)感知氧分壓變化后通過調節(jié)各種缺氧相關基因改善缺氧對細胞的影響，其中缺氧誘導因子1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α)是重要的偶聯調控因子[2]，可通過調控葡萄糖轉運體4(glucose transporter-4，GLUT-4)和其受體以及與糖酵解相關的酶等促使心肌細胞對缺氧作出代償性反應[3]。不過，在缺氧心肌細胞中，AMPK和HIF-1α的相互作用尚不清楚。

人參是我國中藥治療心血管疾病的重要傳統(tǒng)藥物，其有效活性成分人參皂甙Rb1(ginsenoside Rb1，Gs-Rb1)具有改善慢性心力衰竭[4-8]和減輕缺血缺氧相關的心肌損傷[9-10]等生物學效應。其中，Gs-Rb1改善心肌細胞耐缺氧能力可能與其提高缺氧心肌細胞的葡萄糖攝取能力有關，其通過AMPK介導的GLUT-4實現[10]。Gs-Rb1亦可通過調控GLUT-4、誘導HIF-1α系統(tǒng)等改善心力衰竭[11-13]。不過，Gs-Rb1如何調控缺氧心肌細胞的葡萄糖代謝并不清楚，而在其調控作用中，AMPK和HIF-1α的相互作用如何亦不清楚。

因此，本研究通過對缺氧心肌細胞的綜合干預，探討AMPK和HIF-1α二者如何調節(jié)缺氧心肌細胞的葡萄糖代謝以及Gs-Rb1是否通過AMPK和HIF-1α的作用調節(jié)心肌細胞的糖代謝。

材 料 和 方 法

1 動物

Wistar乳鼠(鼠齡3 d)購自中國醫(yī)科大學動物試驗中心[SCXK(遼)2003-0009]。

2 試劑和儀器

人參皂甙Rb1 (純度96%，中科院昆明植物研究所)；AMPK抑制劑adenine 9-β-D-arabinofuranoside (Ara-A)、HIF-1抑制劑3-(5’-hydroxymethyl-2’-fu-ryl)-1-benzylindazole (YC-1)、胰蛋白酶和L-DMEM(Gibco)；標準胎牛血清(fetal bovine serum，FBS；HyClone)；即用型兔抗大鼠磷酸化AMPKα(Thr172，p-AMPKα)、AMPKα、HIF-1α、GLUT-4、GAPDH單克隆抗體和羊抗兔Ig G(Sigma)；RIPA細胞裂解液、己糖激酶(hexokinase，HK)、磷酸果糖激酶(phosphofructokinase，PFK)和乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)測試試劑盒(Sigma)。低溫離心機(Hitachi)；低溫超速離心機(Sigma)；超凈工作臺(Ibemotol)；細胞培養(yǎng)箱(Heal Force Development Co.Ltd)；缺氧孵育箱(Olympus)；微量加樣器和分光光度儀(PYE-Vnicam/Apectronic)；紫外可見光光度計(Beckman)；Multiscan酶標測試儀(Labsystems)和濕式轉膜儀(Bio-Rad)。

3 方法

3.1 心肌細胞分離、培養(yǎng)和干預、分組 根據文獻[8-10, 12]獲取乳鼠心肌細胞，培養(yǎng)、同步化后隨機分為對照組、缺氧組(缺氧箱中培養(yǎng)：94% N2、1% O2和5% CO2)和缺氧干預組(Gs-Rb1組、Ara-A組、Gs-Rb1+Ara-A組、YC-1組、Gs-Rb1+ YC-1組、Ara-A+YC-1組和Gs-Rb1+YC-1+Ara-A組)，Gs-Rb1、Ara-A和YC-1的濃度分別為200 μmol/L、500 μmol/L和5 μmol/L，其它干預條件均相同。各組干預前24 h均換為含15% FBS的L-DMEM，干預時培養(yǎng)液中不含FBS以避免FBS的影響，干預時間均為8 h。

