王藝璐,劉 淼,尚 曼,王 瑤,張 琦,王少勛,韋 蘇,張琨瑋,劉 超,吳艷娜,宋君秋,劉艷霞
(天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室,天津 300070)
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心肌缺血預(yù)適應(yīng)循環(huán)血中微囊泡對(duì)大鼠心肌I/R損傷的作用*
王藝璐,劉淼,尚曼,王瑤,張琦,王少勛,韋蘇,張琨瑋,劉超,吳艷娜,宋君秋△,劉艷霞△
(天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室,天津 300070)
目的:研究心肌缺血預(yù)適應(yīng)(IPC)大鼠循環(huán)血中微囊泡(MVs)對(duì)大鼠在體心肌缺血/再灌注(I/R)損傷的作用及相關(guān)機(jī)制。方法:反復(fù)短暫結(jié)扎/松開(kāi)大鼠冠狀動(dòng)脈左前降支建立大鼠IPC模型,自腹主動(dòng)脈取血,超速離心法分離循環(huán)血中的IPC-MVs,并對(duì)其進(jìn)行流式鑒定。建立在體大鼠心肌I/R模型,股靜脈注射IPC-MVs 7 mg/kg。HE染色觀察心肌形態(tài)學(xué)變化,TTC染色檢測(cè)心肌梗死范圍,TUNEL染色檢測(cè)心肌細(xì)胞凋亡率。比色法測(cè)定血清乳酸脫氫酶(LDH)活力,分光光度法測(cè)定心肌組織 caspase 3活力,Western blot法檢測(cè)心肌組織 Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)水平。結(jié)果:流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)IPC-MVs濃度為4380±745個(gè)/μl。與I/R組比較,IPC-MVs能夠減輕I/R大鼠心肌組織損傷,縮小心肌梗死范圍(P<0.01),減少心肌細(xì)胞凋亡數(shù)量(P<0.01),明顯降低血清 LDH 活力(P<0.01),降低心肌組織caspase 3活力(P<0.01),升高Bcl-2蛋白表達(dá)(P<0.01),降低Bax蛋白表達(dá)(P<0.01),升高Bcl-2/Bax比值(P<0.01)。結(jié)論:IPC-MVs顯著減輕大鼠在體心肌I/R損傷,通過(guò)上調(diào)心肌組織中Bcl-2的蛋白表達(dá),下調(diào)Bax的蛋白表達(dá),升高Bcl-2/Bax比值,降低caspase 3活力而發(fā)揮心肌保護(hù)作用。
細(xì)胞微囊泡;心肌缺血預(yù)適應(yīng);心肌缺血/再灌注;大鼠;細(xì)胞凋亡
缺血性心臟病(ischemic heart disease,IHD)是嚴(yán)重危害人類健康的疾病。心肌缺血、缺氧導(dǎo)致心肌組織缺血性損傷,恢復(fù)缺血部位血流灌注又引起嚴(yán)重的再灌注損傷,明顯影響患者的預(yù)后。在缺血心肌保護(hù)方面的研究發(fā)現(xiàn),結(jié)扎冠狀動(dòng)脈使心臟經(jīng)歷幾次反復(fù)短暫的I/R后,對(duì)隨后長(zhǎng)時(shí)間I/R損傷的耐受性增強(qiáng),表現(xiàn)為縮小心肌梗死范圍、減少細(xì)胞凋亡、緩解心肌頓抑、減輕心律失常等,這種現(xiàn)象被稱之為心肌缺血預(yù)適應(yīng)(ischemic preconditioning,IPC),IPC是內(nèi)源性心臟保護(hù)機(jī)制[1]。有關(guān)IPC分子機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn),IPC增加心肌保護(hù)性蛋白的表達(dá),促進(jìn)內(nèi)源性活性物質(zhì)的生成和釋放,從而保護(hù)心肌細(xì)胞膜和線粒體等重要細(xì)胞器,抑制心肌細(xì)胞凋亡。然而IPC心肌保護(hù)作用的分子機(jī)制仍未被完全闡明。
