基于NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡探讨复心汤对慢性心力衰竭的作用及机制研究

来源 :山东中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Willy_Liang
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目的:1.临床研究:观察复心汤对阳虚水泛证慢性心衰患者心脏超声指标和血清N-末端脑钠肽前体(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide,NT-pro BNP)水平的变化,观察复心汤对心衰患者的美国纽约心脏病协会(NYHA)分级、堪萨斯心肌病调查问卷总评分(Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire overall summary score,KCCQ-OSS)和中医证候积分等的影响,观察复心汤对心衰患者的外周血单个核细胞核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)的表达的影响。研究复心汤对慢性心衰阳虚水泛证患者的临床疗效,并初步探讨其作用机制。2.实验研究:观察复心汤对慢性心衰小鼠心脏超声指标、血清脑钠肽(BNP)水平以及心肌病理形态的影响,观察复心汤对慢性心衰小鼠NLRP3炎症小体介导的心肌细胞的焦亡的影响;观察复心汤对阿霉素诱导的H9c2心肌细胞损伤和NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡的影响,并应用NLRP3激活剂和NLRP3过表达进一步探究复心汤治疗慢性心衰的作用机制,为复心汤治疗慢性心衰的临床实践提供更可靠的理论支持。方法:1.临床研究:复心汤对慢性心衰阳虚水泛证患者的临床研究将健康体检者作为健康对照组,收集符合纳入标准的慢性心衰阳虚水泛证患者分为常规治疗组和复心汤治疗组,常规治疗组采用西药常规治疗方案,复心汤治疗组是在西药常规治疗方案加用复心汤。观察治疗前后NT-pro BNP、心脏超声指标、NYHA心功能分级变化及疗效、KCCQ-OSS评分和中医证候积分及疗效变化。免疫印迹法(Western blot)检测治疗前后外周血单个核细胞NLRP3蛋白的表达。2.实验研究:实验一:复心汤对慢性心衰小鼠的药效学研究在体内,采用C57BL/6J小鼠注射阿霉素的方式构建慢性心衰模型。造模成功后,分别给予复心汤和卡托普利灌胃4周。观察小鼠的一般情况;计算小鼠心体比值(HW/BW);观察小鼠心脏超声指标的变化;苏木精-伊红染色观察心脏炎性细胞浸润情况和组织形态改变;Masson染色观察心肌纤维化情况;酶联免疫吸附试验(Enzyme Linked Immuno Sorbed Assay,ELISA)法检测小鼠血清BNP水平、单核细胞趋化蛋白1((monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)和C反应蛋白(c-reactive protein,CRP)的变化。研究复心汤对慢性心力衰竭阳虚水泛证小鼠心功能、心肌组织形态、心肌纤维化和炎症因子的影响。实验二:复心汤对慢性心衰小鼠NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡的影响慢性心衰小鼠模型构建和给药方法同实验一。采用脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(Td T-mediated d UTP-biotin nick end labeling,TUNEL)染色检测心肌细胞DNA损伤情况;免疫组织化学染色检测心肌组织NLRP3蛋白的表达;ELISA法检测小鼠血清乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)水平;q PCR检测NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase-recruitment domain,ASC)、半胱氨酸蛋白酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase,caspase-1)m RNA的表达;Western blot检测NLRP3、ASC、caspase-1、白介素-18(Interleukin 18,IL-18)、白介素-1β(Interleukin 1β,IL-1β)、消皮素D(Gasdermin D,GSDMD)蛋白的表达。观察复心汤对慢性心衰小鼠NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡的影响。实验三:复心汤含药血清对阿霉素诱导的H9c2心肌细胞损伤和焦亡的影响在体外,应用阿霉素刺激H9c2心肌细胞模拟心肌细胞损伤模型,进一步探究复心汤治疗慢性心衰的疗效和作用机制。根据细胞增殖与毒性检测(Cell Counting Kit-8,CCK8)测定细胞存活率和比色法检测细胞上清液LDH含量筛选出复心汤含药血清剂量。观察细胞存活率、上清液LDH含量和光镜下心肌细胞形态,可以反映复心汤含药血清对H9c2心肌细胞损伤的影响;ELISA法检测H9c2细胞上清液IL-18和IL-1β的含量,免疫荧光染色检测心肌细胞NLRP3、caspase-1蛋白表达,Western blot检测心肌细胞NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18、IL-1β、GSDMD蛋白的表达,可以探究复心汤含药血清对阿霉素诱导的H9c2心肌细胞焦亡的影响。实验四:复心汤含药血清减轻阿霉素诱导的H9c2心肌细胞损伤和焦亡的机理研究本研究采用NLRP3激活剂尼日利亚菌素钠盐和NLRP3过表达刺激H9c2心肌细胞,通过体外实验进一步探究复心汤对阿霉素诱导的H9c2心肌细胞损伤和心肌细胞焦亡的机理。根据CCK8检测细胞存活率和比色法检测细胞上清液LDH含量筛选出NLRP3激活剂最佳剂量。