内质网应激抑制剂4-苯基丁酸对脓毒症小鼠心肌损伤的保护作用

熊洧; 戴金伟; 许文晔; 金锐; 陈嫕婷; 张丽娜; 钱招昕

中南大学学报（医学版） ›› 2026, Vol. 51 ›› Issue (7) : 1350 -1363.

熊洧, 戴金伟, 许文晔, 金锐, 陈嫕婷, 张丽娜, 钱招昕

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摘要

目的：内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是脓毒症相关心肌损伤(sepsis-related myocardial injury,SRMI)发生和发展的重要病理生理机制之一。本研究旨在探讨ERS抑制剂4-苯基丁酸(4-phenylbutyric acid,4PBA)对脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的SRMI的保护作用。方法：给予C57BL/6J雄性小鼠腹腔注射LPS构建小鼠SRMI模型。在第1组实验中，将小鼠随机分为5组(n=6)：对照(control)组、LPS 6 h组、LPS 12 h组、LPS 24 h组和LPS 48 h组。在第2组实验中，将小鼠随机分为4组(n=6):control组、LPS组、衣霉素(tunicamycin,TM)组、TM+LPS组。在第3组实验中，将小鼠随机分为4组(n=6):control组、LPS组、4PBA组、4PBA+LPS组。在第4组实验中，将小鼠随机分为4组(n=8):LPS组、TM组、TM+LPS组、4PBA+LPS组。在注射LPS前6 h，腹腔注射TM(0.5 mg/kg)，注射LPS前6 h及注射后6 h给予4PBA(10 mg/kg)。采用心脏超声检测评价小鼠心功能，酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测小鼠血浆中心肌肌钙蛋白Ⅰ(cardiac troponin Ⅰ,cTnⅠ)和肌酸激酶同工酶(creatine kinase-MB,CK-MB)的水平及心脏组织中白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)的含量，苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色观察心肌组织形态学变化，蛋白质印迹法检测心脏组织中ERS相关蛋白质肌醇需求酶1α(inositol-requiring enzyme 1α,IRE1α)、磷酸化蛋白激酶R样内质网激酶(phospho-protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase,p-PERK)、激活转录因子6的剪切形式(cleaved-activating transcription factor 6,cleaved-ATF6)、剪接型X盒结合蛋白1(spliced X-box binding protein 1,XBP1s)、CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CCAAT enhancer binding protein-homologous protein,CHOP)、葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)，以及炎症因子肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的表达情况。采用LPS处理HL-1小鼠心肌细胞系构建脓毒症细胞模型。分别采用原位末端转移酶标记法(terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP-biotin nick end labeling,TUNEL)、线粒体膜电位染色评估心肌细胞凋亡及线粒体膜电位的变化。结果：与control组比较，LPS 6 h组、LPS12 h组、LPS 24 h组和LPS 48 h组小鼠左室射血分数(ejection fraction,EF)、短轴缩短率(fractional shortening,FS)随时间推移先降低后恢复，血浆cTnI、CK-MB水平和心肌组织IL-1β水平先升高后下降，心脏组织ERS相关蛋白质IRE1α、XBP1s、p-PERK、CHOP、cleaved-ATF6、GRP78均显著升高(均P<0.05)，心肌组织出现明显水肿、肌纤维断裂及血管间隙消失。与LPS组相比，4PBA+LPS组小鼠EF、短轴FS均显著回升，血浆cTnI、CK-MB水平及心肌组织IL-1β水平均显著下降，心肌组织中ERS相关蛋白质及炎症因子TNF-α表达水平均显著下调(均P<0.05)；心肌组织病理损伤明显改善，小鼠的5 d生存率有升高趋势。TM+LPS组则呈现与4PBA+LPS组相反的变化。在LPS处理HL-1小鼠心肌细胞系构建的脓毒症细胞模型中，线粒体膜电位检测结果显示，与LPS组比较，4PBA+LPS组线粒体膜电位改善(均P<0.05);TUNEL凋亡检测结果显示，与LPS组比较，4PBA+LPS组TUNEL阳性细胞比率显著降低(均P<0.05)。结论：激活ERS可加重LPS诱导的SRMI,4PBA通过抑制ERS的过度激活，减轻炎症反应，减少心肌细胞凋亡，改善心功能并降低病死率。靶向ERS可能成为脓毒症心肌损伤的潜在治疗策略。