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自噬通量受损介导细胞凋亡在压力负荷诱导心力衰竭中的作用

李双秀 郑琦 尹高生 杨萍 凌露

李双秀, 郑琦, 尹高生, 杨萍, 凌露. 自噬通量受损介导细胞凋亡在压力负荷诱导心力衰竭中的作用[J]. 昆明医科大学学报.
引用本文: 李双秀, 郑琦, 尹高生, 杨萍, 凌露. 自噬通量受损介导细胞凋亡在压力负荷诱导心力衰竭中的作用[J]. 昆明医科大学学报.
Shuangxiu LI, Qi ZHENG, Gaosheng YIN, Ping YANG, Lu LING. Effect of Autophagic Flux Impairment-mediated Apoptosis on Pressure Overload-induced Heart Failure[J]. Journal of Kunming Medical University.
Citation: Shuangxiu LI, Qi ZHENG, Gaosheng YIN, Ping YANG, Lu LING. Effect of Autophagic Flux Impairment-mediated Apoptosis on Pressure Overload-induced Heart Failure[J]. Journal of Kunming Medical University.

自噬通量受损介导细胞凋亡在压力负荷诱导心力衰竭中的作用

基金项目: 云南省社会发展重大专项(202203AC100007);云南省“兴滇英才团队支持计划”云南省冠心病基础与临床研究创新团队项目(202305AS350030);云南省教育厅科学研究基金(2022J0258);昆明医科大学研究生创新基金(2024S087)
详细信息
    作者简介:

    李双秀(1998~),女,云南曲靖人,在读硕士研究生,主要从事心血管研究工作

    通讯作者:

    凌露,E-mail:ynxsll@sina.com

  • 中图分类号: R541.6

Effect of Autophagic Flux Impairment-mediated Apoptosis on Pressure Overload-induced Heart Failure

  • 摘要:   目的   探究自噬与细胞凋亡在压力超负荷诱导的心力衰竭(heart failure,HF)中的作用及机制。  方法   动物实验采用 C57/BL6J 小鼠20只(8~12周龄),通过横主动脉缩窄(transverse aortic constriction,TAC)建立压力超负荷诱导HF模型,随机分为对照组和模型组(n = 10)。术后4周行超声心动图检测心功能;计算心脏重量体重比(heart weight/body weight,HW/BW)及心脏重量胫骨长度比(heart weight/tibia length,HW/TL); Masson 和 WGA 染色评估组织病理学变化;实时荧光定量 PCR 检测心脏组织中 ANP、BNP 和 β-MHC 的 mRNA 表达; Western blot 检测自噬蛋白(Beclin1、P62、LC3-II/I)及细胞凋亡蛋白(BCL2、BAX、c-Caspase-3)的表达。以血管紧张素(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)诱导 H9C2 心肌细胞构建体外HF模型,并用自噬抑制剂氯喹(chloroquine ,CQ)阻断自噬,随机分为对照组(PBS组)、模型组(AngⅡ 组)、PBS+CQ组、AngⅡ+CQ组。采用 Western blot 检测 Beclin1、P62、LC3-II/I、BAX、BCL2、c-Caspase-3 的表达情况。自噬双标慢病毒 mRFP-eGFP-LC3 检测细胞自噬流情况。   结果  与对照组相比,TAC 组小鼠心脏增大,HW/BW 和 HW/TL 值明显升高,射血分数(EF%)和缩短分数(FS%)降低(P < 0.001);纤维化及胶原沉积加重,心肌细胞横截面积增大(P < 0.001), ANP、BNP 和 β-MHC 的 mRNA (P < 0.001)表达水平升高,提示成功构建体内压力负荷诱导的 HF 模型。与对照组相比,TAC 组心肌组织自噬蛋白 Beclin1、P62、LC3-II/I(P < 0.01)表达上调,细胞凋亡蛋白 BAX、c-Caspase-3表达上调(P < 0.01),BCL-2(P < 0.001)蛋白表达降低。体外 HF 模型组中自噬小体明显增加,自噬溶酶体无明显变化,自噬通量受损。采用自噬流抑制 CQ 阻断自噬后,与 AngⅡ 组相比,加入 CQ 后自噬蛋白Beclin 1、LC3-II/I、P62升高(P < 0.05);自噬小体数量增多,自噬溶酶体无明显变化,自噬通量受损(P < 0.001);凋亡蛋白BAX、c-Caspase-3表达进一步上调(P < 0.01),而 BCL-2 蛋白表达水平降低(P < 0.001)。  结论   在压力超负荷诱导的HF模型中,自噬通量受阻可能通过增加心肌细胞凋亡参与压力超负荷诱导的心衰进展。
  • 图  1  小鼠心肌组织病理学变化[($\bar x \pm s $),n = 10 ]