3.2 MTT法檢測細胞存活率 按每孔1×104個接種心肌細胞于96孔板中并隨機分組孵育8 h，繼而每孔快速加入20 μL MTT(5 g/L)溶液并仍于原先條件下孵育，4 h后移除培養(yǎng)液并每孔各加100 μL DMSO，于微孔板振蕩器上振蕩以充分溶解結晶，應用酶標儀測560 nm處吸光度值(A值)。本底值為同等無細胞培養(yǎng)基。細胞存活率=(干預A值-本底值)/(對照A值-本底值)×100%。

3.3 Western blot法檢測蛋白水平 提取各組(各組每樣本細胞接種時均為1×106)心肌總蛋白并將其調至同一濃度后行聚丙烯酰胺凝膠電泳(每孔加樣20 μL)、轉膜、封閉，之后分別加入 抗p-AMPKα、AMPKα、HIF-1α和GAPDH的I 抗(均1∶200稀釋)于4 ℃孵育過夜，洗膜后加入 II 抗(1∶400)孵育1 h，自動凝膠成像分析系統(tǒng)計算條帶積分吸光度(integral absorbance，IA)，其IA與內參照IA比值為相應蛋白的半定量指標。

3.4 心肌細胞膜GLUT-4的檢測 根據文獻[8, 13]提取細胞膜蛋白，即溶細胞(各組每樣本細胞均為1×106)于蔗糖-Tris溶液中勻漿，200×g、 4 ℃離心5 min，取上清液高速離心(15 000×g，15 min，4 ℃), 得沉淀物后溶于蔗糖-Tris溶液中再35 000×g、4 ℃離心20 min，獲取細胞膜蛋白。然后按上述Western blot實驗方法加入抗GLUT-4和GAPDH的I 抗(均1∶200稀釋)以及 II 抗(1∶400)。

3.5 糖酵解關鍵酶活性檢測 按各自條件消化各組心肌細胞并調整其密度為3×109/L后加入預冷細胞裂解液于冰浴(4 ℃)15 min，13 200×g離心30 min后取上清液。按試劑盒說明應用比色法測HK(U/g)、PFK(U/g)及應用酶標儀測定LDH(U/L)的活性。

4 統(tǒng)計學處理

各組均為5個樣本，且每樣本均檢測3次并取其均值。數據用均值±標準差(mean±SD)表示，采用SPSS 19.0軟件包行統(tǒng)計學分析，計量資料采用單因素方差分析(one-way ANOVN)中的Dunnett T3法，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1 Gs-Rb1改善缺氧心肌細胞的生存能力

缺氧顯著降低心肌細胞生存能力(P<0.01)；Ara-A或YC-1更進一步降低缺氧心肌細胞生存能力，聯合干預時降低更為顯著(P<0.01)；比較Ara-A組和YC-1組的生存能力兩組間差異沒有統(tǒng)計學顯著性。Gs-Rb1顯著改善缺氧心肌細胞的生存能力(P<0.01)，但可被Ara-A和YC-1抑制；Gs-Rb1+YC-1+Ara-A組的心肌細胞生存能力顯著低于Gs-Rb1+Ara-A組和Gs-Rb1+YC-1組(P<0.01)，但顯著高于Ara-A+YC-1組(P<0.01)，見圖1。

Figure 1.The results of MTT assay showed that Gs-Rb1 improved the viability of hypoxic cardiomyocytes. Mean±SD.n=5.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vshypoxia group;△P<0.05vsGs-Rb1 group.

圖1 Gs-Rb1改善缺氧心肌細胞的生存能力

2 Gs-Rb1改善缺氧心肌細胞AMPK活性

缺氧時心肌細胞的AMPK活性顯著提高(P<0.01)，Ara-A干預完全消除了AMPK的活性，而YC-1干預弱化AMPK的活性(P<0.01)；Gs-Rb1顯著增加缺氧心肌細胞AMPK的活性(P<0.01)，該效應可被Ara-A完全抑制或被YC-1部分抑制(P<0.01)，見圖2。

Figure 2.The results of Western blot showed that Gs-Rb1 improved the AMPK activity in hypoxic cardiomyocytes. Mean±SD.n=5.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vshypoxia group;△P<0.05vsGs-Rb1 group.