細(xì)胞微囊泡(microvesicles,MVs)是細(xì)胞激活或者凋亡時(shí)釋放到胞外的膜性囊泡樣結(jié)構(gòu),MVs可以攜帶母體細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、DNA、RNA和細(xì)胞因子,或?qū)⒛讣?xì)胞的膜受體和細(xì)胞器等轉(zhuǎn)移至靶細(xì)胞,從而介導(dǎo)細(xì)胞間信息的傳遞,其在心血管系統(tǒng)疾病中的作用已引起廣泛地關(guān)注[2]。研究發(fā)現(xiàn),MVs對(duì)心肌具有保護(hù)作用[3-4]。然而IPC模型大鼠循環(huán)血中的MVs是否對(duì)在體大鼠心肌I/R損傷具有保護(hù)作用尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)建立大鼠IPC模型,提取循環(huán)血中的IPC-MVs,探討IPC-MVs對(duì)在體大鼠心肌I/R損傷的影響及其相關(guān)機(jī)制。
1.1材料
健康雄性Wistar大鼠,3~6個(gè)月齡,體重240~260 g,清潔級(jí),由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所提供。1、2 μm標(biāo)準(zhǔn)微球,Molecular Probe公司;LDH檢測(cè)試劑盒,南京建成生物工程研究所;TUNEL細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒,Roche公司;caspase 3檢測(cè)試劑盒,江蘇碧云天生物技術(shù)研究所;Anti-Bcl-2及anti-β-actin,Cell Signaling Technology公司;Anti-Bax,Santa Cruz公司。
1.2IPC-MVs的分離
大鼠腹腔注射25 %烏拉坦(1 g/kg),麻醉后固定在手術(shù)臺(tái)上。行頸動(dòng)脈插管,測(cè)量血壓。氣管插管后,開(kāi)胸連接呼吸機(jī),暴露心臟。于冠狀動(dòng)脈左前降支(LAD)下穿一根絲線,結(jié)扎LAD缺血5 min,松開(kāi)LAD再灌注5 min,經(jīng)歷3個(gè)循環(huán),建立大鼠 IPC模型。手術(shù)操作結(jié)束后自大鼠腹主動(dòng)脈取血,室溫2 600 ×g離心15 min,緩慢吸取上清后于室溫,10 000×g離心5 min,再次收集上清得無(wú)血小板血清(platelet-free plasma,PFP),取少量PFP經(jīng)多聚甲醛固定后,用于流式檢測(cè)IPC-MVs。剩余PFP于4℃,33 000 r/min,超速離心150 min,棄上清,沉淀為IPC-MVs,用生理鹽水(normal saline,NS)100 μl重懸后,BCA法進(jìn)行蛋白定量,-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3IPC-MVs的流式鑒定
根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室前期的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定[5]。采用1 μm標(biāo)準(zhǔn)微球做粒徑對(duì)照,2 μm標(biāo)準(zhǔn)微球用于計(jì)數(shù),Accuri C6流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè)。將前向角散射信號(hào)(forward scatter,FSC)及側(cè)向角散射信號(hào)(side scatter,SSC)均置于Log通道,設(shè)置FSC閾值最小值為30 000。取稀釋后的1、2 μm混合標(biāo)準(zhǔn)微球渦旋后上樣,建立FSC-SSC對(duì)數(shù)散點(diǎn)圖,并調(diào)節(jié)光電倍增管電壓。MVs的粒徑小于1 μm,將粒徑小于1 μm的區(qū)域設(shè)門R1,定義此區(qū)域中的粒子群即為IPC-MVs。取封閉后的PFP樣本加入2 μm標(biāo)準(zhǔn)微球渦旋后上樣,分析樣本中的微粒。
1.4IPC-MVs處理在體I/R損傷大鼠
大鼠隨機(jī)分為3組(n=8):假手術(shù)(Sham)、I/R及IPC-MVs+I/R。Sham 組,LAD下穿一絲線后曠置150 min;I/R組,LAD缺血30 min,再灌注120 min;IPC-MVs+I/R組,LAD缺血30 min,再灌注120 min,缺血25 min時(shí)自股靜脈注射IPC-MVs 7 mg/kg,其他兩組注射相同體積的NS。
1.5心肌組織形態(tài)學(xué)檢測(cè)
