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目的:
1.观察成纤维细胞生长因子-21(rhFGF-21)对H9c2心肌细胞I/RI的保护作用。
2.验证rhFGF-21通过抗细胞凋亡发挥保护H9c2细胞作用。
3.验证rhFGF-21通过抗氧化应激、抗炎发挥保护H9c2细胞作用。
4.验证rhFGF-21通过Akt/GSK-3β发挥保护H9c2细胞作用。
5.运用蛋白质组学探索rhFGF-21保护I/RI更多可能的药理作用机制。
6.验证rhFGF-21通过改善细胞能量代谢发挥H9c2细胞保护作用。
方法:
1.在模型Ⅰ、Ⅱ的基础上给予梯度浓度的rhFGF-21处理,之后CCK-8法测定各组相对存活率。
2.在模型Ⅱ的基础上给予梯度浓度的rhFGF-21处理,之后用Hoechst33258荧光染料对细胞核染色,观察细胞核改变;用Stains-All染料对细胞进行着色,观察细胞形态变化;用Western-Blot方法检测各组中Caspase-3蛋白表达量的改变。
3.在模型Ⅱ的基础上给予梯度浓度的rhFGF-21处理,之后采用DHE荧光探针检测细胞内超氧阴离子,Western Blot检测炎症因子TNF-α、PAI-1表达量。用qPCR检测模型Ⅰ组、Ⅱ组中H9c2细胞内rhFGF-21表达情况。CCK-8法检测rhFGF-21对H2O2处理H9c2细胞的保护情况。
4.在模型Ⅱ的基础上给予梯度浓度的rhFGF-21处理,之后收取细胞裂解液,用Western Blot检测pAkt、pGSK-3β的表达情况;用选择性Akt抑制剂API-2干扰Akt磷酸化,观察其对rhFGF-21保护作用的影响。
5.在模型Ⅱ的基础上给予梯度浓度的rhFGF-21处理,之后收取细胞裂解液,经前处理后使用2D-GE技术分离蛋白质,应用2D-Master软件分析差异斑点,对差异显著的蛋白斑点进行质谱鉴定,归类分析。
6.对于蛋白质组学分析出ATP合酶在rhFGF-21作用下发生了改变,考虑到rhFGF-21可能是对于细胞能量代谢进行了干预,因此我们进一步对各组能荷变化行实验论证。
结果:
1.在细胞活性检测实验中,CCK-8检测显示,在模型Ⅰ组与模型Ⅱ组中,rhFGF-21处理组对比模型组细胞存活率均有显著增加(P<0.05),且呈现量效关系。小剂量多次给药实验发现,量效关系的表象是由于rhFGF-21半衰期短(降解)造成的,而rhFGF-21保护作用实质上是时间依赖性效应,即一段时间内保持rhFGF-21低浓度稳定即可发挥保护作用。同时rhFGF-21各种剂量均不具有促H9c2细胞增殖作用(P>0.05),极高剂量(>4μg/ml)可诱发细胞凋亡。
2.抗凋亡相关实验中,rhFGF-21可明显抑制IR诱导的细胞形态变化;亦可减少凋亡引发的细胞核碎裂(P<0.05);凋亡信号特异性蛋白Caspase-3在模型组中断裂激活的量显著升高,而给予rhFGF-21处理后激活减少(P<0.05)。
3.抗氧化应激相关实验中,rhFGF-21处理组中的超氧阴离子含量明显少于模型组。在H2O2模拟氧化应激损伤实验中,rhFGF-21也表现出显著保护作用。此外,模型组中内源性的rhFGF-21表达随损伤的加剧而减少。
4.pAkt以及下游GSK-3β的磷酸化水平在I/RI时显著下降,rhFGF-21处理后其磷酸化水平得以恢复,而运用Akt抑制剂则可拮抗rhFGF-21的保护作用。
5.在蛋白质组学研究中,通过2D-Master软件对比分析找出了64个差异斑点,并对其中26个蛋白斑点进行了质谱鉴定。之后依据蛋白质在各组中的表达情况进行分类,重点讨论了I/RI和rhFGF-21相关性的蛋白质。
6.蛋白质组学研究发现,与模型组相比,rhFGF-21处理后ATP合酶活力明显恢复,因此对各组细胞能荷进行检测,发现rhFGF-21可显著恢复I/RI细胞的供能。
结论:
1.rhFGF-21可以显著提高IR处理的H9c2心肌细胞的存活率,且为时间依赖性作用。治疗剂量的rhFGF-21无促细胞增殖作用,极大剂量的rhFGF-21则抑制细胞存活。
2.rhFGF-21具有抗IR诱导的H9c2细胞凋亡作用,同时也抗氧化应激、抗炎作用,这些保护作用通过激活Akt/GSK信号通路实现。
3.rhFGF-21可以恢复细胞供能,从而发挥保护作用。心肌缺血再灌注损伤