هنا ، نقدم بروتوكولا لتقييم التأثيرات الوقائية للقلب لإشارات NRG1 / ErbB4 في نموذج الفئران لإصابة نقص التروية وإعادة التروية من خلال تقييم الإجهاد التأكسدي ومسارات إشارات موت الخلايا المبرمج.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة بحثية
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم بروتوكولا لتقييم التأثيرات الوقائية للقلب لإشارات NRG1 / ErbB4 في نموذج الفئران لإصابة نقص التروية وإعادة التروية من خلال تقييم الإجهاد التأكسدي ومسارات إشارات موت الخلايا المبرمج.
تستمر إصابة نقص تروية عضلة القلب (MIRI) كعائق كبير أمام إدارة أمراض القلب والأوعية الدموية. الفيزيولوجيا المرضية ل MIRI معقدة ، وتشمل الإجهاد التأكسدي ، والحمل الزائد للكالسيوم ، والالتهاب ، وموت الخلايا المبرمج. كان مسار إشارات NRG1 / ErbB4 متورطا في تعديل استجابات الإجهاد التأكسدي في القلب ، مما قد يقلل من الضرر الخلوي الناجم عن الجذور الحرة. تهدف هذه الدراسة إلى توضيح الآليات الجزيئية التي يمنح بها مسار NRG1 / ErbB4 الحماية في نموذج الفئران لإصابة نقص تروية عضلة القلب (MIRI). تم إنشاء نموذج MIRI للفئران ، والذي يضم 30 فأرا بالغا من ذكور Sprague-Dawley تم تعيينهم عشوائيا إلى خمس مجموعات: التحكم ، والعملية الوهمية ، و MIRI ، و NRG1 المؤتلف ، و AG1478. تم قياس تركيزات NRG1 في أنسجة القلب بواسطة ELISA ، بينما تم تقييم مستويات بروتين p-ErbB4 وإجمالي ErbB4 بواسطة اللطخة الغربية. تم تقييم مستويات موت الخلايا المبرمج لخلايا عضلة القلب وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) عن طريق قياس التدفق الخلوي. في مجموعة MIRI ، انخفضت مستويات NRG1 بشكل ملحوظ مقارنة بمجموعات التحكم والعمليات الوهمية (ص < 0.05). أدى العلاج المؤتلف NRG1 إلى زيادة ملحوظة في مستويات NRG1 في أنسجة القلب ، إلى جانب نسبة تعبير محسنة p-ErbB4 / ErbB4 (ص < 0.05). أظهرت مجموعة AG1478 مستويات أقل من NRG1 ونسبة منخفضة من p-ErbB4 / ErbB4 مقارنة بمجموعة NRG1 المؤتلفة (ص < 0.05). من حيث مستويات موت الخلايا المبرمج وأنواع الأكسجين التفاعلي ، أظهرت مجموعة MIRI معدلات أعلى بكثير من مجموعات التحكم والعمليات الوهمية (ص < 0.05). قلل العلاج المؤتلف NRG1 بشكل كبير من موت الخلايا المبرمج لخلايا عضلة القلب ومستويات ROS (ص < 0.05) ، بينما خفف AG1478 أيضا من هذه التأثيرات ، ولكن بدرجة أقل. يلعب مسار الإشارات NRG1 / ErbB4 دورا وقائيا محوريا في MIRI في الفئران. تعمل المكملات مع NRG1 الخارجية على رفع مستويات NRG1 في القلب بشكل فعال ، وتنشط مسار إشارات ErbB4 ، وتقلل من موت الخلايا المبرمج لخلايا عضلة القلب ، وتقلل من مستويات ROS ، وبالتالي تخفيف الضرر الناجم عن MIRI.
تمثل إصابة نقص تروية عضلة القلب (MIRI) تحديا خطيرا في إدارة أمراض القلب والأوعية الدموية1. على الرغم من أن استعادة تدفق الدم إلى عضلة القلب الإقفارية أمر ضروري لعلاج احتشاء عضلة القلب ، إلا أن إعادة التروية نفسها يمكن أن تؤدي إلى تفاقم تلف أنسجة القلب ، وبالتالي الحد من التأثير العلاجي. الآليات الكامنة وراء MIRI معقدة وتشمل العديد من العمليات الفيزيولوجية المرضية ، من بينها الإجهاد التأكسدي ، والحمل الزائد للكالسيوم ، والاستجابات الالتهابية ، وموت الخلايا المبرمج2،3،4.