3組大鼠均于再灌注120 min迅速取下心臟,用冰冷NS洗凈殘血。心臟穿線部位與心尖之間下1/3處,用鋒利刀片垂直于心臟長(zhǎng)軸切開(kāi),將靠近心尖的心肌組織置于10 %福爾馬林溶液室溫固定24 h,常規(guī)石蠟包埋、切片、染色,觀察心肌形態(tài)學(xué)改變。
1.6心肌細(xì)胞凋亡檢測(cè)
組織處理方法同1.5,切片的熒光染色處理參照試劑盒說(shuō)明書(shū)。使用光學(xué)顯微鏡對(duì)熒光染色的心肌組織切片進(jìn)行高功率放大(×400),并拍照。每張切片隨機(jī)選取10個(gè)高倍視野,分別計(jì)數(shù)凋亡陽(yáng)性心肌細(xì)胞數(shù)和心肌細(xì)胞總數(shù),各取平均值,以二者的百分比值作為心肌細(xì)胞凋亡指數(shù)(apoptotic index,AI)。
1.7心肌梗死面積檢測(cè)
于再灌注120 min原位結(jié)扎LAD,股靜脈注射0.6%臺(tái)盼藍(lán)2 ml。取心臟冷凍后切成約1 mm厚的薄片,1% TTC溶液37℃避光孵育10 min,10%福爾馬林溶液室溫固定24 h?;野咨珔^(qū)域?yàn)楣K绤^(qū)(infarct size,IS),磚紅色區(qū)域?yàn)槲kU(xiǎn)區(qū)(area at risk,AAR),藍(lán)色區(qū)域?yàn)檎P募〗M織。將IS和AAR分別從心肌組織中分離,用電子天平精確稱重,計(jì)算IS與AAR重量比值(IS/AAR %),用以表示梗死面積的相對(duì)大小。
1.8血清LDH活力檢測(cè)
大鼠于麻醉后、缺血30 min及再灌注120 min,分別自股靜脈取血0.2 ml。室溫下2 000 ×g離心20 min,取血清置于-20 ℃冰箱保存直至檢測(cè)。參照試劑盒說(shuō)明書(shū)采用比色法對(duì)血清LDH活力進(jìn)行檢測(cè)。
1.9心肌組織caspase 3活性檢測(cè)
取大鼠左室前壁心肌組織勻漿,4℃,18 000 ×g,離心15 min提取蛋白,Bradford法進(jìn)行蛋白定量。參照試劑盒說(shuō)明書(shū)使用微量酶標(biāo)儀讀取405 nm處吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣品中caspase 3活性。
1.10 Western blot法檢測(cè)Bcl-2及Bax的表達(dá)
心肌組織使用Western及IP細(xì)胞裂解液冰上裂解勻漿,4℃,18 000 ×g,離心15 min提取蛋白,BCA法進(jìn)行蛋白定量。蛋白100 μg在12 %的分離膠上電泳并轉(zhuǎn)移至PVDF膜。5%脫脂奶粉室溫封閉2 h,分別孵育Bcl-2及Bax抗體(anti-Bcl-2 1∶500;anti-Bax 1∶1 000),4℃過(guò)夜。TBST洗膜3次,將PVDF膜與IgG抗體(1∶1 000)震蕩孵育2 h,β-actin(1∶1 000)作為內(nèi)參。蛋白印跡通過(guò)化學(xué)發(fā)光試劑發(fā)出熒光,條帶的灰度值通過(guò)Quantity One軟件分析。
1.11統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
2.1IPC-MVs的鑒定
流式檢測(cè)結(jié)果顯示,1、2 μm標(biāo)準(zhǔn)微球分別密集成團(tuán)分布在FSC-SSC散點(diǎn)圖中,R1是為檢測(cè)IPC-MVs所設(shè)的門(圖1A)。分析PFP中的粒子,可見(jiàn)R1門中有較集中的粒子信號(hào)群,粒徑小于1 μm,即IPC-MVs,檢測(cè)到其濃度為4380±745 cells/μl(圖1B)。
2.2組織病理學(xué)結(jié)果
HE染色結(jié)果顯示,Sham組心肌細(xì)胞邊界完整,心肌纖維排列整齊,結(jié)構(gòu)清晰。I/R組胞漿染色深淺不一,部分細(xì)胞核消失,炎細(xì)胞浸潤(rùn),紅細(xì)胞滲出,組織間質(zhì)水腫,心肌組織壞死明顯。與I/R組比較,IPC-MVs+I/R組心肌損傷程度顯著降低,僅見(jiàn)部分炎細(xì)胞浸潤(rùn)和少量紅細(xì)胞滲出(圖2A)。 TUNEL染色結(jié)果顯示,凋亡陽(yáng)性細(xì)胞核呈棕黃色,Sham組僅有少量陽(yáng)性細(xì)胞,I/R組陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量顯著增多。與I/R組比較,IPC-MVs+I/R組心肌細(xì)胞凋亡程度明顯減輕(圖2B)。
