中药单体改善心肌缺血!1区TOP刊揭示山奈酚通过HDAC3介导的Nrf2信号通路减轻氧化应激对心肌缺血损伤的影响

学术   2024-11-07 17:47   浙江  


写在前面本期推荐的是由西安交通大学等研究团队合作近期发表于Journal of Advanced Research (IF11.4)的一篇文章,揭示山奈酚通过HDAC3介导的Nrf2信号通路减轻氧化应激对心肌缺血损伤的影响


期刊简介



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题目及作者信息    

摘要】(阅读原文为主

背景
山奈酚(KAE)是一种存在于多种植物中的类黄酮。最近的研究表明,高饮食摄入KAE与较低的心肌梗死风险相关。然而,KAE的心脏保护机制尚不清楚。
目的
探讨KAE对异丙肾上腺素(ISO)诱导大鼠和氯化钴(CoCl2)处理心肌细胞心脏损伤的影响及其机制。
研究设计
雄性大鼠经不同剂量KAE预处理14 d后,再注射ISO诱导心肌缺血损伤。同时通过CoCl2刺激大鼠H9c2心肌细胞建立心肌细胞损伤模型。
结果
作者发现KAE预处理能显著减轻ISO诱导的大鼠心肌损伤,改善心功能。此外,KAE还通过降低丙二醛浓度、增加超氧化物歧化酶活性,保护心肌线粒体结构,降低心肌缺血大鼠的氧化应激。KAE还通过抑制氧化应激来减轻CoCl2诱导的H9c2心肌细胞损伤。探究其作用机制,发现KAE在ISO诱导大鼠和CoCl2刺激心肌细胞中下调HDAC3表达,上调Nrf2表达。用HDAC3选择性抑制剂RGFP966孵育心肌细胞,增强KAE的保护作用,降低氧化应激。与KAE治疗组相比,腺病毒过表达HDAC3可减弱KAE对氧化应激的影响。HDAC3也能调节心肌细胞中Nrf2的表达;但抑制Nrf2降低了KAE对CoCl2诱导心肌细胞ROS生成的影响。免疫沉淀实验显示HDAC3在心肌细胞中与Nrf2相互作用。进一步研究发现,与KAE治疗组相比,KAE使Nrf2乙酰化水平升高,而HDAC3过表达使Nrf2乙酰化水平降低。
结论

KAE通过HDAC3介导的Nrf2信号通路减少心肌细胞氧化应激,从而改善心脏损伤

图文摘要

前言  

山奈酚(KAE)是一种天然类黄酮,主要来源于山奈属高良姜的根茎,也存在于西兰花、西红柿、草莓、葡萄和豆类等食用植物中。流行病学数据表明,食用含有KAE的食物可以预防心肌疾病,降低急性心肌梗死的风险。然而,KAE的心脏保护机制尚不清楚。

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)是一组催化靶蛋白去乙酰化的酶,影响许多生物过程。最近的一项研究表明,HDAC3在心脏损伤时在心肌中被显著激活,并加重心脏损伤,且HDAC3特异性敲低可减轻糖尿病心肌缺血再灌注损伤。Nrf2能够促进抗氧化和解毒酶的活性,以防止活性氧和毒性代谢物的积累。多项研究表明Nrf2通过减少氧化剂生成来保护心脏免受损伤。此外,HDAC3能够调节NF-κB来抑制Nrf2转录活性,从而加重心肌梗死的组织损伤。KAE能够显著抑制HDACs,且对HDAC3的特异性抑制率约为45%,但很少有研究人员提出KAE的心脏保护作用是通过HDAC3及其潜在机制介导的。

在本研究中,我们确定了KAE在ISO诱导的大鼠和氯化钴(CoCl2)孵育后大鼠心肌细胞中的心脏损伤和氧化应激中的作用。同时我们对KAE治疗心肌损伤是否通过HDAC3/Nrf2信号通路进行探究。