يلعب عامل نمو الأعصاب 1 (NRG1) ومستقبله Erb-B2 مستقبلات التيروزين كيناز 4 (ERBB4) أدوارا محورية في فسيولوجيا القلب وعلم الأمراض. يتفاعل NRG1 ، وهو رابط خارج الخلية ، مع مستقبلات ErbB4 لتنشيط سلسلة من مسارات الإشارات التي تعتبر ضرورية لنمو القلب ، والحفاظ على السلامة الهيكلية ، والاستجابة لإصابات القلب5. تسلط الأدلة الناشئة الضوء على الدور الذي يلعبه مسار إشارات NRG1 / ErbB4 في أمراض القلب. في ظل ظروف نقص تروية عضلة القلب - إعادة التروية ، يمكن تغيير تعبير ووظيفة NRG16. أشارت الدراسات السابقة إلى أن NRG1 يعزز بقاء خلايا عضلة القلب ويمنع موت الخلايا المبرمج المفرط عن طريق تنشيط ErbB4. بالإضافة إلى ذلك ، قد ينظم مسار إشارات NRG1 / ErbB4 استجابة الإجهاد التأكسدي في القلب ويخفف من تلف الخلايا الناجم عن الجذور الحرة. لذلك ، فإن توضيح وظيفة مسار إشارات NRG1 / ErbB4 في MIRI أمر حيوي لفهم الأساس البيولوجي لهذه الإصابة وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة7،8.
تتكهن هذه الدراسة بأن مسار إشارات NRG1 / ErbB4 يلعب دورا وقائيا في MIRI. لذلك ، في هذه الدراسة ، تم إنشاء نموذج الفئران لنقص تروية عضلة القلب لإعادة تروية القلب للتحقيق بشكل منهجي في آلية مسار إشارات NRG1 / ErbB4 في MIRI. من خلال تنظيم تركيز NRG1 ومراقبة التغيرات في حالة تنشيط ErbB4 ، ومعدل موت الخلايا المبرمج لخلايا عضلة القلب ، ومستوى الإجهاد التأكسدي. تحاول هذه الدراسة الكشف عن الآلية الجزيئية التي يمارس بها مسار إشارات NRG1 / ErbB4 تأثيرا وقائيا في MIRI. تكمن حداثة هذه الدراسة في الكشف عن أهمية مسار إشارات NRG1 / ErbB4 في إصابة نقص تروية عضلة القلب وإعادة التروية ، وكذلك تقديم منظور جديد لاستراتيجيات علاج أمراض القلب بناء على هذا المسار.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التجارب
تم الحصول على ثلاثين فأرا بالغا من ذكور Sprague-Dawley (SD) ، تتراوح أعمارهم بين 8 أسابيع ووزنهم 180-200 جرام ، من بائع تجاري. تم إيواء هذه الفئران في ظل ظروف محددة خالية من مسببات الأمراض لمدة أسبوع واحد قبل التجارب. حصلت التجارب على موافقة اللجنة الأخلاقية لمستشفى نانبينغ الأول (رقم NPSY202208010).
النماذج الحيوانية لإصابة نقص تروية عضلة القلب وإعادة التروية
تم تخدير الفئران عن طريق الحقن داخل الصفاق من 3٪ بنتوباربيتال الصوديوم بجرعة 50 مجم / كغ. بعد التأكد من عدم وجود ردود أفعال ، تم وضع في وضع ضعيف ، وتم حلق مناطق الرقبة والصدر وتطهيرها بنسبة 75٪ من الإيثانول. تم إجراء شق عنق الرحم في خط الوسط (~ 2 سم) لكشف القصبة الهوائية ، يليه التنبيب الفموي باستخدام قسطرة 16 جم للحفاظ على سالكية مجرى الهواء أثناء الجراحة. بعد ذلك ، تم تشريح العضلة الصدرية الرئيسية اليسرى بعناية لفضح الفراغات الوربية الثالثة والرابعة. تم إجراء بضع الصدر عن طريق عمل شق بين هذه الفراغات ، وتم فتح التامور لكشف القلب بالكامل. للحث على نقص التروية ، تم ربط الشريان التاجي الأمامي الأيسر الهابط (LAD) باستخدام 8-0 خياطة النايلون. تم إدخال أنبوب بولي إيثيلين (PE-10) بين LAD والأربطة لتمكين الانسداد القابل للعكس. تم الحفاظ على نقص التروية لمدة 45 دقيقة ، وتم تأكيده بصريا من خلال ابيضاض عضلة القلب وتغييرات تخطيط القلب. بدأ إعادة التروية عن طريق تحرير الرباط ، مما يسمح باستئناف تدفق الدم لمدة 3 ساعات. تمت إزالة الربط بعد 45 دقيقة.