Fig.1Characterization of IPC-MVs by flow cytometry
A:The gating of IPC-MVs;B:Representative dot plots for IPC-MVs in gate R1
Fig.2Effects of ischemic preconditioning-microvesicles(IPC-MVs)on the morphological changes of myocardial tissues and the myocardial apoptosis(×400)
A:HE staining;B:TUNEL staining
2.3IPC-MVs對(duì)心肌梗死面積及心肌細(xì)胞凋亡的影響
與I/R組比較,IPC-MVs+I/R組IS/AAR %顯著減小(28.73%±4.02% vs 40.68%±3.24%,P<0.01,圖3A),兩組間AAR重量無(wú)顯著性差異。Sham組心肌細(xì)胞AI僅為4.58%±1.96%,與I/R組比較,IPC-MVs+I/R組AI顯著降低(19.98%±1.51% vs 35.75%±1.20%,P<0.01,圖3B)。
A:Myocardial infarct size;B:Apoptotic index(AI);AAR:Area at risk;IS:Infarct size
**P<0.01 vs I/R group;##P<0.01 vs sham group
2.4IPC-MVs對(duì)血清LDH活力的影響
麻醉后(Baseline),3組血清LDH活力無(wú)明顯差別。缺血30 min及再灌注120 min時(shí),與Sham組相比,I/R組及IPC-MVs+I/R組均明顯升高。再灌注120 min時(shí),與I/R組比較,IPC-MVs+I/R組血清LDH活力明顯降低(10.83±1.03 vs 13.01±1.10 U/ml,P<0.01,圖4)。
**P<0.01 vs Sham group;##P<0.01 vs I/R group
2.5IPC-MVs對(duì)心肌組織caspase 3活力及Bcl-2、Bax表達(dá)的影響
與I/R組比較,IPC-MVs+I/R組caspase 3活力明顯下降(52.43±2.55 vs 70.25±3.21 U/μg,P<0.01,圖5A),Bcl-2蛋白表達(dá)明顯升高(0.81±0.11 vs 0.51±0.24 ,P<0.01,圖5B),Bax蛋白表達(dá)明顯下降(0.38±0.15 vs 0.60±0.13 ,P<0.01,圖5B),Bcl-2/Bax比值顯著升高(1.54±0.25 vs 0.86±0.17,P<0.01,圖5C)。
A:Caspase 3 activity;B:Western blots of Bcl-2 and Bax;C:Quantitative analysis of the ratio of Bcl-2/Bax
**P<0.01 vs I/R group
IPC是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)有力的內(nèi)源性心肌保護(hù)機(jī)制,對(duì)I/R損傷心肌產(chǎn)生強(qiáng)大的保護(hù)作用,其作用機(jī)制與體內(nèi)產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)有關(guān),但其作用機(jī)制并未全部闡明。本研究結(jié)果證實(shí),IPC-MVs對(duì)大鼠心肌I/R損傷具有保護(hù)作用,并發(fā)現(xiàn)其通過(guò)上調(diào)I/R心肌組織中Bcl-2的蛋白表達(dá),下調(diào)Bax的蛋白表達(dá),升高Bcl-2/Bax比值,降低caspase 3活力來(lái)發(fā)揮心肌保護(hù)作用。
