文丨异文录
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心脏重构不良可能导致心力衰竭的发生和发展，临床上缺乏有效的治疗方法。人参皂苷Rg1 (GRg1)，人参皂苷Rg1的主要成分人参，防止各种心血管疾病，但其对心脏重塑的影响仍不清楚。
因此，我们研究了GRg1对心肌梗死后心脏重构的保护作用及其机制。GRg1显著改善左冠状动脉前降支结扎小鼠的心脏重塑，表现为左心室扩张减少和心脏纤维化减少，并伴有心脏功能改善。
从机制上讲，GRg1显著增加线粒体吞噬体的形成，改善心脏线粒体损伤，并增强心脏重塑过程中SIRT1/PINK1/Parkin介导的线粒体吞噬。GRg1增加了细胞活力，减弱了细胞凋亡和纤维化反应H2O2-通过促进SIRT1/PINK1/Parkin轴处理H9c2细胞。此外，SIRT1特异性抑制剂(EX527)或针对Parkin的小干扰RNA的使用消除了GRg1的保护作用在试管内。这些发现揭示了GRg1减轻心脏重构的新机制通过增强SIRT1/PINK1/Parkin介导的有丝分裂。
心力衰竭是一个严重的医疗卫生问题，造成了沉重的社会和经济负担。心力衰竭影响着中国890多万人；由于人口老龄化、心肌梗死(MI)后存活率增加以及高血压、糖尿病和肥胖症等危险因素的流行，这些数字可能会持续增加。
心肌梗死后的心脏重塑是一个复杂的病理生理过程，包括纤维化、炎症、凋亡和其他病理特征。这些特征有助于心力衰竭的发生、维持和发展。由于目前对心力衰竭的治疗在抑制心脏重塑进展方面效果有限，因此迫切需要探索新的治疗策略。
越来越多的证据表明心力衰竭患者心脏线粒体结构和功能异常。病理生理学涉及活性氧(ROS)、氧化应激和线粒体结构损伤和功能障碍的增加，这导致ATP生成和需求之间的错配。此外，线粒体损伤激活下游信号通路，可加重心脏炎症、心肌纤维化和心室重塑，从而导致心力衰竭恶化。
因此，维持线粒体的稳态控制对于正常的心肌细胞生理学是至关重要的。线粒体吞噬是自噬的一种选择性形式，其中受损的线粒体被分解和再循环。最近发现线粒体吞噬与维持正常的心脏功能和新陈代谢有关。在压力超负荷诱导的心力衰竭中，线粒体吞噬功能障碍导致异常线粒体积聚、显著纤维化、肥大和心脏功能障碍。
病理性有丝分裂吞噬诱导氧化应激和内皮细胞功能障碍，导致心肌梗死期间细胞死亡。诱导线粒体吞噬防止脓毒性心肌病线粒体损伤并减轻心肌损伤。SIRT1促进线粒体吞噬，有助于改善线粒体功能障碍。因此，靶向SIRT1介导的有丝分裂可能是治疗心力衰竭时对抗心脏重塑的一种有前途的策略。
人参是众所周知的传统中草药，在改善炎症性疾病、减轻血管功能障碍和改善气虚相关疾病方面发挥显著的有益效果。人参皂苷Rg1 (GRg1)是从人参中分离的主要生物活性成分页人参并表现出广泛的治疗潜力，包括抗衰老、抗炎、抗凋亡和抗氧化特性。我们以前的研究表明，GRg1可以减少成纤维细胞中胶原沉积，抑制线粒体损伤。
最近，GRg1被证明可以减少培养心肌细胞的线粒体膜去极化和减轻氧化应激损伤。此外，GRg1通过上调有丝分裂相关蛋白PINK1的表达，促进营养应激期间H9c2细胞的存活。此外，GRg1诱导PINK1和Parkin的表达，并改善四氯化碳诱导的急性肝损伤小鼠的肝功能。
考虑到上述背景，我们假设GRg1可能通过调节心脏线粒体吞噬来减轻MI诱导的心脏重塑并抑制HF进展。在本研究中，我们旨在揭示GRg1在心肌梗死后心脏重构中的保护作用，并探讨其潜在机制。
