Sestrin2在脓毒症心肌损伤中的作用及机制研究

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目的:脓毒症是由感染引起的全身性炎症反应综合征。大约50%的脓毒症患者可能有心脏功能障碍,如果脓毒症发生心肌抑制,死亡率甚至可升至70%。Sestrin2是一种高度保守的应激反应蛋白,有证据表明sestrin2参与AMP活化蛋白激酶(AMPK)信号传导和缺血性应激对心脏的毒理作用,其还可以保护心肌免受辐射诱导的功能障碍。但sestrin2在脓毒症诱发的心肌损伤中的作用机制尚不清楚。因此,本研究分别从动物和细胞水平构建了脓毒症大鼠心肌损伤模型,探索sestrin2在脓毒症心肌损伤中的作用及机制,为临床诊疗提供参考数据。方法:(1)构建脓毒症心肌损伤大鼠模型。采用大鼠腹腔注射10mg/kg LPS的方法,构建脓毒症心肌损伤大鼠模型,并在注射后6,12及24小时,分别收集大鼠血液标本及心脏标本,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)测定肌钙蛋白T(cTnT),肌酸激酶(CK),肌酸激酶同工酶(CK-MB),N-端脑钠肽前体(NT-proBNP)水平、肿瘤坏死因子-α(TNF-α),白细胞介素6(IL-6)水平,丙二醛(MDA)及活性氧(ROS)水平;通过RT-PCR检测Sestrin2mRNA水平;通过蛋白质免疫印迹法测定Sestrin2表达水平,AMPK活化及表达水平,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的活性及表达水平,核糖体p70S6K蛋白激酶活化及表达水平。(2)构建脓毒症心肌损伤细胞模型。采用LPS处理H9C2心肌细胞,诱导脓毒症心肌损伤细胞模型。使用不同浓度的LPS(0,5,10,50μg/ml)处理大鼠H9C2胚胎心肌细胞,通过CCK-8检测给药后0,24及48小时的H9C2细胞的活性。在结果中选取心肌细胞活力受到抑制差异最显著的一组,作为最终确定的给药浓度及检测时间点;通过ELISA检测cTnT水平、TNF-α,IL-6 水平,MDA 及 ROS 水平;通过 RT-PCR 检测 Sestrin2 mRNA 水平;通过蛋白质免疫印迹法测定Sestrin2表达水平,AMPK活化及表达水平,mTOR的活性及表达水平,p70S6K活化及表达水平。(3)调控Sestrin2表达、探索Sestrin2在脓毒症心肌损伤中的作用及机制。采用在H9C2细胞中转染干扰(SiSestrin2)或者过表达Sestrin2(Sestrin2)质粒,通过ELISA检测cTnT水平、TNF-α,IL-6水平,MDA及ROS水平;通过RT-PCR检测Sestrin2 mRNA水平;通过蛋白质免疫印迹法测定Sestrin2表达水平,AMPK活化及表达水平。(4)在调控Sestrin2表达的基础上,激活或抑制AMPK活性,通过ELISA检测cTnT水平,TNF-α,IL-6水平,MDA及ROS水平;通过RT-PCR检测Sestrin2 mRNA水平;通过蛋白质免疫印迹法测定Sestrin2表达水平,AMPK活化及表达水平,mTOR的活性及表达水平,p70S6K活化及表达水平,探索Sestrin2-AMPK-mTOR信号通路在脓毒症心肌损伤中的作用。结果:(1)成功构建脓毒症心肌损伤大鼠模型。心肌细胞HE染色后在光学显微镜下可观察到心肌纤维破裂,间质水肿和炎性细胞浸润的现象。血清中的cTnT,CK,CK-MB,NT-proBNP和心肌组织中的MDA,ROS水平均随时间延长而增加;血清中TNF-α和IL-6显著增加,并在6小时达到峰值;心肌组织中Sestrin2和p-AMPK的水平显著升高,p70S6K的水平显著下降。(2)H9C2心肌细胞的细胞活性随LPS孵育的浓度和时间增加而降低,其中50μg/ml LPS处理后的心肌细胞的细胞活性最低;LPS 上调 H9C2 心肌细胞的 cTnT,TNF-α,IL-6,MDA 及 ROS 水平;LPS 上调 Sestrin2表达水平和AMPK活化及表达水平,下调mTOR的活性及表达水平和p70S6K活化及表达水平。(3)干扰Sestrin2增加LPS的细胞毒性,进一步升高cTnT,TNF-α,IL-6,MDA和ROS水平,抑制AMPK激活表达;过表达Sestrin2减轻LPS细胞毒性,降低了 cTnT,TNF-α,IL-6,MDA和ROS水平,上调AMPK激活表达。(4)给予AMPK激活剂后可显著降低LPS及干扰Sestrin2的细胞毒性,并下调mTOR及p70S6K活化表达;而给予AMPK抑制剂后可加重LPS的细胞毒性,并可逆转过表达Sestrin2对细胞的保护作用,上调mTOR及p70S6K活化表达。结论:Sestrin2通过激活AMPK信号负反馈调节mTOR减轻炎症和氧化应激反应,对脓毒症心肌损伤起保护作用。
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