研究發(fā)現(xiàn)MVs對(duì)心臟具有保護(hù)作用[6-8],IPC是否通過(guò)MVs發(fā)揮保護(hù)作用僅見(jiàn)少數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道。有研究者采用大鼠離體Langendorff心臟IPC模型,分離提取灌流液中的MVs處理離體灌流心臟I/R模型,IPC-MVs能夠發(fā)揮心臟保護(hù)作用[4]。本實(shí)驗(yàn)自股靜脈注射IPC-MVs 7 mg/kg到心肌I/R模型大鼠體內(nèi),觀察大鼠循環(huán)血中IPC-MVs對(duì)在體大鼠I/R損傷的作用。心肌梗死面積測(cè)定是反映組織損傷最直觀的指標(biāo),亦是反映治療缺血性損傷是否有效的客觀證據(jù)。TTC染色結(jié)果顯示,循環(huán)血中的IPC-MVs可顯著縮少I/R模型大鼠心肌梗死面積。同時(shí)HE染色結(jié)果顯示,IPC-MVs能夠使I/R大鼠心肌組織損傷明顯減輕。本研究對(duì)血清LDH活力這一生化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)其變化趨勢(shì)與心梗面積結(jié)果相同。以上均提示循環(huán)血中的IPC-MVs對(duì)I/R大鼠心肌損傷具有保護(hù)作用。
心肌I/R損傷的全過(guò)程中均可發(fā)生細(xì)胞凋亡。有研究表明,MVs具有抗凋亡作用[9-10]。因而,本實(shí)驗(yàn)在證實(shí)循環(huán)血中的IPC-MVs能明顯減輕I/R大鼠心肌損傷的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究IPC-MVs在心肌細(xì)胞凋亡中可能發(fā)揮的作用及作用機(jī)制。本研究通過(guò)TUNEL染色法,定性、定量的檢測(cè)心肌細(xì)胞凋亡,股靜脈注射IPC-MVs 7 mg/kg能明顯減輕I/R大鼠心肌組織的細(xì)胞凋亡率,這一結(jié)果表明IPC-MVs能夠抑制I/R心肌細(xì)胞凋亡,對(duì)I/R心肌產(chǎn)生保護(hù)作用。Caspase 3 作為 caspase 級(jí)聯(lián)反應(yīng)的最后通路,在執(zhí)行細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用。有研究者證實(shí),來(lái)自多能干細(xì)胞的MVs能通過(guò)降低小鼠I/R心肌組織內(nèi)caspase 3的表達(dá)從而抑制心肌細(xì)胞凋亡[3]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)心肌組織caspase 3活力進(jìn)行檢測(cè),大鼠經(jīng)歷心肌I/R損傷后,心肌組織中caspase 3活力顯著增高,IPC-MVs的處理可以降低其升高的幅度,這一結(jié)果可以看出IPC-MVs抑制心肌細(xì)胞凋亡的機(jī)制與降低心肌細(xì)胞中caspase 3的活力相關(guān)。
Bcl家族蛋白的活性與心肌細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。Bcl家族蛋白包括促進(jìn)和抑制細(xì)胞凋亡兩種功能相反的蛋白質(zhì),兩類蛋白的含量和功能狀態(tài)之間的平衡是細(xì)胞調(diào)控凋亡的重要機(jī)制[11]。有報(bào)道,大鼠心肌I/R損傷中,Bcl-2蛋白表達(dá)下降,Bax蛋白表達(dá)上升,Bcl-2/Bax比值顯著下降[12]。IPC可通過(guò)升高大鼠I/R心肌組織中Bcl-2蛋白的表達(dá)從而抑制心肌細(xì)胞凋亡[13]。另有報(bào)道,人T淋巴細(xì)胞來(lái)源的MVs可通過(guò)上調(diào)Bcl-2、下調(diào)Bax的表達(dá),減少由放射菌素D引起的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[14]。本實(shí)驗(yàn)著重探討IPC-MVs對(duì)I/R大鼠心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2/Bax表達(dá)的影響。通過(guò)Western blot法檢測(cè)發(fā)現(xiàn),大鼠經(jīng)歷心肌I/R損傷后,Bcl-2蛋白表達(dá)下降,Bax蛋白表達(dá)上升,IPC-MVs可明顯升高Bcl-2蛋白表達(dá),降低I/R誘導(dǎo)的Bax蛋白表達(dá)。提示IPC-MVs抑制心肌細(xì)胞凋亡的機(jī)制與上調(diào)Bcl-2蛋白表達(dá),下調(diào)Bax蛋白表達(dá),升高Bcl-2/Bax的比值相關(guān)。
