维甲酸相关孤核受体α抵抗小鼠压力负荷型心肌损伤的作用及机制研究.pdf
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1、中国体外循环杂志2023年12月29日第21卷第6期 Chin J ECC Vo1.21 No.6 December 29,2023维甲酸相关孤核受体抵抗小鼠压力负荷型心肌损伤的作用及机制研究杨家昌,张彬,朱瀚朝,李霞云,江丽青,金振晓,刘金成,段维勋,俞世强 摘要:目的 探究维甲酸相关孤核受体(ROR)在小鼠压力负荷引起的心肌损伤中的具体作用。方法 通过小鼠主动脉弓缩窄手术(TAC)后8周建立压力负荷型心肌损伤模型。实验小鼠分为以下4组:假手术(Sham)+空载病毒(null)处理组(Sham+null组)、Sham+心肌特异性过表达ROR病毒处理组(Sham+ROR组)、TAC+null组
2、、TAC+ROR组。TAC后8周检测心肌ROR表达水平;心脏收缩功能;心肌纤维化指标包括心肌血管周纤维化百分比、组织间隙纤维化百分比、结缔组织生长因子(CTGF)、I型胶原蛋白(Collagen)表达水平;心肌肥厚指标包括心脏体重比、心肌细胞平均横截面积、脑钠肽(BNP)表达水平;氧化应激指标包括活性氧(ROS)产量、丙二醛(MDA)水平、超氧化物歧化酶(SOD)活性、核因子红系2相关因子2(Nrf2)、超氧化物歧化酶2(SOD2)表达水平;炎症反应指标包括核因子-基因结合(NF-B)含量、肿瘤坏死因子-(TNF-)表达水平。结果 与TAC+null组相比,TAC+ROR组小鼠心脏ROR表达水
3、平明显增高;心脏收缩功能显著改善;心肌纤维化指标包括心肌血管周纤维化百分比、组织间隙纤维化百分比、CTGF、Collagen 表达水平显著降低;心肌肥厚指标包括心脏体重比、心肌细胞平均横截面积、BNP表达水平显著降低;氧化应激指标包括心肌ROS生成、MDA含量显著降低,而Nrf2、SOD2表达水平明显增高;炎症反应指标包括心肌NF-B、TNF-表达水平显著降低(均P0.05)。结论 心肌特异性过表达ROR处理可通过抑制心肌组织氧化应激和炎症反应、延缓TAC所致的心肌肥厚和心肌纤维化,最终发挥减轻压力负荷型心肌损伤的保护作用。关键词:维甲酸相关孤核受体;压力负荷;心肌损伤;氧化应激;炎症反应Th
4、e effect and mechanism of retinoic acid-related orphan receptor-in the resistance ofpressure-loaded myocardium injury in miceYang Jiachang,Zhang Bin,Zhu Hanzhao,Li Xiayun,Jiang Liqing,Jin Zhenxiao,Liu Jincheng,Duan Weixun,Yu ShiqiangDepartment of Cardiovascular Surgery,Xijing Hospital,Air Force Medi
5、cal University,Xian 710032,ChinaCorresponding author:Yu Shiqiang,Email: Abstract:Objective To investigate the protective effects and underlying mechanisms of retinoic acid-related orphan receptor-(ROR)treatment on myocardial injury induced by pressure overload in adult C57BL/6 mice.Methods The press
6、ureoverload induced myocardial injury model was established in mice by 8 weeks after transverse aortic constriction(TAC)surgery.The experimental mice were divided into the following four groups:Sham+null,Sham+ROR,TAC+null,and TAC+RORgroups.The main detection indicators after eight weeks of TAC surge
7、ry were as follows:ROR expression levels,cardiac contractile function,myocardial fibrosis indicators include the percentage of myocardial perivascular fibrosis,the percentage of myocardial interstitial fibrosis,connective tissue growth factor(CTGF)and collagen I expression levels;cardiac hypertrophy
8、 indicators include heart weight/body weight(HW/BW),average cross-sectional area of myocardial cells and expression levels of brainnatriuretic peptide(BNP);oxidative stress indicators include reactive oxygen species(ROS)production,malondialdehyde(MDA)levels,superoxide dismutase(SOD)activity,nuclear