圖2 Gs-Rb1改善缺氧心肌細胞的AMPK活性

3 Gs-Rb1對缺氧心肌細胞HIF-1α的影響

缺氧時，心肌細胞的HIF-1α顯著上調，YC-1干預完全抑制HIF-1α表達，而Ara-A則部分抑制HIF-1α的表達(P<0.01)；Gs-Rb1顯著上調缺氧心肌細胞HIF-1α的表達(P<0.01)，但該效應可被Ara-A部分抑制和被YC-1完全抑制，見圖3。

4 Gs-Rb1對缺氧心肌細胞膜GLUT-4表達的影響

缺氧時，心肌細胞膜GLUT-4表達上調，但Ara-A和YC-1均可抑制其表達；Gs-Rb1可上調缺氧心肌細胞膜GLUT-4的表達，但此效應可被Ara-A或YC-1以及Ara-A和YC-1聯合作用所抑制(P<0.01)，見圖4。

Figure 3.The results of Western blot showed that the effects of Gs-Rb1 on the expression of HIF-1α in hypoxic cardiomyocytes. Mean±SD.n=5.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vshypoxia group;△P<0.05vsGs-Rb1 group.

圖3 Gs-Rb1對缺氧心肌細胞HIF-1α表達的影響

Figure 4.The results of Western blot showed that the effects of Gs-Rb1 on the expression of GLUT-4 in hypoxic cardiomyocytes. Mean±SD.n=5.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vshypoxia group;△P<0.05vsGs-Rb1 group.

圖4 Gs-Rb1對缺氧心肌細胞GLUT-4表達的影響

5 Gs-Rb1改善缺氧心肌細胞的糖酵解

與缺氧前相比，缺氧心肌細胞內HK活性、PFK活性和LDH活性均顯著升高(P<0.01)；但Ara-A和YC-1可顯著抑制這些效應。Gs-Rb1可進一步顯著增加缺氧心肌細胞的HK、PFK和LDH的活性，單獨和聯合應用Ara-A和(或)YC-1均可顯著抑制上述變化，見圖5。

討 論

初生乳鼠雖然可以通過氧化磷酸化供能，但更多地依賴于糖酵解[14]，故而選用乳鼠心肌細胞作為干預對象，以便更準確評價Gs-Rb1對缺氧心肌細胞糖代謝的影響。同時，為了明確AMPK和HIF-1α在其中的作用，選用其各自對應的抑制劑即Ara-A和YC-1；作為Ara-ATP前體，Ara-A競爭性抑制AMPK激活，具有極高的特異性[15]；YC-1雖非HIF-1特異性抑制劑，但其可通過轉錄后水平完全抑制HIF-1的表達及活性[16]，故而并不能排除“HIF-1逃逸”效應，其仍可在某種意義上反映HIF-1介導的效應。

缺血、缺氧狀態(tài)下，心肌細胞脂肪酸β-氧化磷酸化功能受損，其時葡萄糖代謝即葡萄糖的易化攝取和糖酵解至關重要。葡萄糖易化攝取取決于細胞膜內GLUT-4的表達及轉位[15-17]，故而細胞膜GLUT-4水平反映了細胞的葡萄糖攝取能力。HK和PFK是糖酵解的重要限速酶，LDH是糖酵解的重要產物，三者共同反映糖酵解水平。葡萄糖易化攝取是足夠葡萄糖底物的保障，而糖酵解水平是能量之源，二者相鋪相成方能盡可能保障缺氧心肌細胞的生存。與其它研究一樣，本研究證實Gs-Rb1可以改善缺氧心肌細胞生存能力[8-11]，這種能力與其改善葡萄糖代謝有關，即促進GLUT-4移位[8]和改善糖酵解。

缺氧狀態(tài)下，心肌細胞可通過能量感知途徑調節(jié)細胞能量代謝，即通過細胞能量檢測器AMPK的激活途徑維持細胞能量平衡[18]。本研究進一步證實AMPK介導Gs-Rb1通過促進GLUT-4表達改善缺氧心肌細胞的生存能力[8]，同時顯示Gs-Rb1可在AMPK介導下通過改善缺氧心肌細胞糖酵解改善心肌細胞的生存能力。缺氧可通過促進HIF-1α的表達改善心肌細胞的耐缺氧能力[3, 9, 19, 23]，本研究在論證這些結論的基礎上顯示HIF-1α介導Gs-Rb1通過促進缺氧心肌細胞GLUT-4表達和糖酵解等改善心肌細胞的生存能力。

Figure 5.Gs-Rb1 regulated the rate-limiting enzymes of glycosis in the hypoxic cardiomyocyte. Mean±SD.n=5.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vshypoxia group;△P<0.05vsGs-Rb1 group.