本研究發(fā)現(xiàn)IPC-MVs對(duì) I/R大鼠心肌具有保護(hù)作用,并證明其機(jī)制為上調(diào)I/R心肌組織中Bcl-2的蛋白表達(dá),下調(diào)Bax的蛋白表達(dá),升高Bcl-2/Bax比值,降低caspase 3活力。其他相關(guān)的保護(hù)機(jī)制仍需進(jìn)一步探討,隨著對(duì)IPC-MVs研究的深入,將為IHD的治療提供新的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[1]Williams TM,Waksman R,De Silva K,et al.Ischemic preconditioning-an unfulfilled promise [J].Cardiovasc Revasc Med,2015,16(2):101-108.
[2]Burger D,Schock S,Thompson CS,et al.Microparticles:biomarkers and beyond [J].Clin Sci(Lond),2013,124(7):423-441.
[3]Wang Y,Zhang L,Li Y,et al.Exosomes/microvesicles from induced pluripotent stem cells deliver cardioprotective miRNAs and prevent cardiomyocyte apoptosis in the ischemic myocardium [J].Int J Cardiol,2015,192:61-69.
[4]Giricz Z,Varga ZV,Baranyai T,et al.Cardioprotection by remote ischemic preconditioning of the rat heart is mediated by extracellular vesicles [J].J Mol Cell Cardiol,2014,68(2):75-78.
[5]LIU M,WANG Yi-lu,SHANG M,et al.Flow cytometric analysis of circulating microvesicles derived from myocardial schemic preconditioning and cardioprotecytion of ischemia/reperfusion injury in rats [J].Chin J Appl Physiol,2015,31(6):524-531.
[6]Bian S,Zhang L,Duan L,et al.Extracellular vesicles derived from human bone marrow mesenchymal stem cells promote angiogenesis in a rat myocardial infarction model [J].J Mol Med(Berl),2014,92(4):387-397.
[7]Jansen F,Yang X,Baumann K,et al.Endothelial microparticles reduce ICAM-1 expression in a microRNA-222-dependent mechanism [J].J Cell Mol Med,2015,19(9):2202-2214.
[8]Yu B,Gong M,Wang Y,et al.Cardiomyocyte protection by GATA-4 gene engineered mesenchymal stem cells is partially mediated by translocation of miR-221 in microvesicles [J].PLoS One,2013,8(8):e73304.
[9]Gu S,Zhang W,Chen J,et al.EPC-derived microvesicles protect cardiomyocytes from Ang II-induced hypertrophy and apoptosis [J].PLoS One,2014,9(1):e85396.
[10]Vasina EM,Cauwenberghs S,Staudt M,et al.Aging- and activation-induced platelet microparticles suppress apoptosis in monocytic cells and differentially signal to proinflammatory mediator release [J].Am J Blood Res,2013,3(2):107-123.