التجميع التجريبي
تم تقسيم الفئران بشكل عشوائي إلى خمس مجموعات (ن = 6 لكل مجموعة). (1) المجموعة الضابطة: تلقت الفئران رعاية قياسية دون أي تدخل جراحي أو علاج. (2) مجموعة عمليات الوهم: خضعت الفئران لبضع الصدر وخيوط الشريان التاجي الهابط الأمامي الأيسر (LAD) بدون ربط ، وتعمل كضوابط جراحية. (3) مجموعة MIRI: خضعت الفئران لتحريض إصابة نقص تروية عضلة القلب وإعادة التروية وتم إعطاؤها محلول ملحي طبيعي داخل المعدة كعنصر تحكم في السيارة. (4) مجموعة NRG1 المؤتلفة: تلقت الفئران حقنة في الوريد من NRG1 البشري المؤتلف (rh-NRG1) بجرعة 5 مجم / كجم ، قبل 30 دقيقة من بضع الصدر ، متبوعا بإجراء MIRI. (5) مجموعة AG1478: تم إعطاء الفئران rh-NRG1 في الوريد (5 مجم / كجم) جنبا إلى جنب مع AG1478 (20 مجم / كجم) ، مثبط كيناز مستقبلات ErbB ، قبل 30 دقيقة من بضع الصدر ، ثم خضعت لإجراء MIRI.
مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA)
تم القتل الرحيم للحيوانات عن طريق الحقن داخل الصفاق من الصوديوم البنتوباربيتال (150 مجم / كغ). تم جمع أنسجة القلب مباشرة بعد إعادة التروية وتجانسها على الجليد في حجم مناسب من PBS المثلج. ثم تم طرد المتجانسات عند 1200 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية لفصل المادة الطافية. تم قياس تركيز NRG1 في المادة الطافية باستخدام مجموعة NRG1 ELISA المتوفرة تجاريا ، باتباع تعليمات الشركة المصنعة بدقة. باختصار ، تمت إضافة عينات ومعايير إلى آبار ألواح ELISA ، واحتضانها في درجة حرارة الغرفة للوقت الموصى به ، تليها الغسيل وإضافة الأجسام المضادة للكشف. تم قياس الامتصاص عند الطول الموجي المحدد باستخدام قارئ صفيحة دقيقة ، وتم حساب مستويات NRG1 بناء على المنحنى القياسي. كان حجم العينة 100 ميكرولتر ، وكان تخفيف الجسم المضاد 1: 100 ، وتم ضبط الطول الموجي لقياس الامتصاص عند 450 نانومتر.
تحليل اللطخة الغربية
تم استئصال أنسجة القلب من الفئران المخدرة وشطفها في PBS المثلج لإزالة الدم المتبقي. لكل قلب ، تم وزن ما يقرب من 0.5 غرام من أنسجة البطين الأيسر ووضعها في 500 ميكرولتر من محلول تحلل RIPA المحضر حديثا. ثم تم تجانس الأنسجة على الجليد باستخدام مطحنة الأنسجة الميكانيكية حتى يتم تحللها بالكامل ، متبوعا بالحضانة على الجليد لمدة 30 دقيقة لضمان استخراج البروتين بالكامل. تم الطرد المركزي لليساتات عند 12,000 × جم لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية لإزالة الحطام. تم تحديد تركيزات البروتين باستخدام مجموعة فحص BCA. تم تحميل كميات متساوية من البروتين الكلي (على سبيل المثال ، 30 ميكروغرام لكل حارة) وفصلها بواسطة SDS-PAGE. ثم تم نقل البروتينات إلى أغشية فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) باستخدام نظام نقل رطب عند 100 فولت لمدة 90 دقيقة. تم حظر الأغشية بحليب جاف خالي الدسم بنسبة 5٪ في محلول ملحي مخزن بتريس مع 0.1٪ توين -20 (TBST) لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، تم تحضين الأغشية طوال الليل عند 4 درجات مئوية مع الأجسام المضادة الأولية ضد ErbB4 الفسفوري (p-ErbB4) وإجمالي ErbB4 ، كل منها مخفف 1: 1000. بعد الغسيل ، تم تحضين الأغشية بالأجسام المضادة الثانوية المترافقة ببيروكسيداز الفجل الحار (HRP) لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة. تم تصور نطاقات البروتين باستخدام ركيزة التلألؤ الكيميائي المحسن (ECL) وتم التقاطها باستخدام نظام تصوير هلامي. تم قياس كثافة النطاق باستخدام برنامج ImageJ ، وتم حساب نسبة p-ErbB4 إلى إجمالي ErbB4 لتقييم مستويات الفسفرة.