为了评估GRg1是否在小鼠HF模型中发挥保护作用，将GRg1连续4周口服给药于MI小鼠。反映实验方案的流程图如所示。超声心动图结果显示，与假手术组观察到的值相比，诱导MI后4周左心室功能明显受损，表现为左心室舒张末期直径(LV edd)/左心室收缩末期直径(LVESD)和左心室舒张末期容积(LVEDV)/左心室收缩末期容积(LVESV)增加，左心室射血分数(LVEF)和左心室缩短分数(LVFS)降低。
在给药结束时，与MI组相比，MI+GRg1组表现出显著较低的LVEDD/LVESD和LVESV/LVEDV，以及较高的LVEF和LVFS，这表明在患有HF的小鼠中左心室扩张降低且心脏功能改善。
通过Masson三色染色评估心脏间质纤维化。与假手术组的心肌组织相比，在MI组的梗塞边缘区域观察到心脏间质胶原体积的显著增加，这通过GRg1治疗得到改善。此外，实时聚合酶链反应(RT-PCR)分析表明，GRg1处理降低了心肌梗死介导的纤维化标志物α-SMA和III型胶原蛋白。免疫组织化学分析证实了GRg1的抗纤维化作用。总之，这些结果表明GRg1给药可以逆转心肌纤维化并改善心脏重塑。
心肌梗死导致线粒体损伤，线粒体吞噬在心肌损伤中起着关键作用。在心力衰竭模型中，有丝分裂被显著抑制。我们首先使用透射电子显微镜评估线粒体超微结构。电子显微照片清楚地显示了从MI组获得的心脏组织中受损的心脏线粒体，表现为不规则排列、肿胀诱导的变形、嵴崩解和空泡化。GRg1处理后线粒体损伤明显减轻。
此外，在MI+GRg1组中观察到增强的有丝分裂吞噬体形成，表明GRg1越来越多地消除受损的线粒体。SIRT1被认为是有丝分裂的上游调节因子。为了验证GRg1的SIRT1激活，我们分析了小鼠心脏组织中SIRT1 mRNA的表达。我们发现，与假手术组相比，心肌梗死组的SIRT1 mRNA水平显著降低，而GRg1治疗增加了SIRT1水平。
接下来，我们检测了主要的有丝分裂相关生物标志物的表达，包括PINK1、Parkin、LC3-II和p62，以进一步阐明GRg1的保护作用。结果表明，在模型组中，MI降低了PINK1、Parkin和LC3-II的表达，但上调了p62，一种通过自噬降解的蛋白质，表明在HF条件下，PINK1/Parkin介导的丝裂吞噬在MI损伤中受到抑制。
然而，这种抑制被GRg1给药部分逆转。RT-PCR分析揭示了GRg1对PINK1、Parkin、LC3和p62表达水平的类似作用，如在蛋白质印迹分析中观察到的。这些结果证实了GRg1防止心力衰竭进展的潜力，并表明SIRT1/PINK1/Parkin介导的有丝分裂吞噬作用参与了其潜在机制。
我们首先检测GRg1是否对H2O2-诱导H9c2细胞死亡。与H一起孵育H2O2以浓度和时间依赖的方式降低心肌细胞的生存力，特别是在200微米下24小时，细胞生存力降低至约70 %。因此，H9c2细胞暴露于200微米H2O2在随后的实验中，研究GRg1是否能保护H9c2细胞免受H2O2-导致生存能力下降。用不同浓度的GRg1预处理后，细胞活力以剂量依赖性方式显著增加，表明GRg1对H2O2-诱导细胞损伤。由于用40微米GRg1处理对细胞活力的影响与用80微米GRg1处理相似(分别为83.4±3.78%和85.3±3.86%)，因此选择40微米GRg1用于后续实验。
末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记(TUNEL)法检测GRg1对H2O2-诱导H9c2细胞凋亡。结果显示，在H2O2与假手术组相比。这种效应被GRg1治疗显著逆转。此外，包括α-SMA、I型胶原和III型胶原在内的纤维化因子水平的增加H2O2被GRg1处理显著抑制。这些结果提供了GRg1有效增强细胞活力和减少凋亡以及H。H2O2在心肌细胞中。
