磷酸弗林酸性簇分选蛋白2对血管紧张素Ⅱ诱导的心肌肥大的影响及其机制

目的探究磷酸弗林酸性簇分选蛋白2(PACS-2)对血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的心肌肥大的影响及其机制。方法剪取并消化出生1~2 d的SD大鼠乳鼠的心脏组织,采用差速贴壁法获取乳鼠心肌细胞(NRCMs),原代培养24 h。以浓度为1.5μmol/L的AngⅡ处理NRCMs 0、3、6、12、24 h,采用Western blot方法检测细胞中FUN14域蛋白1(FUNDC1)、PACS-2、三磷酸肌醇受体蛋白(IP3R)的表达水平,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测细胞中心钠肽(ANP)、脑钠肽(BNP)、β-肌球蛋白重链(β-MHC)mRNA的表达水平。将NRCMs分为A~C组,A组使用无血清培养基培养,B、C组分别转染si-NC和si-PACS-2,采用Western blot方法检测各组细胞中PACS-2蛋白的表达水平。将NRCMs分为D~G组,D组使用无血清培养基培养,E组以浓度0.15μmol/L的AngⅡ培养,F、G组分别转染si-NC、si-PACS-2后再以浓度0.15μmol/L的AngⅡ培养,采用TRITC-鬼笔环肽染色技术检测各组心肌细胞表面积,RT-qPCR检测各组细胞ANP、BNP、β-MHC mRNA的表达水平,以Fluo-4,AM探针检测各组细胞胞质Ca^(2+)的水平。将NRCMs分为H~K组,H组使用无血清培养基培养,I、J组分别转染si-NC、si-PACS-2,K组转染si-PACS-2并且以浓度1μmol/L的钙调蛋白(CaM)拮抗剂处理后,采用RT-qPCR方法检测各组细胞ANP、BNP、β-MHC mRNA的表达水平。结果以浓度1.5μmol/L的AngⅡ处理NRCMs 0、3、6、12、24 h,NRCMs中ANP、BNP、β-MHC mRNA的表达水平呈时间依赖性上调(F=25.73~58.30,P<0.05),并且处理第24小时时相较于第0小时时均显著上调(t=5.35~37.50,P<0.05)。以浓度1.5μmol/L的AngⅡ处理NRCMs 0、3、6、12、24 h,NRCMs中IP3R、PACS-2以及FUNDC1蛋白的表达水平均呈时间依赖性下调(F=5.37~9.07,P<0.05),并且处理第24小时时相较于第0小时时显著下调(t=6.55~7.42,P<0.05)。与B组相比,C组NRCMs中PACS-2蛋白的表达水平显著下调(t=5.92,P<0.05)。与F组相比,G组NRCMs中心肌细胞表面积增大,ANP、BNP、β-MHC mRNA的表达水平及胞质Ca^(2+)水平均上调(t=3.50~26.60,P<0.05)。与J组相比,K组NRCMs中ANP、BNP、β-MHC mRNA表达水平均显著下调(t=3.27~5.13,P<0.05)。结论敲低PACS-2可增加NRCMs中胞质Ca^(^(2+))水平,并且可能以Ca^(^(2+))-CaM依赖的方式加重AngⅡ诱导的心肌肥大的发生。

