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    磷酸川芎嗪對血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞肥大的影響及其機制的研究

    2019-07-18 12:59李春紅王婕吳愛明陳慧洋張婷馬喆高永紅婁利霞
    中國醫(yī)藥導(dǎo)報 2019年14期
    關(guān)鍵詞:川芎嗪磷酸孵育

    李春紅 王婕 吳愛明 陳慧洋 張婷 馬喆 高永紅 婁利霞

    [摘要] 目的 探討磷酸川芎嗪對血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞肥大的影響及可能機制。 方法 以AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞肥大為模型,將細(xì)胞隨機分為對照組、模型組、磷酸川芎嗪組、磷酸川芎嗪+NE-100組、NE-100組。采用羅丹明標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽染色,觀察細(xì)胞面積的變化;Fura-2 AM法測定細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度變化;Western blot法檢測Sigma-1受體(Sig-1R)、三磷酸肌醇受體(IP3R)與鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(calcineurin,CaN)的蛋白表達(dá)水平。 結(jié)果 給予磷酸川芎嗪干預(yù)可以抑制AngⅡ誘導(dǎo)的細(xì)胞面積增加(P < 0.05),這種抑制作用可以被Sig-1R抑制劑NE-100阻斷(P < 0.05);同時,磷酸川芎嗪干預(yù)可以抑制AngⅡ誘導(dǎo)的BNP mRNA表達(dá)水平的增高(P < 0.05)。AngⅡ孵育降低Sig-1R的蛋白表達(dá)水平(P < 0.05),磷酸川芎嗪有恢復(fù)Sig-1R蛋白表達(dá)水平的趨勢(P > 0.05);磷酸川芎嗪干預(yù)可明顯降低AngⅡ誘導(dǎo)的IP3R蛋白水平的增加(P < 0.05),NE-100阻斷了這種作用(P < 0.05);但磷酸川芎嗪干預(yù)對AngⅡ誘導(dǎo)的CaN蛋白表達(dá)水平的增加無明顯抑制作用(P > 0.05)。此外,磷酸川芎嗪可以抑制AngⅡ引起的H9c2細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量的增加,NE-100阻斷了這種作用(P < 0.05)。 結(jié)論 磷酸川芎嗪對心肌細(xì)胞肥大有抑制作用,其機制可能與其通過Sig-1R干預(yù)IP3R的表達(dá),影響細(xì)胞內(nèi)鈣平衡有關(guān)。

    [關(guān)鍵詞] 心肌細(xì)胞肥大;磷酸川芎嗪;Sigma-1受體;鈣調(diào)節(jié)

    [中圖分類號] R285.5 ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-7210(2019)05(b)-0004-05

    [Abstract] Objective To investigate the effects of ligustrazine phosphate (ligu) on hypertrophy of H9c2 cells induced by angiotensin Ⅱ (Ang Ⅱ) and its possible mechanism. Methods H9c2 cells hypertrophy induced by Ang Ⅱ was used as a model. The cells were randomly divided into control group, model group, ligustrazine phosphate group, ligustrazine phosphate + NE-100 group and NE-100 group. Rhodamine-Phalloidin staining was used to observe the changes of cell area; Fura-2 AM was used to determine the changes of intracellular Ca2+ concentration; Western blot was used to detect the expression of Sigma-1 receptor (Sig-1R), calcineurin (CaN) and inositol 1, 4, 5-trisphosphate receptor (IP3R). Results Ligustrazine phosphate could inhibit the increase of cell area induced by Ang Ⅱ (P < 0.05), which could be blocked by NE-100, a Sig-1R inhibitor (P < 0.05), and Ligustrazine phosphate could inhibit the increase of BNP mRNA level induced by Ang Ⅱ (P < 0.05). Ang Ⅱ incubation decreased the expression level of Sig-1R protein (P < 0.05), ligustrazine phosphate had a tendency to restore the expression level of Sig-1R protein (P > 0.05); ligustrazine phosphate intervention could significantly reduce the increase of IP3R protein level induced by Ang II (P < 0.05), NE-100 blocked the effect (P < 0.05); but ligustrazine phosphate intervention had no effect on the increase of CaN induced by Ang Ⅱ (P > 0.05). In addition, ligustrazine phosphate inhibited the increase of intracellular Ca2+ in H9c2 cells induced by Ang Ⅱ, which was blocked by NE-100 (P < 0.05). Conclusion Ligustrazine phosphate inhibits cardiomyocyte hypertrophy by interfering with the expression of IP3R through Sig-1R and affecting intracellular calcium balance.