圖5 Gs-Rb1調節(jié)缺氧心肌細胞糖酵解限速酶

癌細胞中的AMPK可調控HIF-1的表達和移位[20-21]，軟骨細胞的自噬通過HIF-1調控AMPK實現[22]，心肌AMPK活性下降[8,10]和HIF-1α穩(wěn)定性下降[23-24]均可致心肌受損于缺血再灌注損傷，但在缺血心肌細胞中，AMPK和HIF-1如何相互作用并不清楚。本研究發(fā)現YC-1干預弱化AMPKα活性和Ara-A弱化HIF-1α表達，此提示AMPKα受HIF-1α調節(jié)，而HIF-1α亦受AMPKα調節(jié)，即二者相互調節(jié)，但其調節(jié)的機制并不清楚。在明確Gs-Rb1改善AMPKα活性和HIF-1α表達的同時，本研究亦證實HIF-1α和AMPKα協(xié)同作用以實現Gs-Rb1對HIF-1α和/或AMPKα的調節(jié)效應，但其確切機制亟待進一步證實。

本研究顯示HIF-1α和AMPKα相互協(xié)同保障缺氧心肌細胞的生存能力，這種能力與改善葡萄糖代謝相關，包括促進葡萄糖攝取和改善糖酵解水平，也就是說，能量代謝狀態(tài)的能量檢測器AMPK和缺氧感知信號系統(tǒng)HIF-1相互勾連共同調節(jié)心肌細胞應對缺氧狀態(tài)。在證實Gs-Rb1改善心肌細胞耐缺氧能力基礎上，證實該效應可能與其促進葡萄糖代謝有關，并且該效應至少部分受AMPKα和(或)HIF-1α調節(jié)，尤為重要的是AMPKα和(或)HIF-1α相互影響且協(xié)同作用調節(jié)Gs-Rb1的生物學效應。另外，Gs-Rb1改善缺氧心肌細胞糖代謝等提示Gs-Rb1可能在“有限氧供”下充分利用氧又盡可能維護缺氧心肌細胞的能量供應以保障缺氧心肌細胞的生存。不過，YC-1的非特異性效應提示可能存在HIF-1α外的通路介導人參皂甙Rb1對缺氧心肌細胞葡萄糖代謝的調節(jié)，此尚需進一步研究。

[1] Yaoita H, Maruyama Y. AMPK signalling and the control of substrate use in the heart[J]. Mol Cell Endocrinol, 2013, 366(2):180-193.

[2] Wang X, Ma S, Qi G. Effect of hypoxia-inducible factor 1-alpha on hypoxia/reoxygenation-induced apoptosis in primary neonatal rat cardiomyocytes[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2012, 417(4):1227-1234.

[3] Date T, Mochizuki S, Belanger AJ, et al. Expression of constitutively stable hybrid hypoxia-inducible factor-1alpha protects cultured rat cardiomyocytes against simulated ischemia-reperfusion injury[J]. Am J Physiol Cell Physiol, 2005, 288(2):C314-C320.

[4] 孔宏亮， 苗志林， 郭翠艷， 等. 人參皂甙Rb1對阿霉素心力衰竭大鼠心肌細胞核因子-кB的影響[J]. 中國藥理學通報, 2013, 29(4):573-576.

[5] 孔宏亮， 侯愛潔， 郭翠艷， 等. 人參皂甙Rb1對心力衰竭大鼠蛋白激酶R樣內質網激酶途徑的影響[J]. 中國組織化學與細胞化學雜志, 2013, 22(4): 290-295.