跟随H2O2暴露后，SIRT1 mRNA表达显著降低，但通过施用GRg1。从H9c2细胞中提取的丝裂吞噬相关分子的蛋白质水平的随后的蛋白质印迹分析表明，H9 C2细胞中的丝裂吞噬相关分子的蛋白质水平高于H9 C2细胞H2O2治疗显著降低了PINK1、Parkin和LC3-II的蛋白水平，并增加了p62的表达。
然而，这些改变可以被GRg1治疗逆转。此外，在与bafilomycin A1(一种自噬抑制剂)共同治疗后，GRg1在LC3-II表达上没有显著变化。因此，这些结果表明GRg1可能增强心肌细胞中SIRT1/PINK1/Parkin介导的有丝分裂吞噬，这与我们的研究结果一致。在活生物体内结果。
为了进一步研究该机制，我们使用了一种SIRT1的特异性抑制剂EX527来阐明线粒体吞噬在GRg1对心肌损伤的保护作用中的作用。当GRg1与EX527结合时，H9c2细胞中增强的有丝分裂吞噬作用被EX527消除，正如PINK1、Parkin和LC3-II表达减少和p62。我们还发现EX527显著增加α-SMA、I型胶原和III型胶原，以及凋亡增加，限制了GRg1的收益。
此外，我们在H9c2细胞中用siRNA沉默了帕金。TUNEL法显示H2O2用帕金森siRNA转染的-处理的心肌细胞表现出增加的细胞凋亡。此外，western blot分析和RT-PCR结果显示，沉默Parkin导致α-SMA、I型胶原和III型胶原上调，从而取消了GRg1的抗纤维化活性。综上所述，这些发现表明GRg1通过激活SIRT1/PINK1/Parkin介导的有丝分裂来保护心肌细胞免受损伤。
在目前的研究中，我们证明GRg1通过减少心肌梗死小鼠的左心室扩张、心肌纤维化和心肌线粒体损伤而显著减轻心脏重塑。在试管内，GRg1提高了细胞存活率，减弱了H2O2处理过的H9c2细胞。重要的是，我们发现GRg1的心脏保护作用至少部分是通过SIRT1/PINK1/Parkin轴调节有丝分裂介导的。
人参的主要生物活性成分GRg1对心血管疾病显示出有希望的治疗效果。GRg1减少链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的心脏肥大和炎症反应。此外，GRg1显著降低横向主动脉缩窄诱导的心肌纤维化并改善心脏功能。同样，本研究使用心衰后心肌梗死的小鼠模型验证了GRg1的抗心衰潜能。我们发现GRg1抑制LVEF和LVFS的破坏，并防止左心室扩张，表明MI后心肌功能的改善。
心肌梗死后心力衰竭通常伴有左心室功能不全和心脏纤维化。我们的结果表明GRg1减少心脏间质纤维化，抑制α-SMA和III型胶原的表达，从而改善心脏重塑。这在试管内结果还揭示了GRg1对H2O2诱导的心肌细胞，表现为细胞活力增加，凋亡减少，α-SMA，I型胶原和III型胶原表达下调。总之，这些发现表明GRg1可以改善心力衰竭进展过程中的心功能并抑制心肌重塑。
消除有毒蛋白质和缺陷线粒体的质量控制系统对于维持心脏细胞稳态至关重要。线粒体吞噬被认为是保持健康线粒体网络的关键机制。受损/功能障碍的线粒体被自噬选择性分解。因此，在心肌梗死和心肌梗死后心力衰竭期间，线粒体吞噬是心肌细胞最佳表现和存活的先决条件。有缺陷的线粒体吞噬机制与心脏功能障碍和多种心血管疾病的进展密切相关。在肥胖诱导的心肌病的小鼠模型中，高脂肪饮食损害了线粒体吞噬能力，并导致受损的线粒体在心脏中积聚，从而导致病理重塑和心脏功能障碍。
此外，受抑制的线粒体吞噬不能清除线粒体碎片和更新线粒体生物合成，导致严重的线粒体氧化应激和心脏缺血再灌注损伤的恶化。线粒体吞噬的激活有助于逆转心脏损伤后的内皮细胞凋亡和微血管功能障碍。因此，增强丝裂原吞噬作用可能成为心力衰竭的一个有希望的治疗靶点。
