紫玉米提取物通过调控AMPK/SIRT1/p53通路拮抗阿霉素诱导的心肌细胞毒性机制研究

本研究揭示紫玉米提取物（RED）通过拮抗阿霉素（Doxo）诱导的AMPK活化及p53乙酰化，显著减轻心肌细胞凋亡和DNA损伤。其核心机制涉及FGF21/AMPK/SIRT1/p53信号轴调控，为化疗相关性心脏毒性的膳食干预提供了新策略。

　　

1. 引言

阿霉素（Doxorubicin, Doxo）作为广谱蒽环类化疗药物，其临床应用受限于剂量依赖性的不可逆心脏毒性，可导致进行性心肌病和充血性心力衰竭。花青素（Anthocyanins, ACNs）因其抗氧化和抗炎特性被公认具有心脏保护作用。富含花青素的紫玉米提取物（RED）主要含矢车菊素-3-葡萄糖苷（Cyanidin 3-glucoside, C3G）及其乙酰化衍生物，前期研究证实其能减轻小鼠模型中Doxo诱导的心脏毒性。本研究旨在揭示RED通过成纤维细胞生长因子21/AMP活化蛋白 kinase/沉默调节蛋白1（FGF21/AMPK/SIRT1）/p53通路调控心肌保护作用的分子机制。

2. 材料与方法

使用从B1 Pl1紫玉米穗轴中提取的RED（含31.25 mg/g ACNs）。采用小鼠HL-1心肌细胞系及原代心肌细胞模型，通过MTT法检测细胞活力，流式细胞术分析细胞凋亡（Annexin V/PI染色）和线粒体膜电位（TMRE染色）。彗星实验评估DNA损伤，Western blot分析蛋白表达及乙酰化水平，qPCR检测基因表达。通过siRNA沉默Fgf21、Sirt1和Top2β基因，采用RADAR assay检测Top2β-DNA共价复合物，ELISA测定FGF21分泌水平，并检测NAD⁺/NADH比值。

3. 结果

3.1. RED保护心肌细胞抵抗Doxo诱导的细胞死亡

RED联合处理显著提高HL-1细胞存活率，降低Doxo诱导的caspase-3剪切和细胞凋亡比例。线粒体膜电位检测显示RED有效维持线粒体功能。RED下调Doxo诱导的p53、Puma和p21基因表达，减轻DNA损伤指数，并抑制NRF2和HO-1的转录激活，表明RED通过减轻氧化应激和DNA损伤抑制细胞凋亡。

3.2. RED阻止Doxo诱导的AMPK活化

Doxo处理上调Fgf21及其受体Klb基因表达，但未影响FGF21蛋白分泌水平。Doxo促进AMPK在Thr172位点的磷酸化激活，而RED联合处理使AMPK活性恢复至基线水平，提示RED通过调控AMPK磷酸化状态发挥保护作用。

3.3. Doxo和RED对SIRT1及p53的影响

Doxo上调Sirt1基因表达但不影响其蛋白水平，SIRT1定位于胞质且处理组间无核转位。Doxo提高NAD⁺/NADH比值，激活SIRT1并促进p53在Lys379位点的去乙酰化。相反，RED处理增加p53乙酰化水平，乙酰化p53主要分布于胞质，伴随Puma和p21转录下调，表明RED通过维持p53乙酰化状态抑制其转录活性。

3.4. Fgf21和Sirt1沉默验证

沉默Fgf21降低AMPK磷酸化和caspase-3活化，并减弱p21和Puma表达。沉默Sirt1增加p53乙酰化，部分降低AMPK活性和凋亡信号。RED在沉默模型中仍表现出协同保护效应，证实其作用不完全依赖SIRT1。

3.5. C3G在原代心肌细胞中的作用

C3G（80 μM）预处理显著降低Doxo诱导的ROS积累，提高细胞存活率，并增加p53乙酰化水平，验证了RED中主要成分C3G的心脏保护作用。

3.6. Doxo和RED对Top2β的影响

RADAR assay显示Doxo稳定Top2β-DNA共价复合物，而RED处理减少该复合物形成。Top2β去连环化实验证实RED维持Top2β酶活性。沉默Top2β减轻DNA损伤并下调p53通路基因表达，但意外上调Fgf21转录，提示复杂反馈调控机制。

4. 讨论

本研究阐明RED通过多重机制拮抗Doxo心脏毒性：①抑制AMPK过度活化，调控NAD⁺/NADH比值和SIRT1活性；②增加p53乙酰化并抑制其核转录功能，降低促凋亡基因表达；③减轻氧化应激和DNA损伤；④维持Top2β功能完整性。值得注意的是，p53乙酰化在心肌细胞中可能发挥与传统肿瘤细胞相反的抗凋亡作用，这为靶向p53修饰的心脏保护策略提供了新视角。

5. 结论

紫玉米提取物RED通过调控AMPK/SIRT1/p53信号轴，抑制Doxo诱导的心肌细胞凋亡和DNA损伤，其活性成分C3G在原代细胞中验证了关键保护效应。该研究为开发基于膳食花青素的化疗心脏毒性防护剂提供了坚实的实验依据和理论框架。