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        丹參酮ⅡA通過AMPK介導(dǎo)的自噬減輕阿霉素所致H9c2心肌細胞損傷*

        2019-03-21 10:29:30王朝華肖慧瓊袁李禮
        中國病理生理雜志 2019年3期
        關(guān)鍵詞:實驗檢測

        王朝華,徐 勤,肖慧瓊,袁李禮

        (湖南省腦科醫(yī)院心內(nèi)科, 湖南 長沙 410007)

        阿霉素(又稱多柔比星,doxorubicin,DOX)是一種蒽環(huán)類廣譜抗腫瘤藥物,應(yīng)用于多種腫瘤的化療方案組合,且效果顯著[1],但阿霉素的心肌親和力遠高于其它器官,更易造成心肌損傷而限制其臨床應(yīng)用[2],因此尋找合適的心臟保護策略對抗阿霉素心肌損傷,更有利于其臨床應(yīng)用和療效[3]。丹參酮ⅡA(tanshinone ⅡA,TAN)是唇形科植物丹參的一種脂溶性提取物,能夠明顯提高冠脈流量,改善心肌缺血缺氧,常用于臨床冠心病的治療[4]。研究報道丹參酮ⅡA同樣能拮抗阿霉素誘導(dǎo)的心肌損傷[5],但具體機制并不明確。近年來,自噬(autophagy)在心血管疾病中的作用日益受到關(guān)注,在不同的心肌病理生理中,自噬可能是一種代償性保護反應(yīng),也可能引起自噬性死亡[6]。丹參酮ⅡA拮抗阿霉素心肌損傷是否與自噬有關(guān)尚不明確。本實驗擬通過體外研究觀察丹參酮ⅡA對大鼠H9c2心肌細胞損傷、自噬和AMPK活化的影響,并利用抑制劑干預(yù)AMPK水平,從分子水平探討丹參酮 ⅡA可能的調(diào)控機制,為其用于阿霉素心肌損傷的防治提供實驗基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

        材 料 和 方 法

        1 細胞、主要試劑與儀器

        大鼠H9c2心肌細胞購自上海中國科學(xué)院細胞庫。DMEM培養(yǎng)基、磷酸鹽緩沖液、胰酶、青鏈霉素雙抗和DMSO購自Gibco;胎牛血清購自SERANA;阿霉素和丹參酮ⅡA購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;dorsomorphin購自Selleck;CCK-8檢測試劑盒購自日本同仁化學(xué)研究所;乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)檢測試劑盒購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;抗LC3、AMPK、p-AMPK抗體和 II 抗購自Sigma;熒光 II 抗購自Invitrogen;BCA蛋白定量試劑盒、RIPA裂解液和多聚甲醛購自武漢谷歌生物科技公司;ECL化學(xué)發(fā)光試劑盒購自Thermo。二氧化碳培養(yǎng)箱購自Thermo;倒置熒光顯微鏡購自O(shè)lympus;酶標(biāo)儀Biotek;蛋白電泳分離、轉(zhuǎn)膜和成像系統(tǒng)購自Bio-Rad。

        2 方法

        2.1細胞培養(yǎng) H9c2細胞用含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基,在37 ℃、5% CO2條件下培養(yǎng)。細胞融合度為80%~90%時傳代 1 次,取對數(shù)生長期狀態(tài)良好的細胞進行實驗研究。

        2.2處理試劑配制 將阿霉素、丹參酮ⅡA和dorsomorphin溶于DMSO中制成儲存液避光儲存于-20 ℃,再稀釋成所需工作液濃度進行實驗。

        2.3實驗分組 實驗分為2個部分:(1)丹參酮ⅡA對阿霉素處理的心肌 H9c2細胞的影響:對照(control)組、丹參酮ⅡA(10 mg/L TAN)組、阿霉素(5 μmol/L DOX)組和阿霉素+丹參酮ⅡA(5 μmol/L DOX+10 mg/L TAN)組;(2)抑制AMPK后丹參酮ⅡA對阿霉素處理的心肌H9c2細胞的影響:對照(control)組、阿霉素(5 μmol/L DOX)組、阿霉素+丹參酮ⅡA(5 μmol/L DOX+10 mg/L TAN)組、阿霉素+AMPK抑制劑(5 μmol/L DOX+5 μmol/L dorsomorphin)組和阿霉素+丹參酮ⅡA組+AMPK抑制劑(5 μmol/L DOX+10 mg/L TAN+5 μmol/L dorsomorphin)組。

        2.4CCK-8法測定細胞活力 將生長狀態(tài)良好的H9c2細胞按每孔5×103個接種于96孔板,依照不同分組進行實驗處理,48 h后每孔加入10 μL CCK-8試劑,37 ℃孵育2 h后測定490 nm的吸光度(A)值。