قياس التدفق الخلوي
تم تقييم موت الخلايا المبرمج للخلايا العضلية القلبية عن طريق قياس التدفق الخلوي. تم فرم أنسجة القلب جيدا وهضمها إنزيميا باستخدام مزيج من الكولاجيناز من النوع الثاني (1 مجم / مل) والبروتياز (على سبيل المثال ، التربسين ، 0.25٪) عند 37 درجة مئوية مع تحريك لطيف لمدة 20-30 دقيقة. تم إنهاء الهضم الأنزيمي بإضافة كمية متساوية من مصل الأبقار الجنينية (FBS). تم ترشيح تعليق الخلية من خلال شبكة نايلون 70 ميكرومتر وطرده عند 300 × جم لمدة 5 دقائق عند 4 درجات مئوية لجمع الخلايا. تم تعليق حبيبات الخلية في مخزن مؤقت ملزم ، ثم تم احتضانها باستخدام Annexin V-FITC ويوديد البروبيديوم (PI) وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. بعد الحضانة لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة في الظلام ، تم تحليل العينات على الفور عن طريق قياس التدفق الخلوي. تم تحديد الخلايا المبرمجة المبكرة على أنها إيجابية Annexin V وسلبية PI ، في حين أن الخلايا المبرمج أو الخلايا المبرمجة المتأخرة كانت إيجابية لكلتا العلامتين. تم قياس معدلات موت الخلايا المبرمج ومقارنتها بين المجموعات التجريبية. تتبنى استراتيجية البوابات إعداد بوابة متقاطعة / مستطيلة. عند إجراء الكشف على الجهاز ، تم تعيين البوابة المتقاطعة كخط منقط ، وتم تطبيق جميع المعلمات لضمان اتساق فحص البيانات. تم ضبط معدل التدفق وفقا لتركيز الخلية (يتم الحفاظ عليه عند 1000 خلية / ثانية) ، ويمكن أن يؤدي تحميل العينة منخفض السرعة إلى تجنب انسداد الفوهة.
الكشف عن مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)
تم عزل خلايا عضلة القلب من أنسجة القلب ، تليها الطرد المركزي عند 300 × جم لمدة 5 دقائق والغسيل مرتين بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS). ثم تم تحضين الخلايا بصبغة 10 ميكرومتر 2 '، 7'-ثنائي كلورو فلوريسين ثنائي الأسيتات (DCFDA) عند 37 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة في الظلام ، باتباع تعليمات الشركة المصنعة. بعد التلوين ، تم غسل الخلايا مرتين باستخدام PBS لإزالة الصبغة الزائدة غير المرتبطة. تم قياس مستويات ROS داخل الخلايا على الفور عن طريق قياس التدفق الخلوي ، والكشف عن شدة التألق المنبعثة عند أكسدة DCFDA. تم قياس متوسط شدة التألق (MFI) لكل عينة باستخدام برنامج FlowJo لمقارنة مستويات ROS عبر المجموعات التجريبية. استراتيجية البوابات كما هو موضح أعلاه (قسم قياس التدفق الخلوي).
التحليل الإحصائي
تم إجراء تحليل البيانات باستخدام برنامج SPSS ، الذي تم تقديمه كمتوسط ± الانحراف المعياري (SD). تم إجراء تحليل أحادي الاتجاه للتباين مع اختبار Tukey اللاحق لمقارنة مجموعات متعددة ، وتم استخدام اختبار Student's t-test للمقارنات الزوجية. واعتبرت قيمة p < 0.05 ذات دلالة إحصائية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يمارس NRG1 تأثيرا وقائيا ضد موت الخلايا المبرمج لخلايا عضلة القلب الناجم عن MIRI
أشار تحليل قياس التدفق الخلوي إلى ارتفاع ملحوظ في معدلات موت الخلايا المبرمج في مجموعة MIRI عند مقارنتها بكل من المجموعات الضابطة والوهمية (P < 0.05). أظهرت كل من المجموعتين المؤتلفتين NRG1 و AG1478 انخفاضا كبيرا في معدلات موت الخلايا المبرمج مقارنة بمجموعة MIRI (P < 0.05). في المقابل ، أظهرت مجموعة NRG1 المؤتلفة معدل موت الخلايا المبرمج منخفضا مقارنة بمجموعة AG1478 (ص < 0.05) (الشكل 1
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لا يزال MIRI يشكل عقبة كبيرة في إدارة أمراض القلب والأوعية الدموية ، نظرا لأن إعادة ترسية التروية في أنسجة القلب الإقفارية قد تؤدي إلى تكثيف إصابة عضلة القلب بشكل متناقض. حدوث MIRI متعدد العوامل ، ويشمل الإجهاد التأكسدي ، والحمل الزائد للكالسيوم ، والتفاعلات الالتهابية ، والخلل الوظيفي في الميتوكوندريا9،10.