[11]Liu Y,Shi L,Liu C,et al.Effect of combination therapy of propofol and sevoflurane on MAP2K3 level and myocardial apoptosis induced by ischemia-reperfusion in rats [J].Int J Clin Exp Med,2015,8(4):6427-6435.
[12]Wang Y,Li X,Wang X,et al.Ginsenoside Rd attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury via Akt/GSK-3beta signaling and inhibition of the mitochondria-dependent apoptotic pathway [J].PLoS One,2013,8(8):e70956.
[13]Lai CC,Tang CY,Chiang SC,et al.Ischemic preconditioning activates prosurvival kinases and reduces myocardial apoptosis [J].J Chin Med Assoc,2015,78(8):460-468.
[14]Soleti R,Lauret E,Andriantsitohaina R,et al.Internalization and induction of antioxidant messages by microvesicles contribute to the antiapoptotic effects on human endothelial cells [J].Free Radic Biol Med,2012,53(11):2159-2170.
Effects of circulating microvesicles derived from myocardial ischemic preconditioning on myocardial ischemia/reperfusion injury in rats
WANG Yi-lu,LIU Miao,SHANG Man,WANG Yao,ZHANG Qi,WANG Shao-xun,WEI Su,ZHANG Kun-wei,LIU Chao,WU Yan-na,SONG Jun-qiu△,LIU Yan-xia△
(Department of Pharmacology,School of Basic Medical Sciences,Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China)
Objective:To investigate the effects of circulating microvesicles(MVs)derived from ischemic preconditioning(IPC)on myocardial ischemia/reperfusion(I/R)injury in rats and explore the underlying mechanism.Methods:To establish the IPC model,the rats were subjected to brief cycles of left anterior descending(LAD)coronary occlusion and reperfusion.The blood was drawn from abdominal aorta once the operation was finished.IPC-MVs were isolated by ultracentrifugation from the peripheral blood and characterized by flow cytometry.The myocardial I/R model of rats was established in vivo.Rats were injected via the femoral vein with IPC-MVs at 7 mg/kg.Morphological changes of myocardium were observed microscopically after HE staining.Apoptosis of myocardial cells was detected with TUNEL assay.Myocardial infarct size was detected by TTC staining.Moreover,activity of plasma lactate dehydrogenase(LDH)was tested by colorimetry.The activity of caspase 3 in myocardium was assayed with spectrophotometry.Expression levels of Bcl-2 and Bax protein were examined with Western blot.Results:The concentration of IPC-MVs,which was detected by flow cytometry,was 4380±745 cells/μl.Compared with I/R group,IPC-MVs alleviated the damage of tissues in I/R injured rats significantly.The myocardial infarct size and the cardiomyocyte apoptotic index were obviously decreased after IPC-MVs treatment(P<0.01,respectively).The activity of plasma LDH was significantly decreased in IPC-MVs treated rats(P<0.01).Moreover,the activity of caspase 3 was markedly decreased after IPC-MVs treatment(P<0.01).In addition,the expression of Bcl-2 was increased(P<0.01),the expression of Bax was decreased(P<0.01),the ratio of Bcl-2/Bax was significantly increased after IPC-MVs treatment(P<0.01).Conclusion:IPC-MVs protected myocardial against I/R injury by up-regulating the expression of Bcl-2 protein,down-regulating the expression of Bax protein,increasing the ratio of Bcl-2/Bax and decreasing cleavage of caspase 3.
microvesicles;myocardial ischemic preconditioning;myocardial ischemia/reperfusion;rats;apoptosis
天津市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11JCZDJC18300);高校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20101202110005);天津市高等學(xué)??萍及l(fā)展基金計(jì)劃項(xiàng)目(20110106)
2015-12-14
2016-02-16
△Tel/Fax:86-22-83336660;E-mail:liuyanxia126@126.com,songjunqiu@126.com
R966
A
1000-6834(2016)02-097-05
10.13459/j.cnki.cjap.2016.02.001
中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志2016年2期