胡等发现GRb1通过促进线粒体的吞噬而保护急性心肌缺血损伤。在目前的研究中，我们发现与MI组相比，GRg1显著改善了线粒体的形态学损伤，并增加了线粒体吞噬体中的线粒体清除，表明线粒体吞噬流量的上调。这些结果表明，GRg1可能作为一种有丝分裂诱导剂，并在心力衰竭时维持心脏稳态。
SIRT1对细胞存活至关重要，并调节多种生物过程，包括代谢、细胞周期、凋亡和线粒体稳态。SIRT1的心脏缺陷影响线粒体动力学，导致心肌细胞收缩力受损。白藜芦醇激活SIRT1，抑制心力衰竭，保留射血分数诱导的心脏重塑。此外，SIRT1的上调通过调节PINK1/Parkin介导的线粒体吞噬作用来防止心脏肥大。PINK1/Parkin信号通路是有丝分裂的重要调节因子。
线粒体损伤后，PINK1磷酸化E3泛素连接酶Parkin，导致其活化并从细胞质动员至线粒体。随后，活性Parkin泛素化其下游因子，与自噬体驻留蛋白LC3相互作用，并招募特异性泛素结合自噬衔接蛋白，包括p62，TAX1BP1，OPTN和NDP52，进一步促进自噬体的形成。[39, 40]越来越多的证据表明，受损的PINK1/Parkin介导的线粒体吞噬导致心肌功能障碍。PINK1蛋白水平在终末期人类心力衰竭中显著降低。PINK1缺陷小鼠早在2个月大时就出现心脏肥大和左心室功能障碍。
在横向主动脉收缩诱导的慢性心力衰竭小鼠模型中观察到PINK1和Parkin表达的显著缺失。在心肌缺血再灌注损伤中，有效的线粒体吞噬可决定心肌细胞的命运并改善心功能。基于这些发现，我们推测SIRT1/PINK1/Parkin轴介导的线粒体吞噬可能参与了GRg1对心力衰竭心脏重构的保护作用。
因此，我们分析了SIRT1和PINK1/Parkin信号通路的关键分子在HF小鼠和H2O2-诱导H9c2细胞。我们发现GRg1显著增加SIRT1表达并激活PINK1/Parkin信号通路，伴随着LC3-II的上调和p62的降低。在bafilomycin A1的存在下，GRg1介导的LC3-II水平的增强明显被消除。
这些结果证实了心力衰竭时有丝分裂不全的概念。此外，这些结果支持了我们的推测，GRg1可能激活有丝分裂通量。我们进一步证明了用特定的抑制剂抑制SIRT1或用siRNA沉默Parkin显著抵消了GRg1的心脏保护作用。考虑到我们的发现，SIRT1/PINK1/Parkin介导的线粒体吞噬作用有助于预防心脏重塑，并可能解释GRg1在心力衰竭进展中的保护作用。这些发现类似于先前报道的对衰竭心脏提供有益结果的研究。
在这项研究中，我们只评估了经典的PINK1/Parkin介导的有丝分裂，因此，我们的分析是不全面的。对SIRT1下游的进一步研究将有助于阐明心力衰竭心脏重构的机制。此外，我们观察到GRg1可以上调MI小鼠心脏和H。H2O2-处理过的心肌细胞；然而，GRg1是否影响Parkin的募集和转运及其机制仍有待阐明。
此外，人们普遍认为心脏需要高能量；有丝分裂促进代谢重编程，并参与心血管疾病的代谢转移。此外，在GRg1的保护过程中代谢是否被重新编程及其潜在的机制仍不清楚。未来的研究可能有助于准确理解心脏重塑系统中触发线粒体吞噬的信号通路之间的关系。
笔者认为：总之，这项研究表明GRg1可以减轻导致心力衰竭发展的心脏重塑。GRg1对心脏重构的保护作用可能是通过调节PINK1/Parkin介导的线粒体吞噬来增强SIRT1。因此，我们建议将GRg1作为一种候选的治疗药物，用于在临床环境中缓解和控制心力衰竭。
参考文献：
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