NRG1 ، وهو رابط خارج الخلية ، ينشط مسارات الإشارات النهائية عن طريق الارتباط بمستقبل ErbB4 على أ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية لمقاطعة فوجيان (رقم المنحة.2024J011604,2023J011877) ومشروع أبحاث الشباب التابع للجنة الموقد بمقاطعة فوجيان (رقم المنحة 2019-9-25).
مساهمة المؤلف:
قاد ماوزي هوانغ مفهوم المشروع البحثي وتصميمه ، وخطط وفصل البروتوكول التجريبي ، وشارك في التجارب الرئيسية ، وكتب المسودة الأولى للمخطوطة. ساهم Jianping Zheng بالتساوي في البحث الشامل ، بما في ذلك التصميم وجمع البيانات وصياغة المخطوطات. ساهم Xianlu Cheng في تصميم البحث ، وجمع العينات ، وتحليل البيانات. Chaoqun لقد ساعدت في كتابة وهيكلة المخطوطة. قام Ziguo Chen بفحص البيانات وساعد في تحسين قسم الأساليب والمواد. قدم لينغ جيانغ الرقابة الأكاديمية والتوجيه طوال عملية البحث. ووجه شانغهوا شو الاتجاه العام للمشروع، ونسق الموارد، وراجع المخطوطة النهائية وراجعها.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ج 1478 | تقنية BioLab | WD102925 | دواء التدخل AG1478 |
| Annexin V-FITC / PI طقم الكشف عن موت الخلايا المبرمج | ميلون | م0220 | موت الخلايا المبرمج لقياس التدفق الخلوي |
| مجموعة فحص بروتين BCA | ميلونبيو | MA0082-2 | القياس الكمي لبروتين WB |
| نظام التصوير الكيميائي | بيو راد (الولايات المتحدة الأمريكية) | ChemiDoc تاتش | تصوير اللطخة الغربية |
| سيامامازين هيدروكلوريد | هوامو صحة | 20220601 | مخدر لنمذجة |
| طقم الكشف عن ECL | ميلونبيو | م 0186-1 | تلألؤ كيميائي WB |
| ERbB4 | بروتين تك | 19943-1-AP | الأجسام المضادة الأولية WB |
| مقياس التدفق الخلوي | دينار بحريني | فاكسكاليبور | كشف موت الخلايا المبرمج لقياس التدفق الخلوي |
| جابد دي | بروتين تك | 60004-1-آي جي | الأجسام المضادة للتحكم في تحميل WB |
| الماعز المترافق مع HRP المضاد للفأر IgG (H + L) | بروتين تك | SA00001-1 | الكيمياء المناعية |
| الماعز المترافق مع HRP المضاد للأرانب IgG (H + L) | بروتين تك | SA00001-2 | الكيمياء المناعية |
| قارئ الصفيحة الصغيرة | الحراريه | ك 3 | كشف ELISA |
| طقم تحضير جل بيج 15٪ | ميلونبيو | إم0384 | الرحلان الكهربائي WB |
| ب ERbB4 | تقارب | أ بي 3445 | الأجسام المضادة الأولية WB |
| علامة البروتين الملطخة مسبقا | ميلونبيو | م إيه 0342 | الرحلان الكهربائي WB |
| طقم ELISA للفئران Neuregulin-1 (NRG-1) | ميميان | مم -61434R2 | كشف ELISA |
| طقم فحص أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS) | ميلون | م0219 | اختبار WB |
| الرهن NRG1 | تقنية BioLab | WD091127 | عقار التدخل NRG1 |
| مخزن تحلل RIPA | ميلونبيو | MA0151 | استخراج البروتين للبقعة الغربية |
| المخزن المؤقت لتحميل SDS-PAGE (5x) | بيوتايم | P0015L | الرحلان الكهربائي WB |
| كبريتات دوديسيل الصوديوم | سيغما | 151-21-3 | الرحلان الكهربائي WB |
| سو تاي 50 | فيرباك (فرنسا) | 8 × 22 أمبير | مخدر لنمذجة |
| نظام الرحلان الكهربائي للبروتين العمودي | بيو راد (الولايات المتحدة الأمريكية) | باور باك 200 | الرحلان الكهربائي لطخة غربية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم نشر هذه المقالة
الفيديو قريباً