    [Key words] Cardiomyocyte hypertrophy; Ligustrazine phosphate; Sigma-1 receptor; Calcium regulation

    近年來,我國心力衰竭的患病率持續(xù)增加,病死率居高不下[1-3],而臨床上對心力衰竭的治療并無大的突破。心肌肥大是啟動心力衰竭的病理過程及心力衰竭的重要促進(jìn)因素。心肌肥大的早期,心室壁增厚、心肌收縮功能改善,為代償性過程。在持久病理性應(yīng)激情況下,心肌肥大伴隨著間質(zhì)纖維化、收縮功能失調(diào)以及基因表達(dá)、能量代謝和電生理特征的異常,最終導(dǎo)致了失代償性心力衰竭[4]。AngⅡ是腎素-血管緊張素系統(tǒng)的主要活性成分,其在心肌肥大中發(fā)揮重要作用。抑制AngⅡ相關(guān)的心肌肥大對防治心力衰竭具有重要意義[5]。

    中醫(yī)認(rèn)為,氣虛血瘀為心力衰竭的基本證候[6],因此益氣活血法作為中醫(yī)治療心力衰竭的主要治法,貫穿心力衰竭治療的始終。從益氣活血方的活血藥川芎中提取的主要活性成分川芎嗪,研究顯示具有擴張血管、抑制血小板聚集、防止血栓形成、改善腦缺血等作用[7]。同時,體外實驗研究[8-9]表明,川芎嗪抑制AngⅡ誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大,并認(rèn)為其機制可能與其保護線粒體結(jié)構(gòu)和功能及抑制心肌細(xì)胞內(nèi)NF-κB途徑有關(guān)。集中分布于線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(mitochondrion-as-sociated ER membrane,MAM)的Sig-1R是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中主要的分子伴侶[10-11],在心臟中有相對較高的表達(dá)[12-13]。研究[14]顯示,Sig-1R具有心肌細(xì)胞保護作用,能夠改善心臟肥大和心力衰竭。本研究旨在探討磷酸川芎嗪是否能通過干預(yù)Sig-1R信號通路抑制AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞肥大。

    1 材料與方法

    1.1 材料

    大鼠H9c2心肌細(xì)胞系購自中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所國家實驗細(xì)胞資源共享服務(wù)平臺。DMEM、胎牛血清以及胰蛋白酶購自美國Gibco公司。AngⅡ(ANGT-003)購自中國杭州中肽生化有限公司,磷酸川芎嗪購自中國藥品生物制品檢定所,NE-100(SML6031)購自美國Sigma公司。Trizol購自美國Invitrogen公司,反轉(zhuǎn)錄試劑盒(K1622)購自美國Thermo公司,定量PCR試劑盒購自ABI公司,所用引物由北京諾賽基因組研究中心有限公司合成。羅丹明標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽染液(CA1610)購自北京索萊寶科技有限公司。Sig-1R一抗(15168-1-AP)與GAPDH一抗(10149-1-AP)購自美國Proteintech公司,β-actin一抗(ab8227)購自英國Abcam公司,IP3R一抗(11217)購自美國Santa Cruz公司,CaN一抗(2614S)購自美國CST公司。全蛋白提取試劑盒(KGP250)與BCA蛋白含量檢測試劑盒(KGP902)購自江蘇凱基技術(shù)生物有限公司。Fura-2AM試劑盒(S1052)購于上海碧云天生物技術(shù)有限公司。其他試劑為市售分析純試劑。

    1.2 儀器

    千分之一電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司,JA1003N型);4℃離心機(上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司,TGL-16G);Gene Quant紫外分光光度計(Phar-macia Biotech公司);基因擴增儀GeneAmp PCR System 9700(美國ABI公司,Applied Biosystems);實時熒光定量PCR儀Mx3000P(美國安捷倫科技公司);激光共聚焦顯微鏡(日本奧林巴斯公司,F(xiàn)V1000)。

