天麻素对脓毒症小鼠心肌损伤铁死亡的作用及机制

摘要

目的 探讨天麻素（gastrodin, GAS）对脓毒症小鼠心肌损伤铁死亡的作用和潜在机制。方法 50只雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照（Control）组、脓毒症心肌损伤（lipopolysaccharides, LPS）组、GAS低剂量[50 mg/（kg·d）]组（GAS.L组）、GAS高剂量[100 mg/（kg·d）]组（GAS.H组）及铁死亡抑制剂[1 mg/（kg·d）]组（Fer-1组）,除Control组小鼠注射等量的生理盐水外，其余各组小鼠采用10 mg/kg LPS腹腔注射构建脓毒症诱导心肌损伤模型，干预结束24 h后于麻醉状态下行心脏超声检测，采集左心室射血分数（EF）、左心室短轴缩短率（FS）、左心室收缩末期容积（LVESV）及左心室收缩末期内径（LVIDs）;取心脏超声检测结束后各组小鼠的眼球血，采用酶联免疫吸附法测定血清肌酸激酶同工酶（CK-MB）、心肌肌钙蛋白（cTnI）、白细胞介素1β（IL-1β）、IL-6及肿瘤坏死因子α（TNF-α）的水平，试剂盒测定乳酸脱氢酶（LDH）含量；麻醉处死各组小鼠，取心脏组织，采用苏木精-伊红染色（HE）法和电镜分别检测心脏组织学和心肌线粒体的特征，Western blot检测转铁蛋白受体（TFR）、铁重链蛋白-1（FTH-1）、胱氨酸-谷氨酸逆转运蛋白（SLC7A11/xCT）、谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）蛋白的表达水平，试剂盒测定Fe²⁺、丙二醛（MDA）及谷胱甘肽（GSH）含量；取对数生长期的HL-1细胞，利用LPS作用细胞构建脓毒症心肌损伤体外模型，分为对照（Control）组、10 mg/L LPS（LPS）组、10 mg/L LPS+20μmol/L GAS（GAS低剂量，GAS.L）组、10 mg/L LPS+40μmol/L GAS（GAS高剂量，GAS.H）组及10 mg/L LPS+1μmol/L Fer-1（Fer-1组）,检测各组细胞上清液LDH含量，Western blot检测细胞核因子-E2相关因子2（Nrf2）、TFR、FTH-1、xCT及GPX4蛋白表达水平，荧光探针检测活性氧（ROS）,检测各组细胞Fe²⁺、MDA及GSH含量；采用Nrf2抑制剂（ML385）进一步探究GAS作用机制，免疫荧光染色法观察HL-1细胞Nrf2,Western blot检测核Nrf2表达及TFR、FTH-1、xCT、GPX4蛋白表达水平，检测各组细胞ROS释放、Fe²⁺、MDA及GSH含量。结果 与Control组相比，LPS组小鼠EF和FS降低、LVESV和LVIDs升高，小鼠血清CK-MB、cTnI、LDH、IL-1β、IL-6及TNF-α均增高（P<0.05）,心肌组织出现病理损伤、炎性细胞浸润及心肌线粒体损伤，心肌组织FTH-1、xCT、GPX4蛋白表达降低及TFR蛋白表达升高（P<0.05）,Fe²⁺及MDA含量增高、GSH含量降低（P<0.05）;与LPS组小鼠相比，GAS.L和GAS.H剂量组小鼠EF、FS增高、LVESV和LVIDs降低（P<0.05）,小鼠血清CK-MB、cTnI、LDH、IL-1β、IL-6及TNF-α降低（P<0.05）,心肌组织病理损伤减轻、炎性细胞浸润减少及心肌线粒体损伤减轻，心肌组织中FTH-1、xCT、GPX4蛋白表达增加及TFR蛋白表达降低（P<0.05）,Fe²⁺及MDA含量降低、GSH含量增加（P<0.05）;与LPS组细胞相比，GAS.L和GAS.H剂量组细胞LDH释放减少（P<0.05）,FTH-1、xCT、GPX4蛋白表达增加和TFR蛋白表达降低（P<0.05）,ROS释放减少、Fe²⁺、MDA含量减少和GSH含量增加（P<0.05）;使用ML385干预后，与LPS组相比，GAS组HL-1细胞Nrf2荧光强度增强、核Nrf2蛋白表达增加（P<0.05）,与GAS组相比，GAS+ML385组Nrf2荧光强度减弱、核Nrf2蛋白表达减少（P<0.05）,FTH-1、xCT、GPX4蛋白表达降低及TFR蛋白表达增加（P<0.05）,ROS释放增强、Fe²⁺、MDA含量增加及GSH含量减少（P<0.05）。结论 GAS可抑制脓毒症心肌损伤铁死亡的作用，其机制可能与调控Nrf2信号有关。

关键词

天麻素 / 脓毒症心肌损伤 / 小鼠HL-1心肌细胞 / 铁死亡 / 核因子-E2相关因子2