Na podstawie eksperymentów in vitro, badanie to ujawniło mechanizm działania krocetyny w naprawie uszkodzeń kardiomiocytów spowodowanych stresem oksydacyjnym poprzez wpływ na mitofagię, w której ważną rolę odgrywa szlak sygnałowy PINK1/Parkin.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Na podstawie eksperymentów in vitro, badanie to ujawniło mechanizm działania krocetyny w naprawie uszkodzeń kardiomiocytów spowodowanych stresem oksydacyjnym poprzez wpływ na mitofagię, w której ważną rolę odgrywa szlak sygnałowy PINK1/Parkin.
To badanie miało na celu zbadanie ochronnego wpływu krocetyny na komórki mięśnia sercowego H9c2, w których pośredniczy H2O, 2 poprzez eksperymenty in vitro, i dalsze badanie, czy jej mechanizm jest związany z wpływem mitofagii. Badanie to miało również na celu wykazanie terapeutycznego wpływu kwasu szafranowego na stres oksydacyjny w kardiomiocytach i zbadanie, czy jego mechanizm jest związany z efektem mitofagii. W tym miejscu skonstruowano model stresu oksydacyjnego oparty naH2O2i oceniono stopień uszkodzenia kardiomiocytów spowodowanego stresem oksydacyjnym poprzez wykrycie poziomów dehydrogenazy mleczanowej (LDH), kinazy kreatynowej (CK), dialdehydu malonowego (MDA), dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), katalazy (CAT) i peroksydazy glutationowej (GSH Px). Do oceny uszkodzenia mitochondriów i apoptozy wykorzystano barwnik fluorescencyjny wykrywający reaktywne formy tlenu (ROS): barwnik DCPH-DA, barwnik JC-1 i barwnik TUNEL. Strumień autofagiczny mierzono przez transfekcję adenowirusa Ad-mCherry-GFP-LC3B. Białka związane z mitofagią wykryto następnie za pomocą western blotting i immunofluorescencji. Jednak krocetyna (0,1-10 μM) może znacznie poprawić żywotność komórek i zmniejszyć apoptozę i uszkodzenia spowodowane stresem oksydacyjnym spowodowane przezH2O2. W komórkach z nadmierną aktywacją autofagiczną krocetyna może również zmniejszać przepływ autofagii i ekspresję białek związanych z mitofagią PINK1 i Parkiny oraz odwracać transfer parkiny do mitochondriów. Krocetyna mogła zmniejszać uszkodzenia spowodowane stresem oksydacyjnym za pośrednictwemH2O2i apoptozę komórek H9c2, a jej mechanizm był ściśle związany z mitofagią.
Ostry zawał mięśnia sercowego (AMI) to zagrażająca życiu martwica mięśnia sercowego spowodowana ciężkim i uporczywym niedokrwieniem i niedotlenieniem tętnic wieńcowych1,2. Przezskórna interwencja wieńcowa (PCI) jest jedną ze strategii terapeutycznych pierwszego rzutu w AMI i zwykle chroni kardiomiocyty przed uszkodzeniem niedokrwiennym3,4. Dystalny mięsień sercowy będzie pozbawiony dopływu krwi i tlenu, jeśli nie zostanie szybko i skutecznie leczony po AMI, co prowadzi do martwicy niedokrwiennej i dalszych powikłań sercowo-naczyniowych5,6. Wspomaganie regeneracji kardiomiocytów i minimalizowanie nieodwracalnych uszkodzeń mięśnia sercowego po utracie możliwości chirurgicznej PCI było gorącym punktem badań. Po AMI kardiomiocyty znajdują się w stanie niedokrwienia i niedotlenienia, co powoduje zahamowanie mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej, redukcję NAD+ do NADPH i zwiększoną redukcję pojedynczych elektronów7. W rezultacie, niepełna reakcja redukcji tlenu generuje nadmiar reaktywnych form tlenu (ROS) i ostatecznie prowadzi do uszkodzenia kardiomiocytów przez stres oksydacyjny8. Nadmierna akumulacja ROS powoduje peroksydację lipidów, co dodatkowo zaburza strukturę i funkcję błon mitochondrialnych. Rezultatem jest ciągłe otwieranie porów przejściowych przepuszczalności mitochondriów i zmniejszenie potencjału błony mitochondrialnej, indukując apoptozę i martwicę.
