硫化氢(H_2S)抑制BECN1/SLC7A11通路介导的铁死亡途径减轻脓毒症心肌损伤的研究

目的:探讨外源性H_2S供体Na HS是否通过抑制BECN1/SLC7A11通路介导的铁死亡途径改善脓毒症心肌损伤。方法:细胞实验:采用不同浓度LPS(1、3、5、10、20μg/m L)刺激大鼠H9c2心肌细胞诱导脓毒症心肌细胞损伤体外模型。在LPS刺激前,采用不同浓度Na HS(20、50、100、150、200 mmol/L)预处理细胞1 h,筛选Na HS给药最适浓度。将H9c2细胞分为3组:Control组、LPS组、LPS+Na HS组。采用CCK-8法检测细胞活力,试剂盒检测心肌细胞内Fe~(2+)、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)水平,采用荧光探针法检测心肌细胞活性氧(ROS)和心肌细胞线粒体膜电位的变化,免疫荧光检测BECN1、SLC7A11在心肌细胞中的表达定位,应用小干扰RNA(si RNA)降低H9c2细胞中的BECN1的表达,western-blot法检测铁死亡调控蛋白BECN1、p-BECN1、SLC7A11、Ferritin、GPX4表达水平。动物实验:为了进一步验证体内结果,研究采用盲肠结扎穿刺操作(CLP)诱导大鼠脓毒症心肌损伤体内模型,将45只SD大鼠(8-10周龄)分为假手术(Sham)组、脓毒症(CLP)组、脓毒症+Na HS干预(CLP+Na HS)组,每组15只,通过超声心动图观察各组大鼠心脏收缩与舒张功能,HE染色观察各组大鼠心肌形态学变化,透射电镜观察心肌线粒体结构变化,western-blot法检测铁死亡调控蛋白BECN1、p-BECN1、SLC7A11、Ferritin、GPX4表达水平。组间比较采用单因素方差分析,以P<0.05为差异有统计学意义。对Fe~(2+)与细胞活力,心肌酶,细胞氧化应激、脂质过氧化,铁死亡标志蛋白等指标进行相关性分析,对大鼠心功能指标与铁死亡标志蛋白进行相关性分析,pearson相关系数|r|>0.8表示具有高度相关,P<0.05表示存在显著的线性关联。结果:(1)不同浓度梯度LPS刺激H9c2大鼠心肌细胞构建脓毒症心肌细胞损伤模型,与Control组相比,LPS刺激后H9c2细胞活力下降,Fe~(2+)浓度升高,MDA、ROS水平升高,线粒体JC-1单体增多,p-BECN1蛋白表达水平上升,Ferritin、GPX4、SLC7A11蛋白的表达水平下调,心肌细胞损伤加重(p<0.05)。(2)与LPS组相比,Na HS给药后可减轻LPS刺激的H9c2细胞活力降低和Fe~(2+)浓度升高,降低LPS刺激的H9c2细胞氧化应激和铁代谢障碍,下调p-BECN1蛋白表达水平,上调Ferritin、GPX4、SLHepatic infarctionC7A11蛋白的表达水平,减轻心肌细胞损伤(p<0.05)。(3)BECN1 si RNA干预后发现,抑制BECN1的表达可增强细胞的抗氧化能力,降低LPS诱导的H9c2细胞铁死亡的敏感性。联合Na HS给药干预后铁死亡调控蛋白Bafilomycin A1SLC7A11、Ferritin、GPX4的表达水平有所升高(p<0.05)。(4)与Sham组相比,CLP组大鼠心脏收缩与舒张功能减弱,HE染色发现心肌组织节结构排列紊乱,炎性细胞浸JQ1化学结构润增加,透射电镜下可见心肌线粒体缩小、嵴减少、膜破裂,铁死亡调控蛋白SLC7A11、Ferritin、GPX4表达水平下降,p-BECN1表达水平升高(p<0.05)。(5)与CLP组相比,Na HS给药干预后大鼠心功能障碍有所缓解,心肌组织病理形态学有所改善,线粒体结构损伤减轻,心肌组织中SLC7A11、Ferritin、GPX4蛋白表达升高,p-BECN1表达水平下降(p<0.05)。结论:外源性H_2S供体Na HS通过抑制BECN1/SLC7A11通路介导的铁死亡途径改善脓毒症心肌损伤。