    1.3 實驗方法

    1.3.1 細(xì)胞培養(yǎng)及分組 ?大鼠H9c2心肌細(xì)胞系在含有10%胎牛血清、100 U/mL青霉素和100 μg/mL鏈霉素的DMEM培養(yǎng)基中置于37℃ CO2孵育箱培養(yǎng)。長至80%~90%時去上清,加入無血清的DMEM培養(yǎng)基,細(xì)胞分為5組:①對照組:常規(guī)培養(yǎng);②模型組:AngⅡ孵育,濃度為1 μmol/L;③磷酸川芎嗪組:AngⅡ孵育濃度為1 μmol/L,磷酸川芎嗪濃度為100 μmol/L;④磷酸川芎嗪+NE-100組:AngⅡ孵育濃度為1 μmol/L,磷酸川芎嗪濃度為100 μmol/L,Sig-1R抑制劑NE-100濃度為10 μmol/L;⑤NE-100組:NE-100濃度為10 μmol/L。不同處理組細(xì)胞孵育48 h后進(jìn)行檢測。

    1.3.2 羅丹明標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽染色測定細(xì)胞面積 ?根據(jù)試劑說明書操作。不同組細(xì)胞去上清,37℃預(yù)熱的1×PBS(pH 7.4)清洗細(xì)胞2次,4%甲醛溶液室溫固定10 min,PBS清洗細(xì)胞2次,每次10 min。0.5%Triton X-100溶液透化處理5 min,PBS清洗細(xì)胞3次,每次10 min。取配制好的100 nm的TRITC標(biāo)記鬼筆環(huán)肽工作液,覆蓋住細(xì)胞,室溫避光孵育30 min,PBS清洗細(xì)胞3次,每次10 min。DAPI溶液(濃度:100 nmol/L)對細(xì)胞核進(jìn)行復(fù)染約30 s,PBS清洗細(xì)胞3次,每次10 min。選擇TRITC激發(fā)/發(fā)射濾片(Ex/Em=540/570 nm)和DAPI激發(fā)/發(fā)射濾片(Ex/Em=364/454 nm),共聚焦顯微鏡下進(jìn)行熒光觀察。

    1.3.3 RNA提取和RT-PCR ?細(xì)胞去上清,PBS洗3次,吸干所有液體,加Trizol裂解細(xì)胞。加氯仿室溫震蕩3 min,4℃ 12 000 r/min離心15 min,取上清加異丙醇冰上放置5 min后4℃ 12 000 r/min離心10 min,棄上清加75%乙醇洗沉淀,4℃ 12 000 r/min離心5 min棄上清,室溫晾干,加入DEPC處理H2O冰上溶解,紫外分光光度計測定RNA濃度和純度。取1 μg總RNA,在oligo(dT)15和M-MuLV反轉(zhuǎn)錄酶作用下反轉(zhuǎn)錄為cDNA。PCR反應(yīng)體系為25 μL∶5 μL cDNA,5 μmol/L上下游引物各1 μL,2×PCR Mix 12.5 μL,H2O 5.5 μL。反應(yīng)條件:94℃變性5 min,然后進(jìn)行30次擴增反應(yīng):94℃ 30 s,57℃ 30 s,72℃延伸40 s,最后72℃延伸10 min?;蛞镄蛄袨椋築NP上游引物5′-CAGAAGCTGCTGGAGCTGATA-3′,下游引物5′-TCCGGTCTATCTTCTGCCCA-3′;內(nèi)參GAPDH上游引物5′-AGTTCAACGGCACAGTCAAG-3′,下游引物5′-TA-CTCAGCACCAGCATCACC-3′。

    1.3.4 蛋白提取和Western blot檢測目標(biāo)分子蛋白表達(dá)水平的變化 ?收集細(xì)胞于1.5 mL EP管中,PBS清洗2遍。每管細(xì)胞(106個)加100 μL裂解液,用超聲破碎儀裂解。4℃ 12 000 r/min離心15 min。收集上清,BCA法測蛋白定量。

