茶黄素双没食子酸酯对H9c2细胞病理性心肌肥厚的预防作用及分子机制

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茶黄素是红茶中一类具有苯并卓酚酮结构的化合物,至今发现其中茶黄素双没食子酸酯(Theaflavin-3,3’-digallate,TF3)在体内外具有最强的生物活性。病理性心肌肥厚(Pathological cardiac hypertrophy,PCH)是心脏室壁在压力诱导下为满足血液循环而产生的不可逆增厚,是心力衰竭的前期表征之一。本研究采用血管紧张素II(Angiotensin II,ANGII)诱导H9c2大鼠心肌细胞建立PCH模型,探究了TF3对PCH的预防作用及分子机制。主要研究结果如下:1.ANGII处理H9c2细胞可以成功建立PCH模型。采用F-肌动蛋白染色和细胞核染色发现,ANGII 0.1-10μM处理24 h后细胞体积增加64.88%-159.40%(p<0.01)。细胞经过ANGII 0.1μM或0.5μM处理24 h后,胚胎基因利钠肽A(Natriuretic peptide A,ANP)m RNA水平分别显著上升了137.38%和92.38%(p<0.01);利钠肽B(Natriuretic peptide B,BNP)m RNA水平在ANGII 0.5μM或10μM处理24 h后分别显著增加了51.47%(p<0.05)和84.38%(p<0.01)。2.TF3预处理可以抑制细胞增大及胚胎基因过表达,预防PCH的形成。当浓度低于10μM时,TF3促进了细胞增殖。与模型组相比,TF3 1-10μM预处理1 h可以减小细胞体积7.40%-31.52%,降低ANP m RNA水平26.03%-41.52%以及BNP m RNA水平16.46%-34.82%,同时表现出剂量-效应关系。TF3 10μM表现出最强的预防作用,与阳性对照表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)50μM的抑制效果相近。3.TF3通过降低细胞活性氧水平和提高抗氧化能力使细胞维持氧化还原平衡。ANGII诱导建立PCH模型时伴随氧化应激的发生。PCH模型组活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平显著升高,不同浓度TF3预处理后,细胞内ROS水平较模型组下降了35.94%-55.07%;PCH模型中一氧化氮(Nitric oxide,NO)水平与对照组相比下降为12.92%,TF3可以修复细胞内NO水平,呈现出剂量-效应关系,TF3 10μM效果最佳,可使NO水平恢复至对照的116.04%;PCH模型组超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性均显著降低,不同浓度TF3预处理后,细胞SOD活性较模型组分别提高40.62%-68.38%(p<0.01),TF3 10μM处理后CAT活性为空白对照的3.64倍。说明TF3 1-10μM可以使细胞维持氧化还原平衡,TF3 10μM作用强于EGCG。4.TF3通过与钙调蛋白(Calmodulin,Ca M)和钙调神经磷酸酶(Calcineurin,Ca N)结合,抑制钙调神经磷酸酶-活化T细胞核因子(Calcineurin-Nuclear factor of activated T cells,Ca N-NFAT)信号通路的激活。蛋白质印迹结果显示,与模型组相比,TF3 10μM可以显著下调Ca N蛋白水平(23.41%,p<0.01),并显著上调NFAT因子3磷酸化(p-NFATc3)蛋白水平(47.62%,p<0.01),表明TF3可以通过抑制Ca N-NFAT信号通路的激活来预防PCH。此外,荧光定量结果显示TF3恢复了细胞内Ca2+至正常水平;分子对接结果显示TF3可能可以与Ca M和Ca N结合,TF3可能通过维持内质网Ca2+通道活性,改变Ca M和Ca N蛋白性质来抑制Ca N-NFAT信号通路的激活。综上所述,本研究证实了TF3通过抑制细胞Ca N-NFAT信号预防由ANGII诱导H9c2细胞发生PCH,并同时改善细胞氧化应激水平。TF3有望成为功能性食品的主要成分,用于预防人体PCH和心力衰竭的发生。
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