Proteção de Células Miocárdicas H9c2 contra o Estresse Oxidativo por Crocetina via Mitofagia Mediada pela Via PINK1/Parkin
Summary
Com base em experimentos in vitro , este estudo revelou o mecanismo da crocetina na reparação do dano por estresse oxidativo de cardiomiócitos influenciando a mitofagia, na qual a via de sinalização PINK1/Parkin desempenha um papel importante.
Abstract
O objetivo deste estudo foi explorar o efeito protetor do estresse oxidativo da crocetina sobre células H9c2 H9c2 mediadaspor H2O2 através de experimentos in vitro, e explorar se seu mecanismo está relacionado ao impacto da mitofagia. Este estudo também teve como objetivo demonstrar o efeito terapêutico do ácido cártamo sobre o estresse oxidativo em cardiomiócitos e explorar se seu mecanismo está relacionado ao efeito da mitofagia. Aqui, um modelo de estresse oxidativo baseado em H 2 O2foi construído e avaliou o grau de lesão por estresse oxidativo de cardiomiócitos por meio da detecção dos níveis de lactato desidrogenase (LDH), creatina quinase (CK), malondialdeído (MDA), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GSH Px). Os corantes fluorescentes DCFH-DA, JC-1 e TUNEL que detectam espécies reativas de oxigênio (ROS) foram empregados para avaliar danos mitocondriais e apoptose. O fluxo autofágico foi medido pela transfecção do adenovírus Ad-mCherry-GFP-LC3B. Proteínas relacionadas à mitofagia foram então detectadas por western blotting e imunofluorescência. No entanto, a crocetina (0,1-10 μM) pode melhorar significativamente a viabilidade celular e reduzir a apoptose e os danos causados pelo estresse oxidativo causados por H 2 O2. Em células com ativação autofágica excessiva, a crocetina também poderia reduzir o fluxo de autofagia e a expressão das proteínas relacionadas à mitofagia PINK1 e Parkin, e reverter a transferência de Parkin para as mitocôndrias. A crocetina foi capaz de reduzir o dano do estresse oxidativo mediado por H 2 O2e a apoptose das células H9c2, e seu mecanismo estava intimamente relacionado à mitofagia.
Introduction
O infarto agudo do miocárdio (IAM) é uma necrose miocárdica com risco de vida causada por isquemia e hipóxia graves e persistentes nas artérias coronárias 1,2. A intervenção coronária percutânea (ICP) é uma das estratégias terapêuticas de primeira linha para o IAM, e geralmente protege os cardiomiócitos do danoisquêmico3,4. O miocárdio distal carecerá de suprimento sanguíneo e de oxigênio se não for tratado pronta e efetivamente após o IAM, o que leva à necrose isquêmica e a complicações cardiovascularesadicionais 5,6. Promover a recuperação dos cardiomiócitos e minimizar o dano miocárdico irreversível após perder a oportunidade cirúrgica da ICP tem sido um ponto de pesquisa. Após o IAM, os cardiomiócitos encontram-se em estado de isquemia e hipóxia, resultando em inibição da fosforilação oxidativa mitocondrial, redução de NAD+ para NADPH e aumento da redução de um elétron7. Como resultado, a reação de redução incompleta do oxigênio gera um excesso de espécies reativas de oxigênio (EROs) e, finalmente, leva a danos por estresse oxidativo aos cardiomiócitos8. Um acúmulo excessivo de ERO desencadeia a peroxidação lipídica, interrompendo ainda mais a estrutura e a função das membranas mitocondriais. O resultado é uma abertura contínua dos poros de transição da permeabilidade mitocondrial e uma diminuição do potencial de membrana mitocondrial, induzindo apoptose e necrose.
Os inibidores da enzima conversora da angiotensina (IECA), os bloqueadores dos receptores da angiotensina (BRA), os inibidores dos receptores β-adrenérgicos, os antagonistas da aldosterona e outras drogas padrão no IAM podem ajudar a melhorar a função cardíaca após o infarto do miocárdio e prevenir a ocorrência de eventos malignos, como arritmias e remodelamento ventricularesquerdo9. No entanto, a sobrevida e o prognóstico pós-infarto são muito afetados pelo tamanho do infarto, e resultados satisfatórios não têm sido alcançados para reduzir a apoptose dos cardiomiócitos10,11. Assim, o desenvolvimento de fármacos que promovam a recuperação dos cardiomiócitos após o infarto do miocárdio tornou-se uma questão urgente.
A medicina tradicional tem sido fonte de inspiração para a pesquisa farmacêutica moderna há muitos anos12,13,14,15. A medicina tradicional chinesa (MTC) tem uma longa história no tratamento do IAM, e uma série de estudos clínicos randomizados nos últimos anos confirmou que a MTC pode realmente melhorar o prognóstico dos pacientes16,17. De acordo com a teoria da MTC, o IAM é causado pela estasesanguínea18,19, de modo que drogas para promover a circulação sanguínea são geralmente utilizadas para o tratamento do IAM na faseaguda20. Entre eles, acredita-se que o açafrão tenha um poderoso efeito na ativação e estase sanguínea, e é frequentemente usado no tratamento agudo do IAM. A crocetina, um dos principais componentes do açafrão, pode desempenhar um papel fundamental na proteção dos cardiomiócitos21.
