GDF11对多柔比星心脏毒性的保护作用及机制

摘要

目的 探究生长分化因子11(growth differentiation factor 11,GDF11)对多柔比星心脏毒性的保护作用及机制。方法将80只雄性C57BL/6小鼠随机分为正常对照+空白病毒组（Con+AAV9-null）、正常对照+GDF11病毒组（Con+AAV9-GDF11）、多柔比星+空白病毒组（DOX+AAV9-null）和多柔比星+GDF11病毒组（DOX+AAV9-GDF11），每组20只。Con+AAV9-GDF11组和DOX+AAV9-GDF11组小鼠在造模前2周经尾静脉注射100μL AAV9-GDF11病毒。采用腹腔注射多柔比星（doxorubicin,DOX）建立多柔比星心肌损伤模型。小动物超声仪检测心脏功能；酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清肌酸激酶同工酶MB(CKMB)和心肌肌钙蛋白I(cTnI)的水平；小麦胚芽凝集素（WGA）染色观察心肌细胞平均横截面积；Masson染色评估心肌组织纤维化程度；透射电镜观察线粒体形态；二氢乙锭（DHE）染色检测活性氧（ROS）生成量；qRT-PCR法检测GDF11、Collagen 1a1和Collagen 3a1 mRNA表达及mtDNA拷贝数；蛋白印迹法检测GDF11、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)、溶质载体家族7成员11(SLC7A11)、环氧合酶2(COX2)及Nrf2信号通路分子核因子E2相关因子2(Nrf2)、血红素氧合酶1(HO-1)和醌氧化还原酶-1(NQO-1)蛋白表达。结果 与Con+AAV9-null组比较，DOX+AAV9-null组小鼠心肌GDF11表达下降（P<0.01）；心脏收缩功能降低（P<0.01），血清CK-MB和cTnI水平升高（P<0.01）；心肌组织萎缩和纤维化加重（P<0.01）；心肌细胞铁死亡增多（P<0.01）；心肌组织脂质过氧化增强（P<0.01）；心肌细胞线粒体功能减低及ROS生成增加（P<0.01）；心肌Nrf2信号通路相关分子Nrf2、HO-1和NQO-1的表达下调（P<0.01）。与DOX+AAV9-null组比较，DOX+AAV9-GDF11组小鼠心肌GDF11表达增加（P<0.01）；心脏收缩功能增强（P<0.01），血清CK-MB和cTnI水平降低（P<0.01）；心肌组织萎缩和纤维化减轻（P<0.01）；心肌细胞铁死亡减少（P<0.01）；心肌组织脂质过氧化减弱（P<0.01）；心肌细胞线粒体功能增强及ROS生成减少（P<0.01）；心肌Nrf2信号通路相关分子Nrf2、HO-1和NQO-1的表达上调（P<0.01）。结论 GDF11可能通过调控Nrf2信号通路抑制心肌细胞铁死亡和线粒体损伤，进而减轻多柔比星的心脏毒性。

关键词

生长分化因子11 / 多柔比星 / 心脏毒性 / 铁死亡 / 线粒体 / Nrf2信号通路