        2.5LDH法測定細胞損傷 將生長狀態(tài)良好的H9c2細胞按每孔5×103個接種于96孔板,依照不同分組進行實驗處理,48 h后每孔加入10 μL LDH釋放試劑,37 ℃孵育1 h,500×g離心5 min,收集細胞上清100 μL 置新96孔板中,每孔加入50 μL LDH檢測工作液,室溫避光孵育30 min后測定490 nm的A值。

        2.6免疫熒光實驗檢測細胞自噬情況 將生長狀態(tài)良好的H9c2細胞按每孔5×105個接種于6孔板,依照不同分組進行實驗處理,48 h后用4%多聚甲醛固定10 min,并細胞穿孔、血清封閉,抗LC3抗體(1∶1 000)4 ℃孵育過夜,TBST洗膜3次,熒光 II 抗(1∶2 000)室溫避光孵育1 h,TBST洗膜3次,封片后熒光顯微鏡觀察拍照,隨機選擇10個視野,分析熒光強度。

        2.7Western blot實驗檢測細胞AMPK的活化情況 將生長狀態(tài)良好的H9c2細胞按每孔5×105個接種于6孔板,依照不同分組進行實驗處理,48 h后用RIPA裂解液收集細胞總蛋白,BCA定量后煮沸蛋白變性。取40 μg總蛋白,10%的SDS-PAGE分離蛋白后轉(zhuǎn)膜至PVDF膜,脫脂奶粉封閉1 h后,抗AMPK(1∶1 000)和p-AMPK(1∶1 000)抗體分別4 ℃孵育過夜,TBST洗膜3次,II 抗(1∶5 000)室溫避光孵育1 h,TBST洗膜3次,ECL化學(xué)發(fā)光后成像系統(tǒng)進行圖像采集及灰度分析。

        3 統(tǒng)計學(xué)分析

        SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,GraphPad Prism 5軟件進行圖形繪制。數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。多組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA),LSD-t檢驗進行兩兩比較。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        結(jié) 果

        1 丹參酮ⅡA對阿霉素所致H9c2細胞損傷的影響

        CCK-8法和LDH檢測結(jié)果顯示,與對照組相比,阿霉素作用后,H9c2細胞的活力減弱,LDH釋放增多(P<0.05);丹參酮ⅡA處理能恢復(fù)H9c2細胞活力,減少LDH釋放(P<0.05),見圖1。

        2 丹參酮ⅡA對阿霉素所致H9c2細胞自噬的影響

        免疫熒光檢測結(jié)果顯示,阿霉素和丹參酮ⅡA單獨作用后,LC3紅色熒光均增多;阿霉素和丹參酮ⅡA共處理進一步增加LC3紅色熒光強度(P<0.05),見圖2。

        Figure 1.The effects of tanshinone ⅡA (TAN) on the injury of the H9c2 cardiomyocytes induced by doxorubicin (DOX). Mean±SD.n=6.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsDOX group.

        圖1丹參酮ⅡA對阿霉素所致H9c2心肌細胞損傷的影響

        Figure 2.The effects of tanshinone ⅡA (TAN) on the autophagy in the doxorubicin (DOX)-induced H9c2 cardiomyocytes (×400). Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsDOX group.

        圖2丹參酮ⅡA對阿霉素所致H9c2心肌細胞自噬的影響

        3 丹參酮ⅡA對阿霉素所致H9c2細胞AMPK活化的影響

        Western blot檢測結(jié)果顯示,與對照組相比,阿霉素作用后,p-AMPK/AMPK比值降低,AMPK活化被抑制(P<0.05);丹參酮ⅡA處理導(dǎo)致p-AMPK/AMPK比值升高,AMPK活化(P<0.05),與阿霉素組相比,丹參酮ⅡA+阿霉素組的 AMPK活化程度增加(P<0.05),見圖3。

        Figure 3. The effects of tanshinone ⅡA (TAN) on the activation of AMPK in the H9c2 cardiomyocytes induced by doxorubicin (DOX). Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsDOX group.

        圖3丹參酮ⅡA對阿霉素所致H9c2心肌細胞AMPK蛋白水平的影響

        4 AMPK抑制劑對丹參酮ⅡA抗阿霉素所致心肌 H9c2細胞損傷的影響

        CCK-8法和LDH檢測結(jié)果顯示,使用AMPK抑制劑dorsomorphin后,阿霉素所致H9c2細胞的活力減弱和LDH釋放增多無明顯改變,差異無統(tǒng)計學(xué)顯著性,但抑制AMPK后丹參酮ⅡA恢復(fù)H9c2細胞活力和減少LDH釋放的作用減弱(P<0.05),見圖4。

        Figure 4.The effects of dorsomorphin on doxorubicin (DOX)-induced injury of H9c2 cardiomyocytes treated with tanshinone ⅡA (TAN). Mean±SD.n=6.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsDOX group;▲P<0.05vsDOX+TAN group.

