MG53蛋白对小鼠阿霉素急性心肌毒性的影响及机制
Effect of MG53 on Cardiac Function Affected by Acute Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity in Mice and Its Mechanism
- 中山大学学报（医学科学版） 2023年44卷第1期 页码：34-43
- 作者机构：
1.南方医科大学珠江医院心脏中心实验室心血管内科，广东 广州 510220
2.南方医科大学珠江医院健康管理科，广东 广州 510220
- 作者简介：
卢维哲，硕士生，研究方向：心血管疾病，E-mail：787815810@qq.com
- 基金信息：国家自然科学基金(81873460);广东省自然科学科学基金(2021A1515012568;2021A1515011097)
DOI：10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).20221208.001
中图分类号： R541纸质出版日期：2023-01-20，
收稿日期：2022-10-10，
扫 描 看 全 文
卢维哲,刘海琼,杨涵滟等.MG53蛋白对小鼠阿霉素急性心肌毒性的影响及机制[J].中山大学学报（医学科学版）,2023,44(01):34-43.
LU Wei-zhe,LIU Hai-qiong,YANG Han-yan,et al.Effect of MG53 on Cardiac Function Affected by Acute Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity in Mice and Its Mechanism[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2023,44(01):34-43.
卢维哲,刘海琼,杨涵滟等.MG53蛋白对小鼠阿霉素急性心肌毒性的影响及机制[J].中山大学学报（医学科学版）,2023,44(01):34-43. DOI： 10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).20221208.001.
LU Wei-zhe,LIU Hai-qiong,YANG Han-yan,et al.Effect of MG53 on Cardiac Function Affected by Acute Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity in Mice and Its Mechanism[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2023,44(01):34-43. DOI： 10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).20221208.001.
摘要
目的
2
本研究拟探究MG53蛋白对小鼠阿霉素心肌毒性的心脏功能的影响及机制。
方法
2
体内实验选择C57BL/6小鼠腹腔注射阿霉素20 mg/kg 1周诱导急性阿霉素心肌毒性模型；体外实验使用1 μmol/L阿霉素处理大鼠原代心肌细胞构建DIC模型。采用小动物心脏超声分析小鼠心脏功能，观察左室射血分数、缩短分数的变化；通过qPCR技术分析心脏重构相关基因
ANP、BNP、α-MHC
，自噬相关基因
Beclin1、LC3
及凋亡基因
CASPASE3
的表达改变；采用免疫印迹技术检测自噬相关蛋白Beclin1、LC3及凋亡相关蛋白caspase3的表达水平；采用透射电镜观察心肌组织中的自噬小体；采用TUNEL试剂盒检测原代心肌细胞的凋亡水平。
结果
2
心脏超声结果显示：与假手术组（Sham）相比，阿霉素组（DOX）及心肌原位注射对照腺相关病毒组（DOX+AAV9-NC）小鼠心脏功能显著下降（EF：Sham：86.06 ± 2.08
vs.
DOX：58.97 ± 1.62，
P
<
0.0001；Sham：86.06 ± 2.08
vs.
DOX+AAV9-NC：59.00 ± 1.86，
P
<
0.000 1。FS：Sham：45.47 ± 1.95
vs.
DOX：30.68 ± 1.21，
P
<
0.000 1；Sham：45.47 ± 1.95
vs.
DOX+AAV9-NC：30.79 ± 1.13，
P
<
0.000 1），而心肌原位注射腺相关病毒过表达MG53组（DOX+AAV9-MG53）小鼠的心脏功能障碍得到显著改善（EF：DOX+AAV9-MG53：66.93 ± 1.78
vs.
DOX+AAV9-NC：59.00 ± 1.86，
P
<
0.000 1。FS：DOX+AAV9-MG53：36.35 ± 1.33
vs.
DOX+AAV9-NC：30.79 ± 1.13，
P
<
0.000 1）；电镜结果显示，过表达MG53后心肌细胞的自噬小体增加；qPCR结果表明过表达MG53显著下调心脏重构相关基因的表达；此外，western blot结果进一步明确过表达MG53可显著下调caspase3蛋白表达，并上调Beclin1、LC3蛋白表达（caspase：DOX+AAV9-MG53：1.49 ± 0.13
vs.
DOX+AAV9-NC：2.49 ± 0.46，
P
= 0.000 2；Beclin-1：DOX+AAV9-MG53：0.82 ± 0.02
vs.
DOX+AAV9-NC：0.62 ± 0.05，
P
<
0.000 1；LC3：DOX+AAV9-MG53：0.83 ± 0.04
vs.
DOX+AAV9-NC：0.40 ± 0.05，
P
<
0.000 1），而敲低MG53可显著上调caspase3蛋白表达，下调Beclin1、LC3蛋白表达（caspase：DOX+si-MG53：4.52 ± 0.28
vs.
DOX+si-NC：3.37 ± 0.08，
P
<
0.000 1；Beclin-1：DOX+si-MG53：0.34 ± 0.06
vs.
DOX+si-NC：0.54 ± 0.07，
P
= 0.026 2；LC3：DOX+si-MG53：0.41 ± 0.12
vs.