9、factor erythroid 2-related factor 2(Nrf2)and superoxide dismutase2(SOD2)expression levels;inflammatory response indicators include nuclear factors-Gene binding(NF-B)content and tumor necrosis factor-(TNF-)expression levels.Results Compared with the TAC+null group,the mice in TAC+ROR groupshowed sign
10、ificantly higher ROR level with a better cardiac contractile function(P0.05),lowered the percentage of myocardiDOI:10.13498/ki.chin.j.ecc.2023.06.11基金项目:国家自然科学基金-面上项目(81970213)作者单位:710032 西安,空军军医大学西京医院心血管外科杨家昌(研究生)、张 彬、朱瀚朝、江丽青、金振晓、刘金成、段维勋、俞世强);710069 西安,西北大学生命科学学院(李霞云)通信作者:俞世强,Email:360中国体外循环杂志2023年
11、12月29日第21卷第6期 Chin J ECC Vo1.21 No.6 December 29,2023al perivascular fibrosis and myocardial interstitial fibrosis(P0.05),CTGF and Collagen I expression level(P0.05),decreased the heart weight ratio,mean cross-sectional area of cardiomyocytes and BNP expression level(P0.05),reduced myocardial ROS pr
12、oduction and MDA content(P0.05),increased Nrf2 and SOD2 expression levels,declined myocardial NF-Band TNF-expression levels(P0.05).Conclusion Myocardial specific has a protective effect in attenuating pressure overloaded myocardial injury by inhibiting oxidative stress and inflammatory responses in
13、myocardial tissues,and delaying aortic arch reduction-induced myocardial hypertrophy and myocardial fibrosis.Key words:Retinoic acid-related orphan receptor-;Pressure overload;Myocardial injury;Oxidative stress;Inflammatoryreaction慢性心衰是冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)、高血压、心脏瓣膜病、扩张型心肌病等多种心血管疾病的终末期阶段,是心脏病患者致死致残的重要原因
14、,易使患者反复、长期住院,带来巨大的经济负担1。在多种致心衰的因素中,压力负荷的作用不容忽视2。压力负荷在早期引起左室心肌代偿性肥厚,心功能尚能维持正常,但压力负荷长期且持续存在最终诱发病理性心肌重塑,导致心衰甚至猝死等严重心血管不良事件3。维甲酸相关孤核受体 (retinoic acid-relatedorphan receptor-,ROR)是近年来发现的一种褪黑素新型核受体,在心脏、肝脏、骨骼肌、皮肤、肺、脂肪、肾脏、胸腺和脑等多种组织器官中广泛表达,其编码基因位于人体第15号染色体上,而在小鼠体内则位于第9号染色体上4。ROR也是机体内源性心血管保护分子之一,具有抗氧化、抗炎等生物学活
15、性5。激活ROR对于改善多种病理刺激引起的器官组织纤维化有明显保护作用,可有效缓解糖尿病心肌病、心肌缺血再灌注损伤等多种心血管疾病6,但ROR对压力负荷型心肌损伤的抵抗作用仍有待研究。本实验采用小鼠主动脉弓缩窄术(transverseaortic constriction,TAC),探讨ROR对压力负荷引起的心肌损伤的保护作用及其具体机制。1材料和方法1.1 实验材料1.1.1 主要试剂 小鼠ROR基因过表达腺相关病毒购买自上海汉恒生物科技有限公司;丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)检测试剂盒购买自南京建成生物工
16、程研究所;超氧化物阴离子荧光探针(dihydroethidium,DHE)购买自美国Invitrogen公司;蛋白酶抑制剂、磷酸酶抑制剂购买自美国 Sigma 公司;抗 ROR、脑 钠 肽(brain natriuretic peptide,BNP)、结缔组织生长因子(connective tissue growthfactor,CTGF)、胶原蛋白I(Collagen I)、核因子-基因结合(nuclear factor-gene binding,NF-B)抗体购买自美国abcam公司;抗超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2,SOD2)、核因子红系 2相关因子 2(
17、nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、肿瘤坏死因子-(tumor necrosis factor-,TNF-)抗体购买自美国Cell signaling公司;磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-phosphate dehydrogenase,GAPDH)抗体购买自美国Proteintech公司;比霉素酸测定法蛋白定量试剂盒购买自美国Pierce公司;羊抗兔、羊抗鼠二抗购买自北京中衫金桥公司。1.1.2实验动物810周龄雄性C57BL/6小鼠,体重2022 g,购买自空军军医大学实验动物中心。1.2 实验方法1.2.1 动