    配制10%聚丙烯酰胺凝膠。電泳至溴酚藍(lán)指示劑到達(dá)預(yù)制膠底部,停止電泳。蛋白轉(zhuǎn)膜至NC膜,5%脫脂奶粉中室溫封閉1 h。一抗(GAPDH:1∶5000;β-actin:1∶5000;GAPDH:1∶5000;Sig-1R:1∶200;CaN:1∶200;IP3R:1∶500)4℃孵育過夜;TBST洗膜10 min,連續(xù)3次;二抗(1∶8000)室溫孵育1 h,TBST洗膜10 min,連續(xù)3次。ECL化學(xué)發(fā)光,凝膠成像儀進(jìn)行掃膜成像,image J軟件進(jìn)行圖像分析,分析蛋白灰度值,以GAPDH為內(nèi)參。

    1.3.5 Furu-2 AM法測定不同處理組H9c2細(xì)胞的Ca2+含量 ?大鼠H9c2心肌細(xì)胞系細(xì)胞經(jīng)不同處理分組培養(yǎng)48 h后,依據(jù)試劑盒說明操作。用D-Hank′s溶液洗滌細(xì)胞3次,加入Fura-2AM工作液,37℃細(xì)胞培養(yǎng)箱孵育60 min。除去Fura-2AM工作液,用D-Hank′s溶液洗滌,并37℃培養(yǎng)箱孵育20~30 min,用酶標(biāo)儀檢測吸光值。激發(fā)波長340 nm和380 nm,發(fā)射波長510 nm。以340 nm和380 nm下的吸光度比值作為細(xì)胞內(nèi)Ca2+相對含量。

    1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

    采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行分析,計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間比較采用t檢驗,多組比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),組間兩兩比較采用LSD檢驗。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

    2 結(jié)果

    2.1 磷酸川芎嗪對AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞面積的影響

    不同處理組細(xì)胞孵育48 h后,采用羅丹明標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽染色,共聚焦顯微鏡檢測細(xì)胞面積的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對照組比較,模型組細(xì)胞面積顯著增加(P < 0.05);給予磷酸川芎嗪干預(yù)后,與模型組比較,細(xì)胞面積顯著降低(P < 0.05);加用Sig-1R抑制劑NE-100后,與磷酸川芎嗪組比較,細(xì)胞面積顯著增加(P < 0.05)。由結(jié)果可知,AngⅡ孵育可以增加細(xì)胞面積,給予磷酸川芎嗪干預(yù)可以抑制AngⅡ誘導(dǎo)的細(xì)胞面積的增加,同時這種抑制作用可以被NE-100阻斷。見圖1(封四)。

    2.2 磷酸川芎嗪對AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞肥大中BNPmRNA表達(dá)的影響

    大鼠H9c2心肌細(xì)胞系經(jīng)不同處理分組培養(yǎng)48 h后,提取總RNA,然后進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,經(jīng)熒光定量PCR檢測目的基因的表達(dá)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)AngⅡ孵育48 h后可以導(dǎo)致BNPmRNA表達(dá)顯著升高,磷酸川芎嗪能對此產(chǎn)生明顯的抑制作用(P < 0.05),給予NE-100可以部分阻斷這種抑制作用(P > 0.05)。見圖2。

    與對照組比較,*P < 0.05;與模型組比較,#P < 0.05。BNP:腦鈉肽

    圖2 ? H9c2不同處理組熒光定量PCR檢測BNPmRNA的表達(dá)(n = 4)

    2.3 磷酸川芎嗪對AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞中各目的蛋白表達(dá)的影響

    大鼠H9c2心肌細(xì)胞系經(jīng)不同處理分組培養(yǎng)48 h后,提取總蛋白。進(jìn)行免疫雜交,檢測目的蛋白表達(dá)水平變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)AngⅡ孵育降低Sig-1R的蛋白表達(dá)水平(P < 0.05),磷酸川芎嗪有恢復(fù)其表達(dá)的趨勢(P > 0.05);鈣離子通道蛋白IP3R在AngⅡ誘導(dǎo)后表達(dá)增加,給予磷酸川芎嗪顯著抑制其表達(dá)的增加(P < 0.05),NE-100可以阻斷這種抑制作用(P < 0.05);同時心肌細(xì)胞肥大標(biāo)志性蛋白CaN在AngⅡ誘導(dǎo)后增高(P < 0.05),磷酸川芎嗪對CaN蛋白表達(dá)的抑制作用不明顯(P > 0.05)。見圖3。

