薯蓣皂苷对阿霉素诱导心脏毒性的保护作用及分子机制研究

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目的:考察薯蓣皂苷(Dioscin)对阿霉素(Doxorubicin,DOX)诱导心脏毒性的保护作用,并探讨其可能的分子机制。方法:体外实验中,不同浓度薯蓣皂苷处理H9C2细胞不同时间后,加入5μM阿霉素处理24 h,MTT法检测细胞活力,观察细胞形态变化,免疫荧光染色检测细胞内ROS变化。体内实验中,70只雄性SD大鼠随机分为空白组、模型组(DOX)、薯蓣皂苷高剂量给药组(DOX+Dio 60 mg/kg)、中剂量给药组(DOX+Dio 30mg/kg)、低剂量给药组(DOX+Dio 15 mg/kg),灌胃给药7天后单次腹腔注射阿霉素15 mg/kg造模,再继续给予薯蓣皂苷7天,测定大鼠心电图(ECG),处死大鼠后进行组织病理学分析,检测血清肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)水平,组织丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)水平。分子机制研究中,采用mi RNA微阵列芯片技术筛选药物作用后大鼠心脏组织中差异表达的mi RNA,Real-time PCR法验证差异表达的mi RNA;采用生物信息学方法预测差异mi RNA的靶基因,双荧光素酶报告基因实验验证目的mi RNA与靶基因相互作用关系,进而采用Western blot、Real-time PCR、mimic基因过表达和免疫荧光等方法研究薯蓣皂苷抗DOX诱导心肌损伤的分子机制。结果:体外实验表明,薯蓣皂苷能显著改善阿霉素诱导的H9C2细胞损伤,降低细胞内ROS水平;体内实验表明,薯蓣皂苷能显著改善阿霉素引起大鼠心电图异常和心肌组织病理变化,显著降低血清CK、LDH水平和组织MDA水平,显著升高组织SOD、GSH和GSH-Px水平。mi RNA微阵列芯片研究发现空白组与模型组、模型组和薯蓣皂苷高剂量给药组两两相比,大鼠心肌组织中共有21个mi RNA的表达发生显著变化,其中15个表达上调,6个表达下调;依据文献和Real-time PCR验证结果,选择mi R-140-5p为目的mi RNA,经预测和双荧光素酶基因报告实验结果证明Nrf2和Sirt2是mi R-140-5p的靶基因。分子机制研究表明,薯蓣皂苷能显著下调mi R-140-5p表达,上调Nrf2、HO-1、NQO1、Gst、GCLM、Sirt2和FOXO3a蛋白表达,下调Keap1蛋白表达,减少细胞内ROS水平,mi R-140-5p mimic细胞转染实验证明薯蓣皂苷抗阿霉素诱导心脏毒性作用可能与其调控mi R-140-5p靶向Nrf2和Sirt2信号通路有关。结论:薯蓣皂苷具有较好的抗阿霉素诱导心脏毒性作用,这种作用可能是通过下调mi R-140-5p的表达,影响Nrf2和Sirt2信号通路来调控氧化应激实现的。mi R-140-5p/Nrf2和mi R-140-5p/Sirt2可能成为新的抗阿霉素心脏毒性药物作用靶点。
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