    A:心脏形态的宏观视图;B:HW/BW 统计分析;C:HW/TL 统计分析;D:Masson染色代表性结果图(比例尺100 μm); E:间质纤维化百分比统计分析(n = 6);F:心肌WGA染色代表图(比例尺100 μm); G:心肌细胞横截面积统计分析(n = 6);与对照组比较,***P < 0.001。

    Figure  1.  Histopathological changes in mouse myocardial tissues [($\bar x \pm s $),n = 10 ]

    图  2  TAC模型的小鼠心功能指标 [($\bar x \pm s $),n = 10 ]

    A:超声检测图;B:EF 统计分析;C:FS 统计分析;D:E/A 统计分析;E:E/e’ 统计分析;与对照组比较,***P < 0.001。

    Figure  2.  Indexes of cardiac function in mouse TAC model [($\bar x \pm s $),n = 10]

    图  3  小鼠心肌肥厚标志物的基因表达比较 [($\bar x \pm s $),n = 6]

    A:ANP mRNA表达水平;B:BNP mRNA表达水平;C:β-MHC mRNA表达水平;与对照组比较,***P < 0.001

    Figure  3.  Comparison of gene expression of myocardial hypertrophic markers in mice [($\bar x \pm s $),n = 6]

    图  4  小鼠心肌自噬、凋亡相关蛋白表达比较[($\bar x \pm s $),n = 6 ]

    A:自噬相关蛋白表达电泳图;B:LC3-II/I蛋白表达统计分析;C:Beclin1蛋白表达统计分析;D:P62蛋白表达统计分析;E:凋亡相关蛋白表达电泳图;F:BAX蛋白表达统计分析;G:BCL2蛋白表达统计分析;H:c-Capase-3蛋白表达统计分析;与对照组比较,**P < 0.01,***P < 0.001。

    Figure  4.  Comparison of myocardial autophagy and apoptosis-related protein expressions in mice [($\bar x \pm s $),n = 6 )]

    图  5  氯喹抑制自噬后凋亡相关蛋白的表达 [($\bar x \pm s $),n = 5 ]

    A:自噬相关蛋白表达电泳图;B:P62蛋白表达统计分析;C:Beclin1蛋白表达统计分析;D:LC3-II/I蛋白表达统计分析;E:凋亡相关蛋白表达电泳图;F:BCL2 蛋白表达统计分析;G:BAX 蛋白表达统计分析;H:c-Capase-3 蛋白表达统计分析;I和J:自噬通量变化的代表性荧光图和统计分析,黄色小点代表自噬小体,红色小点代表自噬溶酶体(比例尺20 μm);与PBS组比较,##P < 0.01,###P < 0.001;与 AngⅡ 组比较,*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001。

    Figure  5.  Expression of apoptosis-related proteins after inhibition of autophagy by chloroquine [($\bar x \pm s $),n = 5)]

    表  1  ANP、BNP 和 β-MHC 引物序列

    Table  1.   Primer sequences of ANP,BNP and β-MHC

    基因 引物序列(5'→3' 引物
    长度(bp)
    ANP F:TTCGGGGGTAGGATTGACAG
    R:CACACCACAAGGGCTTAGGA
    20
    20
    BNP F:TGTTTCTGCTTTTCCTTTATCTG
    R:TCTTTTTGGGTGTTCTTTTGTGA
    23
    23
    β-MHC F:CTCCTGCTGTTTCCTTACTTGC
    R:CTCCCACATTCCTACGGCAC
    22
    20
    β-actin F:CTGTCCCTGTATGCCTCTG
    R:ATGTCACGCACGATTTCC
    19
    18
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