18、物模型的建立 通过TAC诱导小鼠心肌损伤。具体操作流程如下:在麻醉诱导仓中用与空气混合的2异氟烷(0.51.0 L/min)麻醉小鼠;使用 20 号管经口插管并以 100120 次/min 呼吸(0.15 ml潮气量)通气,吸入异氟烷(1%2)维持麻醉;剃除小鼠腹部毛发;消毒铺巾;行开胸术并暴露主动脉弓;在无名动脉和左颈总动脉之间放置5号垫针后结扎主动脉弓,随即移除该针,留下狭窄空间;关胸并对合皮肤,将小鼠转移到加热垫上密切监测。假手术(Sham)小鼠除不进行TAC,其他手术操作完全相同。1.2.2 实验分组及处理方式 将60只C57BL/6小鼠随 机 分 为 4 组:Sham+空 载 病 毒
19、(null)处 理 组(Sham+null 组),n=10;Sham+心肌特异性过表达ROR 病毒处理组(Sham+ROR 组),n=10;TAC+null 组,n=20;TAC+ROR 组,n=20。各组小鼠Sham或TAC术前3周分别尾静脉注射小鼠ROR基因过表达腺相关病毒或对照空载病毒(100 l/只,11012PFU/ml)。1.2.3 心脏功能检测Sham及TAC 8周后,剃除小鼠胸前毛发。用 VEVO 770(VisualSonics 公司,加拿大)小动物超声仪和 30-MHz 超声探头(型号:RMV707B)检 测 左 室 射 血 分 数(left ventricularejec
20、tion fraction,LVEF)、左室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,LVFS)、舒张期室间隔厚 度(interventricular septal thickness at diastole,IVSd)、收缩期室间隔厚度(interventricular septal361中国体外循环杂志2023年12月29日第21卷第6期 Chin J ECC Vo1.21 No.6 December 29,2023thickness at systole,IVSs)、舒张期左室后壁(leftventricular posterior wal
21、l at diastole,LVPWd)厚度、收缩期左室后壁(left ventricular posterior wall atsystole,LVPWs)厚度等心功能指标。1.2.4 心脏重量、体重比值评估Sham及TAC 8周后,测定动物体重(body weight,BW)后对动物实施安乐死,解剖分离动物的心脏并测定心脏重量(heart weight,HW),根据数据计算出HW/BW比值。1.2.5 心脏组织学染色 Sham及TAC8周后,迅速取下心脏,将心脏浸入10甲醛溶液中,48 h后石蜡包埋,制备5 m厚度组织切片,使用小麦胚芽凝集素(wheat germ agglutinin,W
22、GA)染色检测平均心肌细胞横截面积,使用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色检查心脏横截面积,使用Masson染色检测心肌纤维化程度。用Image J软件(NIH,美国)在每个染色切片中随机选择10个高倍视野进行心肌细胞平均横截面积和胶原沉积程度的定量评估。1.2.6心 肌 组 织 活 性 氧(reactive oxygen species,ROS)含量测定 Sham及TAC 8周后,快速取下心脏,用预冷的磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)洗涤后在液氮中快速冷冻并切成5 m厚度组织切片。按照 DHE 检测试剂盒说明书避光滴加DHE
23、反应液,PBS洗片后置于OlympusFV1000 激光共聚焦显微镜(Olympus 公司,日本)下观察并采集图像,使用Image J软件对切片荧光强度进行分析。1.2.7心肌组织MDA含量及SOD活性检测Sham及TAC 8周后,迅速取下心脏,用生理盐水(1 9)制备蛋白匀浆。按照说明书分别检测心肌组织中脂质过氧化物MDA含量和抗氧化酶SOD活性。1.2.8心肌组织 NF-B 免疫荧光染色 Sham 及TAC8周后,快速取下心脏,用4%多聚甲醛固定48h后石蜡包埋并纵切。用3%H2O2处理石蜡切片30min,然后在室温下用 Immuno-Block 实际孵育 30min。使用抗NF-B抗体在
24、4 加水浴箱中过夜,然后与Alexa荧光素标记的二抗在37 孵育1 h。最后切片用二脒基苯基吲哚(4 6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)染 色 细 胞 核 并 在 OlympusFV1000 激光共聚焦显微镜(Olympus公司,日本)下进行成像。1.2.9 心肌组织蛋白表达测定 Sham及TAC 8周后,迅速取下心脏,提取蛋白样品并进行蛋白电泳。在电泳加样孔内蛋白样品经电泳、转膜、封闭等步骤后于 4 孵 育 抗 ROR、BNP、CTGF、Collagen 、SOD2、Nrf2、TNF-等各为(1 1000)一抗,过夜;继而室温孵育相应二抗(1 5000)1.5
25、h。使用BioRad成像系统检测蛋白质条带并使用Image J软件定量。1.3 统计分析 用GraphPad Prism 9.0统计学软件进行统计分析,实验数据均以均数 标准差(x SD)表示,差异显著性检验采用单因素方差分析(ANOVA),比较两组间差异用LSD-t 检验。P0.05 表示有统计学意义。2结 果2.1心肌特异性过表达 ROR 显著上调 TAC 小鼠心肌组织ROR表达对心肌组织中ROR蛋白表达检测的结果显示(见图 1),与 Sham+null组相比,TAC+null组小鼠心肌组织中ROR的表达量显著降低(P=0.032,n=5);与 TAC+null 组相比,TAC+ROR组小
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