如同实验三检测方法,应用CCK8检测细胞存活率,比色法检测细胞上清液LDH含量,光镜下观察心肌细胞形态,上述检测指标可以反映NLRP3激活剂刺激下复心汤对H9c2心肌细胞损伤的影响;ELISA法检测H9c2细胞上清液IL-18和IL-1β的含量,免疫荧光染色检测心肌细胞NLRP3、caspase-1蛋白表达,Western blot检测心肌细胞NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18、IL-1β、GSDMD蛋白的表达,上述指标可以反映NLRP3激活剂和NLRP3过表达处理下复心汤对阿霉素诱导的H9c2心肌细胞焦亡的影响。结果:1.临床研究:复心汤对慢性心衰阳虚水泛证患者的临床研究复心汤可改善慢性心衰阳虚水泛证患者心功能和心肌重构,包括升高左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)和左室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,LVFS),缩小左室舒张末期内径(left ventricular end diastolic diameter,LVEDD)和左室收缩末期内径(left ventricular end systolic diameter,LVESD),降低血清NT-pro BNP的水平,NYHA心功能分级出现提升到I级或者改善2级以上,疗效优于常规治疗组(P<0.05);复心汤改善了慢性心衰患者的心衰症状,提高生活质量,包括KCCQ-OSS生活质量评分升高,心悸、胸闷、气短、喘促、颜肢浮肿或腹部水肿等心衰阳虚水泛证表现好转,中医证候积分降低,疗效优于常规治疗组(P<0.05);复心汤使心衰患者外周血单个核细胞NLRP3蛋白表达降低,疗效优于常规治疗组(P<0.05)。2.实验研究:实验一:复心汤对慢性心衰小鼠的药效学研究复心汤能够改善心衰小鼠一般状况和存活率,降低了小鼠HW/BW;复心汤可改善小鼠心脏超声指标,包括升高LVEF和LVFS,降低LVEDD和LVESD(P<0.05);复心汤降低了小鼠血清BNP的水平(P<0.05);复心汤使心肌病理形态改善,表现在心肌纤维排列紊乱、心肌纤维肿胀或缺失、心肌细胞水肿、肥大、变性、坏死和胞浆空泡化以及炎性细胞浸润等方面均有不同程度的改善(P<0.05);复心汤减轻了胶原纤维的增生(P<0.05);复心汤降低了小鼠血清MCP-1和CRP的含量(P<0.05)。实验二:复心汤对慢性心衰小鼠NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡的影响复心汤可减少慢性心衰小鼠心肌组织TUNEL阳性细胞(P<0.05);降低血清LDH水平(P<0.05);降低心肌组织NLRP3、ASC、caspase-1 m RNA水平和NLRP3、ASC、caspase-1、Cleaved caspase-1、Pro-IL-18、Pro-IL-1β、Cleaved IL-18、Cleaved IL-1β、GSDMD、GSDMD-NT焦亡相关蛋白表达(P<0.05),且在抑制NLRP3、ASC以及caspase-1、IL-18、IL-1β、GSDMD蛋白的前体表达方面,优于卡托普利(P<0.05)。实验三:复心汤含药血清对阿霉素诱导的H9c2心肌细胞损伤和焦亡的影响复心汤含药血清可以改善H9c2细胞活力,LDH释放明显下降,细胞形态改变,尤其是高剂量复心汤含药血清改善效果明显(P<0.05),提示复心汤含药血清能够减轻阿霉素引起的H9c2心肌细胞损伤。免疫荧光显示复心汤能够降低H9c2心肌细胞NLRP3、caspase-1表达(P<0.05);Western blot显示复心汤降低了NLRP3、ASC、caspase-1、Cleaved-caspase-1、Pro-IL-18、Cleaved IL-18、Pro-IL-1β、Cleaved IL-1β、Pro-GSDMD、GSDMD-NT蛋白表达(P<0.05);ELISA显示复心汤减少了IL-18、IL-1β炎症因子分泌(P<0.05);特别是中、高剂量复心汤含药血清以上结果改善明显。实验四:复心汤含药血清减轻阿霉素诱导的H9c2心肌细胞损伤和焦亡的机理研究NLRP3激活剂逆转了复心汤含药血清提高心肌细胞存活率和降低LDH水平的作用(P<0.05),逆转了复心汤含药血清改善心肌细胞形态的作用(P<0.05);NLRP3激活剂逆转了复心汤含药血清降低上清液IL-18、IL-1β炎症因子的表达和心肌细胞NLRP3、ASC、caspase-1、Cleaved-caspase-1、Pro-IL-18、Cleaved IL-18、Pro-IL-1β、Cleaved IL-1β、Pro-GSDMD、GSDMD-NT蛋白的表达(P<0.05);同样,NLRP3过表达逆转了复心汤含药血清降低NLRP3炎症小体介导的焦亡相关蛋白的表达(P<0.05)。结论:1.临床研究证实:复心汤能够降低慢性心衰阳虚水泛证患者NT-pro BNP水平,提高LVEF,改善心功能,下调外周血单个核细胞NLRP3蛋白的表达,改善心衰症状,达到治疗慢性心力衰竭和减轻机体炎症反应的作用。2.实验研究证实:⑴通过阿霉素刺激C57BL/6J小鼠和H9c2心肌细胞可以构建慢性心力衰竭模型,并且能够通过激活NLRP3炎症小体信号通路诱发心肌细胞焦亡。⑵在体内,复心汤能够改善慢性心衰小鼠的炎症反应,提高心功能,改善心肌重构;在体外,复心汤含药血清能够保护H9c2心肌细胞,增强心肌细胞活力,改善细胞形态。⑶复心汤治疗慢性心力衰竭和对心肌细胞的保护作用,其机制与抑制NLRP3炎症小体介导的心肌细胞焦亡有关。⑷复心汤是通过抑制NLRP3炎症小体来减轻心肌细胞焦亡,具体机制是复心汤抑制NLRP3蛋白的表达,从而抑制NLRP3炎症小体的激活,下调caspase-1和GSDMD的表达和活化,降低促炎因子IL-18和IL-1β的表达,减轻心肌细胞焦亡和炎症反应,发挥保护心肌细胞和治疗心力衰竭的作用。
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