甘草甜素对CVB3诱导的急性病毒性心肌炎程序性坏死的作用研究

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背景:  病毒性心肌炎是一种心脏炎症性疾病,主要由柯萨奇B3病毒(Coxsackievirus B3,CVB3)诱导。程序性坏死是一种新发现的细胞死亡模式,同时具有细胞坏死和细胞凋亡的部分特点,受体相互作用蛋白 1 ( Receptor-interacting protein 1,RIP1 ) , 受 体 相 互 作 用 蛋 白 3 (Receptor-interacting protein 3,RIP3)以及混合谱系激酶结构域样蛋白(Mixed lineage kinase domain-like protein,MLKL)共同组成程序性坏死经典通路。大量研究表明程序性坏死参与炎症性疾病的发生发展,调节程序性坏死可成为多种炎症性疾病的治疗手段。然而,程序性坏死在急性病毒性心肌炎中的作用尚未被明确。甘草甜素目前已被证实对病毒性心肌炎起保护作用,但具体机制尚未完全阐明,其是否参与调节病毒性心肌炎中的程序性坏死过程亦未被研究。  目的:  1. 探讨程序性坏死是否参与CVB3诱导病毒性心肌炎的疾病过程。  2. 探讨使用RIP1抑制剂necrostatin-1抑制程序性坏死能否对病毒性心肌炎起保护作用。  3. 探讨甘草甜素在病毒性心肌炎中的保护作用是否与调控程序性坏死相关。  材料和方法:  在体实验  1.取60只BALB/C小鼠,随机分为模型组和正常对照组。模型组小鼠通过腹腔接种含5×105 pfu CVB3的病毒稀释液构建病毒性心肌炎动物模型,正常对照组小鼠注射同等剂量的细胞培养基。统计对照组和病毒组各10只小鼠7天生存率。同时,分别于病毒感染后1,3,5和7天, HE染色检测各组小鼠心肌组织炎症改变,荧光定量PCR检测心肌组织中炎症因子mRNA水平及CVB3的表达水平。免疫荧光和免疫印迹法检测程序性坏死相关蛋白:RIP1,RIP3,MLKL的表达。  2.取45只BALB/C小鼠,将小鼠随机分成3组:正常对照组,病毒性心肌炎组,necrostatin-1药物处理组。病毒性心肌炎组和necrostatin-1药物处理组小鼠腹腔接种含5×105 pfu CVB3病毒稀释液制作病毒性心肌炎模型,正常对照组小鼠注射同等剂量的细胞培养基。Necrostatin-1处理组小鼠每天腹腔注射含necrostatin-1的生理盐水溶液(4.5 mg/ kg)持续7天,其余两组小鼠每天给予等量生理盐水腹腔注射。病毒感染7天后用免疫印迹法检测心肌组织中程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL和HMGB1表达水平,PCR检测心肌组织中炎症因子IL-6、IL-1β和TNF-α水平,HE染色检测各组小鼠心肌组织炎症水平。  3.取45只BALB/C小鼠,将小鼠随机分成3组:正常对照组,病毒性心肌炎组, 甘草甜素处理组小鼠。甘草甜素处理组小鼠每天腹腔注射含甘草甜素的生理盐水溶液(100 mg/kg)连续7天,其余两组小鼠每天给予等量生理盐水腹腔注射。免疫印迹法检测心肌组织中程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL的表达水平和心肌组织中细胞因子HMGB1,IL-1β和TNF-α水平。  体外实验:  1.将小鼠心房肌细胞随机分为模型组和正常对照组。模型组细胞通过滴加CVB3的病毒稀释液感染构建病毒性心肌炎细胞模型,正常对照组心房肌细胞注射同等剂量的细胞培养基。分别于病毒感染后6h、12h、18h和24h,显微镜观察细胞形态改变并用免疫印迹法检测程序性坏死相关蛋白:RIP1、RIP3、MLKL表达。  2.将小鼠心房肌细胞随机分为正常对照组,病毒性心肌炎组,necrostatin-1药物处理组。病毒性心肌炎组和necrostatin-1药物处理组小鼠心房肌细胞通过滴加CVB3病毒稀释液来制作病毒性心肌炎细胞模型,正常对照组小鼠心房肌细胞滴加同等剂量的细胞培养基。通过PI荧光染色评估病毒感染后心肌细胞坏死和凋亡改变情况。免疫印迹法检测心肌组织中程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL蛋白及细胞因子HMGB1,IL-1β和TNF-α表达水平。  3.将小鼠心房肌细胞随机分为正常对照组,病毒性心肌炎组,甘草甜素药物处理组。病毒性心肌炎组和甘草甜素药物处理组小鼠心房肌细胞通过滴加CVB3病毒稀释液来制作病毒性心肌炎细胞模型,正常对照组小鼠心房肌细胞滴加同等剂量的细胞培养基。免疫印迹法检测心房肌细胞中程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL和HMGB1蛋白的表达。通过PRC检测细胞TNF-α和IL-1βmRNA的含量。  结果:  在体实验:  1.CVB3病毒感染后7天内, 病毒性心肌炎组小鼠存活率较对照组显著降低(60%vs 100%, P<0.05),病毒性心肌炎组病毒RNA含量及炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表达较对照组显著增加(p<0.05),HE染色提示病毒性心肌炎组炎症细胞浸润显著增加,病毒性心肌炎组程序性坏死相关蛋白表达较正常组明显升高,且伴随感染时间延长而逐渐升高。  2.在CVB3病毒感染的第7天,Necrostatin-1药物处理组程序性序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL较病毒性心肌炎组明显下调,心肌病理损伤和炎症因子(HMGB1,IL-1β和TNF-α)表达较病毒性心肌炎组亦明显降低。  3.在CVB3病毒感染的第7天,甘草甜素处理组炎症因子(HMGB1,IL-1β和TNF-α)较病毒性心肌炎组明显下降,同时程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL较病毒性心肌炎组亦被明显抑制。  体外实验:  1.与对照组相比,病毒感染后小鼠心肌细胞中 RIP1、 RIP3和 MLKL蛋白表达量随着感染时间的延长而不断增加,蛋白表达量在病毒感染后第24h达到最大(P<0.05)。  2.CVB3感染后的小鼠心房肌细胞出现细胞皱缩改变,且荧光显微镜观察提示细胞凋亡和坏死的荧光强度明显增加。给予RIP1特异性抑制剂necrostatin-1处理后,细胞凋亡和坏死荧光强度较模型组显著下调。同时,necrostatin-1处理组小鼠心房肌细胞内程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3和MLKL蛋白以及细胞因子HMGB1、IL-1β和TNF-α的表达较模型组显著下调。  3.甘草甜素处理组小鼠心房肌细胞程序性坏死相关蛋白RIP1、RIP3、MLKL和HMGB1蛋白的表达较模型组显著下调。PCR检测提示:TNF-α和IL-1β的mRNA含量在甘草甜素处理组较模型组明显下调。  结论:  该研究表明在病毒性心肌炎的动物模型和细胞模型中,伴随着急性期内病毒感染时间的延长,程序性坏死蛋白表达逐渐上调,抑制程序性坏死可明显减少心肌细胞的炎症损伤。从而阐明程序性坏死参与病毒性心肌炎急性损伤过程。甘草甜素处理后可以显著抑制病毒性心肌炎程序性坏死,同时减少程序性坏死诱导的炎症因子的释放,推测甘草甜素可通过抑制程序性坏死过程降低CVB3病毒对心肌细胞的损害作用。
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