Inhibitory konwertazy angiotensyny (ACE), blokery receptora angiotensyny (ARB), inhibitory receptora β-adrenergicznego, antagoniści aldosteronu i inne standardowe leki w AMI mogą pomóc poprawić funkcjonowanie serca po zawale mięśnia sercowego i zapobiec wystąpieniu złośliwych zdarzeń, takich jak zaburzenia rytmu serca i przebudowa lewej komory9. Jednak na przeżycie po zawale i rokowanie duży wpływ ma wielkość zawału, a zadowalające wyniki nie zostały osiągnięte w zakresie zmniejszania apoptozy kardiomiocytów10,11. W związku z tym opracowanie leków wspomagających regenerację kardiomiocytów po zawale mięśnia sercowego stało się pilną kwestią.
Tradycyjna medycyna od wielu lat stanowi źródło inspiracji dla nowoczesnych badań farmaceutycznych12,13,14,15. Tradycyjna medycyna chińska (TCM) ma długą historię w leczeniu AMI, a seria randomizowanych badań kontrolnych w ostatnich latach potwierdziła, że TCM może rzeczywiście poprawić rokowanie pacjentów16,17. Zgodnie z teorią TCM, AMI jest spowodowane zastojem krwi18,19, więc leki wspomagające krążenie krwi są zwykle stosowane w leczeniu AMI w ostrej fazie20. Wśród nich uważa się, że szafran ma silny wpływ na aktywację i zastój krwi i jest często stosowany w ostrym leczeniu AMI. Krocetyna, główny składnik szafranu, może odgrywać kluczową rolę w ochronie kardiomiocytów21.
W tym badaniu, komórki mięśnia sercowego H9c2 zostały wywołane przezH2O2 w celu symulacji niedokrwienia/reperfuzji mięśnia sercowego, co powoduje uszkodzenie kardiomiocytów AMI, a krocetyna została użyta jako interwencja w celu zbadania jej ochronnego działania przed uszkodzeniem mięśnia sercowego wywołanym stresem oksydacyjnym. Mechanizm ochrony kardiomiocytów przez krokietynę był dalej badany za pomocą mitofagii. Co ważniejsze, artykuł ten stanowi odniesienie do technicznego podejścia do badania mitofagii i szczegółowo opisuje całą procedurę eksperymentalną.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperymenty zostały przeprowadzone w Laboratorium Fizjologii na Pekińskim Uniwersytecie Medycyny Chińskiej, Chiny. Wszystkie metody badawcze zostały przeprowadzone zgodnie z odpowiednimi wytycznymi i przepisami Uniwersytetu Pekińskiego.
1. Hodowla komórkowa
2. Określenie żywotności komórek
3. Oznaczanie dehydrogenazy mleczanowej (LDH), kinazy kreatynowej (CK), dialdehydu malonowego (MDA), dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), peroksydazy glutationowej (GSH Px) i katalazy (CAT)
4. Określenie ROS
5. Wykrywanie potencjału błony mitochondrialnej
6. Test barwienia TUNEL
7. Monitorowanie przepływu autofagicznego przez transfekcję adenowirusa mCherry GFP-LC3B
8. Analiza Western blot
9. Wykrywanie translokacji mitochondrialnej Parkina za pomocą immunofluorescencji
10. Analiza statystyczna
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wpływ kroketyny na żywotność komórek
Kroketyna w stężeniach 0,1 µM, 0,5 µM, 1 µM, 5 µM, 10 µM, 50 µM i 100 µM wykazala istotny efekt proliferacyjny na komórki, natomiast kroketyna w stężeniach powyżej 200 µM znacząco hamowała proliferację komórek H9c2 (Rycina 1A). Po 4 h traktowania 400 µM H2O2 żywotność komórek uległa znacznemu zmniejszeniu, a kroketyna była w stanie w pewnym stopniu odwrócić tę zmianę (Rycina 1B). Pon...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie skutecznych składników ze złożonych związków leków naturalnych za pomocą zaawansowanej technologii było gorącym punktem badań TCM29 i może dostarczyć dowodów laboratoryjnych dla przyszłego rozwoju leków po weryfikacji. Krokosz barwierski jest reprezentatywnym lekiem w leczeniu "wspomagania krążenia krwi i minimalizowania zastoju krwi" i jest szeroko stosowany w leczeniu zawału mięśnia sercowego30,31. Uważa się, że szafran ma podobn...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.