Neste estudo, células miocárdicas H9c2 foram induzidas por H2 O2 para simular isquemia/reperfusão miocárdica, o que causa lesão cardiomiocitária do IAM, e a crocetina foi utilizada como intervenção para investigar seu efeito protetor contra lesão miocárdica induzida por estresse oxidativo. O mecanismo da crocetina protegendo os cardiomiócitos foi mais explorado através da mitofagia. Mais importante, este artigo fornece uma referência para a abordagem técnica para o estudo da mitofagia e descreve todo o procedimento experimental em detalhes.
Protocol
Representative Results
Discussion
A exploração de ingredientes eficazes a partir de compostos complexos de fármacos naturais por meio de tecnologia avançada tem sido um ponto crítico de pesquisa em MTC29, e pode fornecer evidências laboratoriais para o desenvolvimento futuro de fármacos após verificação. O cártamo é uma droga representativa no tratamento de “promover a circulação sanguínea e minimizar a estase sanguínea” e é amplamente utilizado no tratamento do infarto domiocárdio30,31<su…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi apoiado pela Fundação de Ciências Naturais de Pequim (No. 7202119) e pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (No. 82274380).
Materials
| 0.25% trypsin | Gibco | 2323363 | |
| 1% Penicillin-streptomycin | Sigma | V900929 | |
| 5x protein loading buffer | Beijing Pulilai Gene Technology | B1030-5 | |
| Ad-mCherry GFP-LC3B adenovirus | Beyotime | C3011 | |
| Alexa Fluor 488-conjugated goat anti-rabbit IgG (H+L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZF-0514 | |
| Alexa Fluor 594-conjugated goat anti-mouse IgG (H+L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZF-0513 | |
| Animal-free blocking solution | CST | 15019s | |
| Anti-Parkin antibody | Santa Cruz | sc-32282 | |
| Anti-PINK1 antibody | ABclonal | A11435 | |
| Anti-TOM20 antibody | ABclonal | A19403 | |
| Anti-β-actin antibody | ABclonal | AC026 | |
| BCA protein assay kit | KeyGEN Biotech | KGP902 | |
| Blood cell counting plate | Servicebio | WG607 | |
| CAT assay kits | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A007-1-1 | |
| Chemiluminescence detection system | Shanghai Qinxiang Scientific Instrument Factory | ChemiScope 6100 | |
| CK assay kits | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A032-1-1 | |
| Coenzyme Q10 (CoQ 10) | Macklin | C6129 | |
| Crocetin | Chengdu Ruifensi Biotechnology Co., Ltd. | RFS-Z01802006012 | |
| DAPI-containing antifluorescence quenching tablets | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZLI-9557 | |
| DCFH-DA | Beyotime | S0033S | |
| DMSO | Solarbio | D8371 | |
| Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) | Gibco | 8122091 | |
| Enhanced Chemiluminescence (ECL) solution | NCM Biotech | P10100 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Corning-Cellgro | 35-081-CV | |
| GraphPad Prism 7.0 | https://www.graphpad.com/ | ||
| GSH-Px assay kits | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A005-1-2 | |
| H9c2 myocardial cells | Beijing Dingguochangsheng Biotech Co., Ltd. | CS0062 | |
| Horseradish peroxidase (HRP)-conjugated goat anti-goat IgG (H+L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZB-2305 | |
| Horseradish peroxidase (HRP)-conjugated goat anti-mouse IgG (H+L) | Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd. | ZB-2301 | |
| JC-1 mitochondrial membrane potential assay kit | LABLEAD | J22202 | |
| LDH assay kits | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A020-2-2 | |
| MDA assay kits | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A003-2-2 | |
| Methanol | Aladdin | A2114057 | |
| MTS assay | Promega | G3581 | |
| Perhydrol | G-clone | CS7730 | |
| Phosphatase inhibitor | CWBIO | CW2383 | |
| Polybrene | Beyotime | C0351 | |
| Polyvinylidene difluoride (PVDF) membranes | Millipore | ISEQ00010 | |
| Radioimmunoprecipitation assay (RIPA) lysis buffer | Solarbio | R0010 | |
| SDS-PAGE gels | Shanghai Epizyme Biomedical Technology | PG112 | |
| SDS-PAGE running buffer powder | Servicebio | G2018-1L | |
| SDS-PAGE transfer buffer powder | Servicebio | G2017-1L | |
| SOD assay kits | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A001-2-2 | |
| Tris-buffered saline powder | Servicebio | G0001-2L | |
| Triton X-100 | Sigma | SLCC9172 | |
| TUNEL apoptosis assay kit | Beyotime | C1086 | |
| Tween-20 | Solarbio | T8220 |
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