        圖4Dorsomorphin對丹參酮ⅡA抗阿霉素所致H9c2心肌細胞損傷的影響

        5 AMPK抑制劑對丹參酮ⅡA促阿霉素所致H9c2心肌細胞自噬的影響

        免疫熒光檢測結(jié)果顯示,抑制AMPK后,阿霉素所致H9c2細胞的自噬減弱;抑制AMPK后丹參酮ⅡA促進H9c2細胞自噬的作用減弱(P<0.05),見圖5。

        Figure 5.The effects of dorsomorphin on doxorubicin (DOX)-induced autophagy of the H9c2 cardiomyocytes with tanshinone ⅡA (TAN) treatment (×400). Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsDOX group;&P<0.05vsDOX+TAN group.

        圖5Dorsomorphin對丹參酮ⅡA促阿霉素所致H9c2心肌細胞自噬的影響

        討 論

        心肌損傷是阿霉素最常見且嚴(yán)重的副作用,其心肌毒性機制復(fù)雜,且尚未被完全闡明,但已知涉及氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙和細胞凋亡等[7]。丹參酮ⅡA作為傳統(tǒng)中藥丹參的提取物,應(yīng)用于冠心病的輔助治療,研究報道丹參酮ⅡA能拮抗阿霉素誘導(dǎo)的心肌損傷,其機制可能涉及氧化應(yīng)激和凋亡等[8]。最新的研究報道自噬的異常也在阿霉素心肌損傷中發(fā)揮重要作用[9]。自噬被證實在阿霉素心臟損傷中有雙重功能,一方面,自噬能通過降解受損或不需要的蛋白質(zhì)和細胞器并抑制凋亡來增強細胞功能和存活[10];另一方面,自噬能誘導(dǎo)細胞死亡[11]。但丹參酮ⅡA的保護作用是否與自噬有關(guān)尚不清楚。

        本研究利用阿霉素誘導(dǎo)的H9c2心肌細胞損傷模型,探討丹參酮ⅡA對心肌細胞損傷的影響機制。阿霉素處理后H9c2細胞活力減弱,LDH釋放增多,有明顯損傷。LDH廣泛存在于各種組織中,其中心臟和骨骼肌最為豐富。LDH在心肌細胞受損時釋放入培養(yǎng)液,其漏出量能反映細胞損傷程度[12]。丹參酮ⅡA處理能部分恢復(fù)H9c2細胞活力,減少LDH釋放,說明丹參酮ⅡA能減輕心肌細胞損傷。同時,我們檢測了細胞自噬水平的變化,免疫熒光檢測結(jié)果顯示,阿霉素處理后H9c2細胞自噬增加,而丹參酮ⅡA處理進一步增加細胞自噬。自噬作為一個高度保守的生物學(xué)過程,近年來,其在心血管疾病中的作用日益受到關(guān)注,許多心臟疾病(如心肌肥厚、心肌疾病和缺血性心臟病)的心肌病理變化過程中都存在自噬的異常[13]。研究表明死亡的心肌細胞中常見存在大量自噬體,阿霉素心肌損傷的研究也發(fā)現(xiàn)自噬途徑的異常激活[14],這與我們實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)的一致。丹參酮ⅡA被報道能夠促進自噬抗內(nèi)皮細胞氧化應(yīng)激損傷[15],而本研究中發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA同樣也能促進H9c2細胞的自噬。丹參酮ⅡA可減輕阿霉素所致H9c2心肌細胞損傷,且此作用可能與誘導(dǎo)細胞自噬有關(guān),其具體機制有待進一步深入研究。

        AMPK是細胞能量感知和細胞信號調(diào)控的一個重要的激酶[16],其作為能量感受信號中轉(zhuǎn)站,將細胞內(nèi)的能量信號匯聚于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)。磷酸化激活的AMPK可以通過磷酸化抑制mTORC1繼而增強自噬[17]。 我們的結(jié)果顯示阿霉素能夠抑制H9c2心肌細胞AMPK的磷酸化,這與Gratia等[18]研究發(fā)現(xiàn)一致;而丹參酮ⅡA能誘導(dǎo)H9c2心肌細胞AMPK的磷酸化。本實驗通過AMPK抑制劑dorsomorphin阻斷AMPK激活,能夠部分抑制丹參酮ⅡA誘導(dǎo)的自噬,進一步導(dǎo)致細胞活力減弱,LDH釋放增多,說明丹參酮ⅡA通過AMPK信號通路上調(diào)自噬,進而減輕阿霉素所致H9c2心肌細胞損傷。

        綜上所述,丹參酮ⅡA可能通過調(diào)控AMPK信號通路,誘導(dǎo)H9c2心肌細胞自噬,發(fā)揮其減輕阿霉素心肌細胞損傷的生物學(xué)活性,進而防治阿霉素心肌毒性的發(fā)生發(fā)展。

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