    2.4 Furu-2 AM法測定不同處理組H9c2細(xì)胞的Ca2+含量

    大鼠H9c2心肌細(xì)胞系經(jīng)不同處理分組培養(yǎng)48 h后,依據(jù)Furu-2 AM試劑盒說明操作,檢測細(xì)胞內(nèi)Ca2+相對含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對照組比較,模型組細(xì)胞Ca2+含量顯著增加(P < 0.05);磷酸川芎嗪可以抑制AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量的增加,NE-100阻斷了這種作用(P < 0.05)。見圖4。

    3 討論

    在心臟中,持續(xù)的病理應(yīng)激導(dǎo)致收縮期心肌細(xì)胞Ca2+增加[15],產(chǎn)生病理性心肌細(xì)胞肥大。研究表明,Sig-1R是應(yīng)激損傷時細(xì)胞內(nèi)亞細(xì)胞器間信號調(diào)節(jié)的重要分子伴侶,是細(xì)胞維持存活體系的關(guān)鍵[16]。近年來研究證實,Sig-1R作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重要的分子伴侶[10],可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的Ca2+轉(zhuǎn)運通路,改善心肌細(xì)胞功能障礙,從而抑制心肌肥大的發(fā)生發(fā)展[17],促進(jìn)細(xì)胞存活[18]。Sig-1R可介導(dǎo)快速Ca2+內(nèi)流和細(xì)胞內(nèi)Ca2+動員,使細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加[19]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2+損失可以將Sig-1R從與GRP78的相互作用中釋放出來,使其與其他蛋白質(zhì)產(chǎn)生相互作用[18]。Sig-1R通過IP3R調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度,抑制細(xì)胞內(nèi)Ca2+過載,減輕心肌肥大和功能障礙[17,20-21]。已有研究[22]發(fā)現(xiàn),在心力衰竭的人心肌細(xì)胞中,IP3R表達(dá)增加,而IP3R介導(dǎo)的Ca2+釋放可部分通過CaN依賴性機制調(diào)節(jié)心臟肥大[23]。

    我們的前期在體動物研究表明,益氣活血方藥可顯著改善心肌梗死后心力衰竭大鼠心臟重構(gòu)和心臟功能,其機制與調(diào)節(jié)心肌梗死后心肌組織Sig-1R及相關(guān)分子的表達(dá)有關(guān)[24]。故本研究以體外培養(yǎng)的H9c2心肌細(xì)胞為研究對象,應(yīng)用AngⅡ刺激,建立細(xì)胞肥大模型,應(yīng)用益氣活血方藥中有效成分川芎嗪干預(yù),探討其對AngⅡ誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大的保護作用及與Sig-1R相關(guān)的機制。結(jié)果表明,磷酸川芎嗪能減輕AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2心肌細(xì)胞肥大,抑制心肌肥厚分子標(biāo)志物BNP的mRNA表達(dá)增加,而NE-100可部分阻斷其抑制作用。證實磷酸川芎嗪減輕AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2心肌細(xì)胞肥大的部分機制與磷酸川芎嗪增加了心肌細(xì)胞中Sig-1R的表達(dá)有關(guān)。其次,本研究證實,磷酸川芎嗪可以通過Sig-1R干預(yù)IP3R的表達(dá)影響細(xì)胞內(nèi)鈣平衡,抑制心肌細(xì)胞肥大,這種保護作用可能與CaN依賴的信號通路密切相關(guān)。

    總之,本研究利用AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞肥大模型,通過給予磷酸川芎嗪及NE-100,檢測細(xì)胞面積及細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度變化,以及Sig-1R、IP3R和CaN蛋白的表達(dá),證實磷酸川芎嗪對心肌細(xì)胞肥大的抑制作用,其機制可能與其通過Sig-1R干預(yù)IP3R的表達(dá),影響細(xì)胞內(nèi)鈣平衡有關(guān)。

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    (收稿日期:2019-01-22 ?本文編輯:金 ? 虹)

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