[6] Zhao H, Lv D, Zhang W, et al. Ginsenoside-Rb1 attenuates dilated cardiomyopathy in cTnT (R141W) transgenic mouse[J]. J Pharmacol Sci, 2010, 112(2):214-222.

[7] 孔宏亮， 宋麗杰， 李占全， 等.人參皂甙Rb1對阿霉素心力衰竭大鼠致心臟纖維化因子表達的影響[J]. 南京醫(yī)科大學學報, 2012, 32(1):26-29.

[8] Kong HL, Wang JP, Li ZQ, et al. Anti-hypoxic effect of ginsenoside Rb1 on neonatal rat cardiomyocytes is mediated through the specific activation of glucose transporter-4 ex vivo[J]. Acta Pharmacol Sin, 2009, 30(4):396-403.

[9] Kong HL, Li ZQ, Zhao SM, et al. Apelin-APJ effects of ginsenoside-Rb1 depending on hypoxia-induced factor 1α in hypoxia neonatal cardiomyocytes[J]. Chin J Integr Med, 2015, 21(2):139-146.

[10]Kong HL, Li ZQ, Zhao YJ, et al. Ginsenoside Rb1 protects cardiomyocytes against CoCl2-induced apoptosis in neonatal rats by inhibiting mitochondria permeability transition pore opening[J]. Acta Pharmacol Sin, 2010, 31(6):687-695.

[11]趙穎軍， 孔宏亮， 吳 昊， 等. 人參皂苷 Rb1對缺氧乳鼠心肌細胞缺氧誘導因子-1α的影響[J]. 山西醫(yī)藥雜志, 2010, 39(9):801-820.

[12]孔宏亮， 李占全， 辛爽清， 等. 人參皂苷Rb1對心力衰竭大鼠心肌細胞葡萄糖轉運載體-4的影響[J]. 廣東醫(yī)學, 2013, 34(8):1157-1159.

[13]孔宏亮， 趙穎軍， 陳 敏， 等. 高糖對乳鼠心肌細胞葡萄糖轉運載體-4的影響[J]. 廣東醫(yī)學, 2010, 31(11):1387-1389.

[14]Lopaschuk GD, Wambolt RB, Barr RL. An imbalance between glycolysis and glucose oxidation is a possible explanation for the detrimental effects of high levels of fatty acids during aerobic reperfusion of ischemic hearts[J]. J Pharmacol Exp Ther, 1993, 264(1):135-144.

[15]Henin N, Vincent MF, Van den Berghe G. Stimulation of rat liver AMP-activated protein kinase by AMP analogues[J]. Biochim Biophys Acta, 1996, 1290(2):197-203.

[16]Chun YS, Yeo EJ, Choi E, et al. Inhibitory effect of YC-1 on the hypoxic induction of erythropoietin and vascular endothelial growth factor in Hep3B cells[J]. Biochem Pharmacol, 2001, 61(8):947-954.

[17]Razeghi P, Young ME, Ying J, et al. Downregulation of metabolic gene expression in failing human heart before and after mechanical unloading[J]. Cardiology, 2002, 97(4):203-209.

[18]Czech MP, Corvera S. Signaling mechanisms that regulate glucose transport[J]. J Biol Chem, 1999, 274(4):1865-1868.

[19]鄭耀富， 殷 然， 王夢洪， 等. 肝X受體通過調控GLUT-4減輕心肌缺血/再灌注損傷[J]. 中國病理生理雜志, 2014, 30(1):18-24.

[20]黃金賢， 羅佳妮， 劉培慶， 等. AMPK/PPARα/SCAD信號途徑對心肌肥大的調控研究[J]. 中國病理生理雜志, 2014, 30(5):769-778.

[21]Zhang J, Liu A, Hou R, et al. Salidroside protects cardiomyocyte against hypoxia-induced death: a HIF-1α-activated and VEGF-mediated pathway[J]. Eur J Pharmacol, 2009, 607(1-3):6-14.

[22]Russell RR 3rd, Li J, Coven DL, et al. AMP-activated protein kinase mediates ischemic glucose uptake and prevents postischemic cardiac dysfunction, apoptosis, and injury[J]. J Clin Invest, 2004, 114(4):495-503.