DOX+si-NC：0.70 ± 0.07，
P
= 0.001 5）；TUNEL检测结果提示过表达MG53可显著抑制心肌细胞凋亡（DOX+Ad-MG53：9.41 ± 0.53
vs.
DOX+Ad-NC：29.34 ± 7.29，
P
<
0.000 1），敲低MG53可显著促进心肌细胞凋亡。（DOX+si-MG53：71.34 ± 5.90
vs.
DOX+si-NC：32.19 ± 9.91，
P
<
0.000 1）
结论
2
MG53可抑制心肌细胞凋亡，并促进自噬，改善小鼠DIC心脏重构进程，减轻心脏功能障碍。
Abstract
Objective
2
This study was designed to explore the effect of MG53 on cardiac function affected by acute doxorubicin （DOX）-induced cardiotoxicity （DIC） in mice and its possible mechanism.
Methods
2
In vivo
， C57BL/6 mice were injected intraperitoneally with twenty mg/kg DOX for one week to induce the acute DIC.
In vitro
， neonatal rat cardiomyocytes （NRCs） were treated with 1 μmol/L DOX to induce DIC. A small animal ultrasound imaging system was used to evaluate cardiac function， and the left ventricular changes in ejection fraction （EF） and fraction shortening （FS） were measured. qPCR technology was used to evaluate cardiac remodeling related factors
ANP， BNP
and
α-MHC
， autophagy-related factors
Beclin1
and
LC3
， and apoptosis-related factor
CASPASE3
. Autophagy-related protein levels of Beclin1， LC3 and apoptosis-related protein levels of caspase3 were assessed by Western Blot. Transmission electron microscopy （TEM） was used to detect autophagosomes in heart tissues. TUNEL assay kit was used to detect apoptosis in neonatal murine cardiomyocytes.
Results
2
The small animal ultrasound imaging revealed cardiac function was significantly reduced by doxorubicin in the DOX group and DOX+AAV9-NC group compared with the sham group （EF： Sham： 86.06 ± 2.08
vs.
DOX：58.97 ± 1.62，
P
<
0.000 1； Sham： 86.06 ± 2.08
vs.
DOX+AAV9-NC： 59.00 ± 1.86，
P
<
0.000 1. FS： Sham： 45.47 ± 1.95
vs.
DOX：30.68 ± 1.21，
P
<
0.000 1； Sham： 45.47 ± 1.95
vs.
DOX+AAV9-NC： 30.79 ± 1.13，
P
<
0.000 1）. However， the overexpression of MG53 with adeno-associated virus9 （AAV9） ameliorated cardiac dysfunction （EF： DOX+AAV9-MG53： 66.93 ± 1.78
vs.
DOX+AAV9-NC： 59.00 ± 1.86，
P
<
0.000 1. FS： DOX+AAV9-MG53： 36.35 ± 1.33
vs.
DOX+AAV9-NC： 30.79 ± 1.13，
P
<
0.000 1）. TEM showed autophagosomes were increased in the DOX+AAV9-MG53 group compared with the DOX group and DOX+AAV9-NC. qPCR results suggested that MG53 down-regulated the mRNA expression of cardiac remodeling related genes. Additionally， Western blot results confirmed that the protein level of caspases3 was decreased and Beclin1 and LC3 expression was increased in the DOX+AAV9-MG53 group compared with those in the DOX group and DOX+AAV9-NC group （caspase： DOX+AAV9-MG53： 1.49 ± 0.13
vs.
DOX+AAV9-NC： 2.49 ± 0.46，
P
= 0.000 2； Beclin-1： DOX+AAV9-MG53：0.82 ± 0.02
vs.
DOX+AAV9-NC： 0.62 ± 0.05，
P
<
0.000 1； LC3： DOX+AAV9-MG53： 0.83 ± 0.04
vs.
DOX+AAV9-NC： 0.40 ± 0.05，
P
<
0.000 1）. In contrast， knockdown of MG53 significantly up-regulated the protein level of Caspase3 and significantly down-regulated the protein level of Beclin1 and LC3 （caspase： DOX+si-MG53： 4.52 ± 0.28
vs.
DOX+si-NC： 3.37 ± 0.08，
P
<
0.000 1； Beclin-1： DOX+si-MG53： 0.34 ± 0.06
vs.
DOX+si-NC： 0.54 ± 0.07，
P
= 0.026 2； LC3： DOX+si-MG53： 0.41 ± 0.12
vs.
DOX+si-NC： 0.70 ± 0.07，
P
= 0.001 5）. TUNEL analysis showed overexpression of MG53 significantly inhibited the apoptosis of cardiomyocytes （DOX+Ad-MG53： 9.41 ± 0.53
vs.
DOX+Ad-NC： 29.34 ± 7.29，
P
<
0.000 1）， and knockdown of MG53 significantly facilitate the apoptosis of cardiomyocytes （DOX+si-MG53： 71.34 ± 5.90
vs.
DOX+si-NC： 32.19 ± 9.91，
P
<
0.000 1）.
Conclusion
2
MG53 inhibits cardiac apoptosis and enhances autophagy， which delays cardiac remodeling and ameliorates cardiac dysfunction.
关键词
MG53阿霉素心肌毒性心脏功能凋亡自噬
Keywords
MG53doxorubicin-induced cardiotoxicitycardiac functionapoptosisautophagy
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