To badanie było wspierane przez Pekińską Fundację Nauk Przyrodniczych (nr 7202119) oraz Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (nr 82274380).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,25% trypsyna | Gibco | 2323363 | |
| 1% Penicylina-streptomycyna | Sigma | V900929 | |
| 5x bufor ładowania białka | Beijing Pulilai Gene Technology | B1030-5 | |
| Ad-mCherry GFP-LC3B adenowirus | Beyotime | C3011 | |
| Alexa Fluor 488-sprzężona koza anty-królicza IgG (H+L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Sp. z o.o. | ZF-0514 | |
| Alexa Fluor 594-sprzężona koza anty-mysie IgG (H + L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZF-0513 | |
| Wolne od zwierząt rozwiązanie blokujące | CST | 15019s Przeciwciało | |
| Santa Cruz | sc-32282 | ||
| Przeciwciało anty-PINK1 | ABklonalne | A11435 | |
| Przeciwciało anty-TOM20 | ABklonalne | A19403 | |
| Przeciwciało anty-β-aktynowe | ABklonalne | AC026 | |
| Zestaw do oznaczania białek BCA | KeyGEN Biotech | KGP902 | |
| Płytka do liczenia komórek krwi | Servicebio | WG607 | |
| Zestawy testowe CAT | Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng | A007-1-1 | |
| System wykrywania chemiluminescencji | Szanghaj Qinxiang Scientific Instrument Factory | ChemiScope 6100 | |
| CK | Nanjing Jiancheng Instytut Bioinżynierii | A032-1-1 | |
| Koenzym Q10 (CoQ 10) | Macklin | C6129 | |
| Crocetin | Chengdu Ruifensi Biotechnology Co., Ltd. | RFS-Z01802006012 | |
| Tabletki gaszące przeciwfluorescencyjne zawierające DAPI | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZLI-9557 | |
| DCFH-DA | Beyotime | S0033S | |
| DMSO | Solarbio | D8371 | |
| Zmodyfikowane podłoże orła firmy Dulbecco (DMEM) | Gibco | 8122091 | |
| Enhanced Chemiluminescence (ECL) | NCM Biotech | P10100 | |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | Corning-Cellgro | 35-081-CV | |
| GraphPad Prism 7.0 | https://www.graphpad.com/ | ||
| Zestawy testowe GSH-Px | Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng | A005-1-2 | |
| H9c2 komórki mięśnia sercowego | Pekin Dingguochangsheng Biotech Co., Ltd. | CS0062 | |
| Anty-kozia peroksydaza chrzanowa (HRP)-sprzężona z kozią kozą IgG (H+L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Sp. z o.o. | ZB-2305 | |
| Anty-mysie IgG (H+L) kozia peroksydaza chrzanowa (HRP) sprzężona z kozią peroksydazą chrzanową (HRP) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Sp. z o.o. | ZB-2301 | |
| JC-1 zestaw do oznaczania potencjału błony mitochondrialnej | LABLEAD | J22202 | |
| Zestawy testowe LDH | Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng | A020-2-2 | |
| Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng | A003-2-2 | ||
| Test metanolu | Aladdin | A2114057 | |
| MTS | Promega | G3581 | |
| Perhydrol | G-klon | CS7730 | |
| Inhibitor fosfatazy | CWBIO | CW2383 | |
| Polybrene | Beyotime | C0351 | |
| Membrany z polifluorku winylidenu (PVDF) | Millipore | ISEQ00010 | |
| Bufor do lizy do testu radioimmunoprecypitacji (RIPA) | Solarbio | R0010 | |
| Żele SDS-PAGE | Shanghai Epizyme Biomedical Technology | PG112 | |
| SDS-PAGE w proszku buforowym do biegania | Servicebio | G2018-1L | |
| Proszek buforowy transferowy SDS-PAGE | Servicebio | G2017-1L | |
| Zestawy testowe SOD | Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng | A001-2-2 | |
| Tris-buforowany solą fizjologiczną w proszku | Servicebio | G0001-2L | |
| Zestaw do oznaczania apoptozy | |||
| Tween-20 | Solarbio | T8220 | |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.