[23]Lim JY, Oh MA, Kim WH, et al. AMP-activated protein kinase inhibits TGF-β-induced fibrogenic responses of hepatic stellate cells by targeting transcriptional coactivator p300[J]. J Cell Physiol, 2012, 227(3):1081-1089.

[24]Chen S, Yin C, Lao T, et al. AMPK-HDAC5 pathway facilitates nuclear accumulation of HIF-1α and functional activation of HIF-1 by deacetylating Hsp70 in the cytosol[J]. Cell Cycle, 2015,14(15):2520-2536.

[25]Bohensky J, Leshinsky S, Srinivas V, et al. Chondrocyte autophagy is stimulated by HIF-1 dependent AMPK activation and mTOR suppression[J]. Pediatr Nephrol, 2010, 25(4):633-642.

[26]Cai Z, Zhong H, Bosch-Marce M, et al. Complete loss of ischaemic preconditioning-induced cardioprotection in mice with partial deficiency of HIF-1 alpha[J]. Cardiovasc Res, 2008, 77(3):463-470.

(責任編輯： 盧 萍， 羅 森)

Improving effects of ginsenoside Rb1 on glucose metabolism in cardiomyocytes under hypoxia by hypoxia-inducible factor 1α

KONG Hong-liang, HOU Ai-jie, CHEN Xiao-ming, SHI Yun-qi, ZHAO Hong-yan

(CardiologyCenter,ThePeople’sHospitalofLiaoningProvince,Shenyang110016,China.E-mail:khl339@163.com)

AIM: To elucidate the effect of ginsenoside Rb1 (Gs-Rb1) on the glucose metabolism to improve the viability of the cardiomyocytes under hypoxia, and whether hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α) and/or AMPKα are involved in the process.METHODS: The neonatal rat cardiomyocytes were cultured, and randomly divided into control group, hypoxia (1% O2, 94% N2and 5% CO2) group, Gs-Rb1 (200 μmol/L) group, Ara-A (500 μmol/L) group, Gs-Rb1+Ara-A group, YC-1 (5 μmol/L) group, Gs-Rb1+YC-1 group, Ara-A+YC-1 group and Gs-Rb1+YC-1+Ara-A group. After the intervention for 8 h, the cell viability was analyzed by MTT assay. The protein levels of AMPK, HIF-1α and glucose transporter-4 (GLUT-4) were determined by Western blot. The activities of heterophosphatase (HK), phosphofructokinase (PFK) and lactic dehydrogenase (LDH) were measured by ELISA.RESULTS: Gs-Rb1 significantly improved the viability of hypoxic cardiomyocytes, which was significantly inhibited by YC-1 and Ara-A. In addition, YC-1 and Ara-A had a synergistic effect. Gs-Rb1 increased the protein levels of AMPK and HIF-1α in the hypoxic cardiomyocytes, which was significantly inhibited by Ara-A and YC-1. Gs-Rb1 significantly increased the expression of GLUT-4 on the cytomembrane of hypoxic cardiomyocytes, which was significantly inhibited by YC-1 or Ara-A, especially Ara-A+YC-1. Gs-Rb1 significantly increased the activities of HK, PFK and LDH, all those were significantly inhibited by YC-1 or Ara-A. Besides, YC-1 and Ara-A had a synergistic effect.CONCLUSION: Gs-Rb1 improves the viability of hypoxic cardiomyocytes, which may be related to the regulation of glucose uptake and enhancement of glycolysis by synergy of both HIF-1α and AMPK.

Cardiomyocytes; Ginsenoside Rb1; Hypoxia; Hypoxia-inducible factor 1α; Glycolysis

雜志網址： http://www.cjpp.net

1000- 4718(2016)09- 1621- 06

2016- 03- 21

2016- 08- 05

沈陽市科技創(chuàng)新專項資金-人口與健康科技攻關專項(No. F15-199-1-06)；遼寧省自然科學基金資助項目(No. 2015020282)

△通訊作者 Tel： 17702487789; E-mail： khl339@163.com

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10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.09.015