结果部分

1.KAE可减轻ISO诱导的大鼠心肌缺血损伤

2.KAE改善心肌缺血大鼠心功能

3.KAE降低心肌缺血大鼠氧化应激

4.KAE通过抑制氧化应激保护心肌细胞免受CoCl2诱导的损伤

5.KAE通过抑制HDAC3减轻心肌损伤和氧化应激

6.KAE通过HDAC3介导的Nrf2信号通路减轻氧化应激对心肌缺血损伤的影响

结论与讨论
     心脏疾病已成为全球性的主要临床问题。确定膳食生物活性成分是目前科学研究的主要途径,也可能导致发现预防和治疗心脏病的新药。KAE是一种黄酮类化合物,存在于许多膳食植物中。在本研究中,作者发现KAE减轻了ISO诱导的大鼠心脏损伤,减少了血清中心肌损伤标志物的释放。近年来,iNOS在心肌梗死中的作用越来越受到关注。作者发现ISO大鼠心肌iNOS显著升高,而KAE预处理降低了iNOS的mRNA水平。本研究通过超声心动图和心电图分析也证实了KAE预处理对大鼠心功能的改善,显示LVEF和LVFS增加,LVESD、LVEDD和ST段降低。同时研究结果还表明,KAE预处理能够显著提高CoCl2诱导心肌细胞的细胞活力,降低LDH水平。上述结果提示KAE对心肌损伤具有保护作用。

氧化应激是心脏损伤的主要病理原因。研究发现KAE能够降低ISO诱导的心肌损伤大鼠的MDA水平,增加了SOD活性,CoCl2诱导的心肌细胞也是如此。同时发现KAE降低了CoCl2诱导的心肌细胞ROS的产生。线粒体被认为是细胞内生成ROS的主要来源。目前的研究表明,与没有KAE的ISO处理大鼠相比,KAE可以保护心肌线粒体结构免受过量ROS的损害。因此,作者的研究结果进一步支持了KAE通过去除ROS、增强抗氧化防御系统和减少心肌氧化应激来预防心功能障碍的假设。

越来越多的研究表明,HDAC3过表达可促进心脏缺血再灌注损伤,而抑制HDAC3可减轻心脏损伤和心脏重构。流行病学研究表明,具有抗氧化特性的生物活性膳食成分可以保护心脏组织免受氧化应激损伤。研究发现从食用植物中提取的KAE可以下调ISO诱导的大鼠心肌损伤和CoCl2诱导的心肌细胞损伤中HDAC3的表达。同时与KAE和CoCl2共处理组相比,HDAC3选择性抑制剂RGFP966可有效提高SOD活性,降低ROS生成和MDA水平。RGFP966通过提高细胞活力和降低LDH分泌来增强KAE对心肌细胞的保护作用。相反,HDAC3过表达通过增加ROS的生成,减轻了KAE对心肌细胞的保护作用。因此,我们认为KAE通过抑制HDAC3减轻心肌缺血损伤和氧化应激。

有报道称HDAC3可抑制Nrf2转录活性和抗氧化酶的表达,加重心肌梗死的损伤。Nrf2是抗氧化反应的关键调节因子,在不同细胞类型中均有表达,在体内维持较低的细胞内ROS水平。作者研究发现KAE预处理上调了Nrf2在ISO诱导大鼠和CoCl2刺激心肌细胞中的表达。进一步研究发现,与KAE治疗组相比,HDAC3抑制增强了KAE对Nrf2表达的影响,而HDAC3过表达则降低了Nrf2在H9c2细胞中的表达。免疫沉淀实验显示HDAC3在心肌细胞中与Nrf2相互作用,与KAE治疗组相比,HDAC3过表达降低了Nrf2的乙酰化。综上所述,KAE通过HDAC3介导的Nrf2信号通路改善心肌缺血损伤。

综上所述,KAE可减轻大鼠心肌缺血损伤,改善心功能。且KAE对大鼠心肌缺血模型和CoCl2诱导的心肌细胞具有抗氧化作用。此外,KAE通过HDAC3介导的Nrf2信号通路减少氧化应激,从而减轻心肌缺血损伤。这些结果为KAE在预防和治疗心脏病中的有益作用的机制提供了新的见解。


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