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为探究红景天苷(SAL)对心肌梗死(MI)的作用机制,研究发现其可激活 MIF 通路改善心脏功能,为 MI 治疗提供新思路。
心肌梗死(MI),这一严重威胁人类健康的疾病,就像一颗隐藏在身体里的 “定时炸弹”,随时可能引爆,夺走人们的生命。当心肌细胞因持续缺血而大量死亡,心脏这个人体 “发动机” 的功能就会受到严重影响。尽管经皮冠状动脉介入、冠状动脉搭桥等治疗方法已广泛应用,但 MI 的高死亡率和高发病率依旧给社会带来了沉重的经济负担,患者在治疗后还可能面临缺血 - 再灌注损伤、冠状动脉再狭窄等并发症。因此,寻找抑制心肌细胞凋亡的新治疗策略迫在眉睫。
在这样的背景下,中南大学湘雅医学院的研究人员展开了一项意义重大的研究。他们聚焦于红景天苷(Salidroside,SAL),一种从红景天根中提取的主要活性成分,它因具有适应原特性,传统上被用于缓解高原反应,近年来在缺血性心脏病治疗方面展现出了潜力。研究人员旨在探索 SAL 对 MI 的治疗效果及作用机制,该研究成果发表在《Chinese Medicine》上。
为了深入探究,研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面,通过结扎冠状动脉左前降支建立 MI 小鼠模型,运用超声心动图评估心脏功能,借助 Masson 三色染色、TTC 染色、小麦胚芽凝集素染色、TUNEL 染色和透射电子显微镜等技术,分别对心肌纤维化、梗死面积、心肌细胞横截面积、细胞凋亡和线粒体形态进行检测。在细胞实验中,对心肌细胞(H9C2 细胞)进行氧 - 葡萄糖剥夺(OGD)处理,模拟缺血环境,利用 CCK - 8 法检测细胞活力,通过 Western blotting 检测蛋白表达,采用流式细胞术检测细胞凋亡,运用定量实时 PCR 分析线粒体 DNA(mtDNA)与核 DNA(nucDNA)的比例。此外,还利用分子对接、分子动力学模拟和表面等离子共振(SPR)等技术,研究 SAL 与巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)的相互作用。
研究结果主要如下:
- 红景天苷缓解心肌梗死模型小鼠的心脏功能障碍和心肌细胞凋亡:给 MI 手术小鼠口服低剂量(Sal - L,100mg/kg)或高剂量(Sal - H,200mg/kg)的 SAL 4 周后,超声心动图显示,Sal - L 和 Sal - H 组的射血分数和缩短分数相比对照组有所增加;Masson 三色染色表明 SAL 减少了 MI 组的纤维化面积;TTC 染色和 TUNEL 染色结果显示,术后 7 天,两个 SAL 组的梗死面积和 TUNEL 阳性细胞数量均减少;术后 28 天,SAL 给药使 MI 模型小鼠心肌纤维的横截面积显著减小,同时凋亡标记物 Bcl - 2 水平升高,Bax 和 cleaved caspase 3 水平降低。这表明两种剂量的 SAL 均能改善 MI 后的心肌细胞凋亡、结构和功能,且 Sal - H 在某些方面的治疗效果更佳。
- 红景天苷激活 MIF 信号通路并减少心肌梗死模型小鼠的线粒体损伤:透射电子显微镜观察发现,SAL 减轻了 MI 导致的线粒体肿胀和嵴丢失;定量实时 PCR 和 ATP 含量检测显示,Sal 组的 mtDNA 表达和 ATP 含量高于对照组;Western blotting 和免疫荧光分析表明,SAL 上调了 MIF 的表达,且高浓度的 SAL 对 MIF 表达的促进作用更显著;进一步检测发现,高浓度 SAL 促进了 AMPK 磷酸化,并增加了与线粒体质量控制相关的蛋白水平。
- MIF 可能是红景天苷保护心肌的靶点:分子对接结果显示,SAL 与 MIF 之间存在多种相互作用,包括氢键、疏水作用和 π - π 堆叠作用,二者结合亲和力较强;分子动力学模拟进一步验证了这种结合的稳定性;SPR 检测得出 MIF 蛋白与 SAL 的亲和力常数(KD)为 1.188×10。
- 红景天苷上调 MIF 信号通路并减轻氧 - 葡萄糖剥夺诱导的心肌细胞凋亡:CCK - 8 实验表明,10、20 和 50μg/mL 的 SAL 对心肌细胞存活无影响,100μg/mL 的 SAL 则降低细胞活力。在 OGD 条件下,SAL 可提高细胞活力,上调 MIF 表达,抑制 Bax/Bcl - 2 和 cleaved caspase 3 的增加,减少细胞凋亡。
- MIF 对氧 - 葡萄糖剥夺诱导的心肌细胞凋亡和线粒体功能障碍的影响:OGD 抑制 MIF 表达,诱导心肌细胞凋亡,破坏线粒体稳态;重组 MIF(rMIF)处理可激活 MIF 蛋白,减轻心肌细胞凋亡,增强线粒体含量和 ATP 水平,提升线粒体质量控制;而转染 Mif siRNA 则产生相反的效果。
- 红景天苷通过 MIF 信号通路减轻氧 - 葡萄糖剥夺诱导的心肌细胞线粒体功能障碍和凋亡:沉默 MIF 可完全逆转 SAL 对 MIF 表达的增强作用,以及对 Bax/Bcl - 2、cleaved caspase 3、凋亡细胞比例、ATP 水平和线粒体含量的影响;rMIF 与 SAL 联合处理具有协同作用,SAL 通过激活 AMPK 和下游线粒体质量控制(MQC)发挥保护作用,而沉默 MIF 则抑制了这些作用。
综合研究结论和讨论部分,该研究发现 SAL 可减轻 MI 模型小鼠的心肌细胞凋亡,改善心脏功能障碍,其机制可能与激活 MIF 通路和促进下游线粒体质量控制有关。这一研究表明 SAL 有望成为临床治疗 MI 的潜在药物,为 MI 的治疗提供了新的视角和理论依据。不过,该研究也存在一定的局限性,如未在小鼠中敲除 MIF 基因进一步明确其作用,也未比较 SAL 单独干预与 SAL 联合运动干预的效果。未来还需要更多的研究来进一步完善对 SAL 治疗 MI 机制的理解,推动其在临床治疗中的应用。