钙/钙调蛋白通过铁过载介导心肌梗死中心肌细胞铁死亡

心肌梗死(myocardial infarction,MI)作为一种严重危害人类健康的急性冠脉综合征,包括钙超载等多种病理生理过程参与其中。现有的治疗方法及预防措施存在局限性,不能对再生潜力较差的心肌细胞进行有效修复。探究心肌细胞多种程序性死亡方式都是心肌梗死治疗潜在重要靶点,而铁死亡(ferroptosis)作为一种新型细胞死亡方式在心肌梗死中的潜在作用引起人们的极大关注。本研究旨在探讨钙及钙调蛋白(calmodulin,CaM)是否参与心肌梗死中心肌细胞铁死亡,并对其作用机制进行深入研究。我们使用CCK-8和碘化丙啶(propidium Iodide,PI)染色检测细胞活性;通过分光光度法测量心肌丙二醛(malondialdehyde,MDA)及还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量;通过Western印迹检测蛋白质的表达,结果显示,大鼠心肌细胞(H9c2)在遭受缺氧(hypoxia)损伤时,细胞的活性、GSH含量以及SLC7A11和GPX4的表达均显著降低,细胞的死亡率、MDA含量显著增加,但给予铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(Fer-1)和铁螯合剂Deferoxamine(DFO)处理后发现,缺氧损伤被明显抑制;同时,缺氧导致H9c2细胞内Ca^(2+)浓度增加、钙调蛋白及其Ca^(2+)/钙调蛋白依赖性激酶(CaMK)家族包括CaMKII和CaMKIV表达水平增加;使用CaM拮抗剂Calmidazolium chloride(CCL)或CaM-siRNA均能明显抑制缺氧诱导的心肌细胞铁死亡。此外,L型电压型依赖钙通道(L-type voltage-dependent calcium channel,LVDCC)阻滞剂维拉帕米(verapamil)的加入可以明显抑制缺氧导致的H9c2细胞中铁过载。最后,心肌梗死动物模型证明,心肌梗死损伤中CaM蛋白表达上调,CaM拮抗剂CCL在铁死亡介导的心肌梗死损伤中发挥作用。本研究揭示了Ca^(2+)/CaM通过调控LVDCC可能作为抑制铁死亡的新靶点,对铁死亡及其抑制剂机制的深入探索,有望将铁死亡确定为心肌梗死损伤的新型诊断和治疗靶点。

转铁蛋白受体对铁过载所致大鼠心肌细胞铁死亡的作用及其机制

目的观察铁过载对小鼠心脏功能及大鼠心肌细胞铁死亡的影响,探讨铁转运蛋白受体(TFRC)在大鼠心肌细胞铁死亡中的作用机制。方法C57BL/6J小鼠14只,随机分为正常饮食组和高铁饮食组各7只,分别给予常规饲料和高铁饲料喂食8周后,采用小动物超声检测其心脏功能,酶标仪检测心脏组织丙二醛(MDA)含量,Masson染色检测心脏纤维化情况。通过碘化丙啶(PI)染色和亲脂荧光染料(C11)染色检测细胞死亡率和脂质过氧化物含量,观察柠檬酸铁铵(AIC)和铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(Fer-1)对H9C2大鼠心肌细胞的作用。AIC和铁死亡诱导剂Erastin处理H9C2细胞后,Western blotting检测TFRC、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)蛋白表达水平,qRT-PCR检测mRNA表达水平;相同条件下,小干扰RNA敲低TFRC的表达,检测H9C2细胞死亡率和脂质过氧化物含量。结果与正常饮食组比较,高铁饮食组小鼠心室间隔厚度(IVSd)、左心室后壁厚度(LVPWd)、心脏组织MDA相对含量和胶原沉积相对面积均明显增大[(0.96±0.12)mm vs.(0.73±0.09)mm,(1.18±0.28)mm vs.(0.84±0.07)mm,2.08±0.80 vs.1.00±0.50,4.04±0.60 vs.1.00±0.21,P<0.05],但左室射血分数和左心室缩短分数差异无统计学意义(P>0.05)。经500μmol/L AIC处理后,H9C2细胞死亡率和脂质过氧化物含量明显升高(33.73%±1.20%vs.2.30%±1.73%,5.36±0.06 vs.1.00±0.19,P<0.05),加用Fer-1处理后H9C2细胞死亡率和脂质过氧化物含量明显降低(19.63%±0.81%vs.33.73%±1.2%,2.03±0.12 vs.5.36±0.06,P<0.05);500μmol/L AIC处理后,H9C2细胞TFRC表达量明显升高(P<0.05),TFRC敲低后,脂质过氧化物含量和细胞死亡率明显下降(P<0.05)。Erastin诱导下H9C2细胞TFRC和GPX4蛋白表达量分别明显上调和下调(P<0.05);TFRC敲低后,细胞死亡率明显下降(P<0.05)。结论高铁饮食可诱导大鼠心肌细胞发生铁死亡损伤,TFRC参与了高铁诱导的心肌细胞铁死亡并可能成为心脏疾病治疗研究的新靶点。