关键词:
吴茱萸次碱
阿霉素
氧化应激
凋亡
摘要:
背景:阿霉素(Doxorubicin,DOX)属于抗肿瘤抗生素,为细胞周期靶向非特异性药物,广泛用于治疗多种实体瘤。然而,DOX的心脏毒性成为限制其临床应用的不可逾越的障碍。DOX心脏毒性的分子机制已被广泛研究,目前普遍认为氧化应激、自噬、线粒体功能障碍和凋亡途径是DOX心脏毒性的潜在机制。先前的研究已经证明,抑制氧化应激可显著减轻DOX引起的心脏毒性。吴茱萸次碱对心血管有保护作用,且具有抗氧化作用,但其在改善抗肿瘤药物引起的副作用方面了解甚少。因此,吴茱萸次碱有望成为一种抑制DOX引起的心脏副作用的药物,从而提高患者的生活质量。吴茱萸次碱(Rutaecarpin,RUT)已被证明具有心血管生物学作用,如变力和变时、血管松弛、抗血小板聚集和抗炎作用,而其在DOX所导致的心脏毒性中的作用尚未研究。目的:本研究的目的是研究RUT在DOX所导致的心脏毒性中的作用,并探讨其可能的机制。方法:(1)购买来自Vital River Laboratory Animal Technology(中国北京)的8-10周龄,体重23~25g的雄性C57BL/6J小鼠,饲养在单独通风的笼子中。所有小鼠生长在标准的湿度/温度控制的环境中(相对湿度70%,22°C),光照-黑暗周期为12:12小时。实验分为6组:(1)对照组,注射含0.5%二甲基亚砜(DMSO)的等量生理盐水;(2)RUT组,将RUT溶于含0.5%吐温-80的37°C生理盐水中,然后每天根据体重用RUT灌胃40 mg/kg,连续4周;(3)DOX组,鼠尾静脉注射阿霉素(5 mg/kg,溶于含0.5%DMSO的生理盐水中),每周1次。(4)DOX+RUT(低剂量)组:DOX+RUT 20 mg/kg/d,连续4周;(5)DOX+RUT(高剂量)组,DOX+RUT 40 mg/kg/d,连续4周;(6)DOX+RUT+Akti(AKT inhibitor)组,从第1天起隔日腹腔注射Akti(20 mg/kg),连续4周,小鼠在麻醉下被处死。(2)用30MHz的超声探头(Vevo 770 imaging system,Visual Sonics,Toronto,Canada)每周对小鼠记录并评估各组小鼠左心室收缩功能的变化。(3)取小鼠心室石蜡切片,采用H&E染色观察小鼠心室大体形态变化;采用Masson染色观察小鼠心室组织纤维化情况并计算纤维化面积;采用DHE染色观察心肌细胞氧化应激的表达;采用TUNEL染色观察心肌细胞凋亡的水平并测算比率。(4)采用Western blot检测心室组织中GCLM,HO-1,p-AKT,AKT,Nrf2,Cleaved Caspase-3,Bax,Bcl-2 and GAPDH表达水平。结果:1.与对照组的小鼠相比,随着阿霉素累积计量增加,DOX组小鼠心脏射血分数、短轴缩短率功能减退,并具有统计学差异。2.与对照组相比,DOX组小鼠心脏明显变小,主要反映在心重/胫骨长(HW/TL)降低与HE染色中心脏横切面减小,在加用RUT治疗以后得到改善。3.与对照组相比,鼠尾静脉注射DOX组小鼠摄食量与体重改变不大。4.与对照组相比,DOX组小鼠的超声心动图显示超声心动图显示,DOX治疗的小鼠出现心力衰竭和血管周围纤维化加重,表现为收缩期间LVEF、LVFS、LVPW和LVAW减少,这些不利影响可通过给予RUT治疗显著减轻。4.与对照组相比,鼠尾静脉注射DOX组小鼠氧化应激水平跟心肌细胞凋亡水平随DOX累积剂量逐渐加重,这些不利影响可通过给予RUT治疗显著减轻。平行实验表明,DOX显著降低心脏SOD活性和GSH含量,升高MDA活性,这些作用均被RUT部分抑制。***处理小鼠心脏中p-AKT、NRF-2、HO-1和GCLM的蛋白水平,与对照组相比,发现DOX降低了p-AKT、NRF-2、HO-1和GCLM的蛋白水平,但这些蛋白表达水平的降低在RUT治疗4周后被逆转。此外,还检测了与细胞凋亡相关的蛋白。我们发现DOX增强了促凋亡蛋白Clevered Caspase-3和Bax的表达,但降低了抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,这些变化都被RUT部分抑制。7.与DOX+RUT组相比,AKTi组小鼠表现为心脏SOD活性和GSH含量降低,MDA活性升高。RUT增强了p-AKT、Nrf2、HO-1、GCLM和Bcl-2的蛋白水平,但抑制了Clevered Caspase-3和Bax的表达,蛋白表达的变化在给予AKTi后都被逆转。结论:吴茱萸次碱是一种心脏保护剂,具有抗氧化与抗细胞凋亡的作用,可以通过激活AKT信号通路来发挥作用,抑制DOX所致的心脏毒性。