基于Drp1/HK1/NLRP3和线粒体凋亡信号通路研究香草酸改善异丙肾上腺素致小鼠心脏纤维化的作用机制

作     者：贺海波 吴勉 许杰 许倩倩 万芳竹 钟华桥 张继红 周刚 覃慧林 李浩然 唐海明 

作者机构：三峡大学天然产物研究与利用湖北省重点实验室&药食同源大健康产品开发利用宜昌市重点实验室 三峡大学中医医院&湖北省功能性消化系统疾病中医临床医学研究中心 长阳钟家湾荣誉茶厂 华中农业大学食品科学技术学院 

出 版 物：《中国中药杂志》 (China Journal of Chinese Materia Medica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：湖北省重点研发计划-乡村振兴科技支撑项目(2022BBA097) 湖北省科技厅重点研发大健康计划项目(2022BCE017) 湖北省科技厅自然科学基金项目(2022CFB357,2022CFB427) 湖北省卫生健康委员会中医药重点项目(ZY2023Z015) 宜昌市公立医院改革与高质量发展示范项目中医药科技研发专项重点项目(YWGZ24-01) 宜昌市医疗卫生研究项目(A24-2-050) 湖北省功能性消化系统疾病中医临床医学研究中心开放基金项目(SXZ202303,SXZ202308,SXZ202311) 三峡大学肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室开放基金项目(2022KZL2-11) 

主　　题：香草酸 异丙肾上腺素 心脏纤维化 炎症反应 Drp1/HK1/NLRP3和线粒体凋亡信号通路 

摘      要：研究香草酸（VA）对异丙肾上腺素（ISO）致小鼠心脏纤维化（CF）的影响及作用机制。将雄性C57BL/6J小鼠随机分为空白组、VA(100 mg·kg-1，ig)组、ISO(ISO，10 mg·kg-1，sc)组、ISO+VA(10 mg·kg-1，sc + 100 mg·kg-1，ig)组、ISO+动力学相关蛋白1（Drp1）抑制剂（Mdivi-1）(10 mg·kg-1，sc + Mdivi-1，50 mg·kg-1，ip)组和ISO+VA+Mdivi-1(10 mg·kg-1，sc + 100 mg·kg-1，ig + 50 mg·kg-1，ip)组。给药组每天给予相应药物，每天1次，连续14 d。末次给药次日，检测完心脏功能后，收集小鼠血清和心脏组织进行血清中天冬氨酸氨基转移酶（AST）、乳酸脱氢酶（LDH）、肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）、心肌肌钙蛋白Ⅰ（cTnI）、活性氧（ROS）、白细胞介素（IL）-1β、IL-4、IL-6、IL-10、IL-18、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）及心脏组织中过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）、髓过氧化物酶（MPO）、超氧化物歧化酶（SOD）、总抗氧化能力（T-AOC）、线粒体和细胞质中cytochrome C水平；苏木精-伊红（HE）、Masson及醋酸铀和柠檬酸铅染色观察心脏组织形态学及线粒体超微结构改变，计算心肌损伤面积和胶原容积分数；流式细胞术检测心脏中巨噬细胞相对含量及M1/M2极化状态，实时定量PCR法测定心脏组织中巨噬细胞极化标志物[CD86、CD206、精氨酸酶-1（Arg-1）、诱导型一氧化氮合成酶（iNOS）]、心脏纤维化标志物[Ⅰ型胶原纤维（Coll Ⅰ）、Coll III、α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）]、细胞因子（IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、IL-18、TNF-α）mRNA表达，Western blot法测定心脏组织中Coll I、Coll III、α-SMA、Drp1、p-Drp1、电压依赖性阴离子通道（VDAC）、己糖激酶1（HK1）、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）、凋亡相关斑点样蛋白（ASC）、半胱天冬酶-1（caspase-1）、裂解型半胱天冬酶-1（cleaved-caspase-1）、焦孔素D（GSDMD）、GSDMD-N、IL-1β、IL-18、B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）、B细胞淋巴瘤-xl（Bcl-xl）、Bcl-2关联死亡启动子（Bad）、Bcl-2相关X蛋白（Bax）、凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）、半胱天冬酶-3前体（pro-caspase-3）、cleaved-caspase-3、pro-caspase-9、cleaved-caspase-9、多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1（PARP-1）、cleaved-PARP-1蛋白表达。结果显示，VA可显著改善CF小鼠心功能；降低心脏损伤面积、心脏指数，血清中AST、CK-MB、cTnI、LDH、ROS、IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α含量，心脏组织中MDA、MPO水平，心脏组织中IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α mRNA表达及Coll I、Coll III和α-SMA mRNA和蛋白表达；升高血清中IL-4、IL-10和心脏组织中CAT、GSH、SOD、T-AOC含量，心脏组织中IL-4、IL-10 mRNA表达；改善心脏病理损伤程度，抑制心肌细胞凋亡、炎性浸润和胶原纤维沉积，降低胶原容积分数，减轻线粒体损伤；降低心脏组织中F4/80+CD86+M1细胞比率和CD86、iNOS mRNA表达，升高F4/80+CD206+M2细胞比率和CD206、Arg-1 mRNA表达；降低心脏组织中p-Drp1、VDAC、NLRP3、ASC、caspase-1、cleaved-caspase-1、GSDMD、GSDMD-N、IL-1β、IL-18、Bad、Bax、Apaf-1、cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、cleaved-PARP-1蛋白表达和细胞质中cytochrome C含量，升高HK1、Bcl-2、Bcl-xl、pro-caspase-3、pro-caspase-9蛋白表达和Bcl-2/Bax、Bcl-xl/Bad比率及线粒体中cytochrome C含量。以上结果表明，VA对ISO致小鼠CF有显著的改善作用，可减轻ISO引起的氧化损伤和炎症反应，其机制与抑制Drp1/NK1/NLRP3和线粒体凋亡信号通路激活，抑制心肌细胞炎性浸润和胶原纤维沉积，降低胶原容积分数及Col Ⅰ、Col Ⅲ和α-SMA表达和抑制CF密切相关。