ERK1／2信號(hào)通路介導(dǎo)丙泊酚對(duì)H2O2誘發(fā)的心肌細(xì)胞損傷保護(hù)作用

梁艷麗，唐 敏，徐聰敏

（廣東湛江中心人民醫(yī)院麻醉科，廣東湛江524037）

ERK1／2信號(hào)通路介導(dǎo)丙泊酚對(duì)H2O2誘發(fā)的心肌細(xì)胞損傷保護(hù)作用

梁艷麗，唐 敏，徐聰敏

（廣東湛江中心人民醫(yī)院麻醉科，廣東湛江524037）

目的研究丙泊酚對(duì)H2O2誘發(fā)的心肌細(xì)胞損傷的保護(hù)作用及其作用機(jī)制。方法采用胰酶消化法獲取大鼠胎鼠心肌細(xì)胞，以H2O2損傷心肌細(xì)胞獲得心肌缺血再灌注損傷實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停患尤氩煌瑵舛缺捶樱?2.5、25、50μmol·L－1），MTT法檢測(cè)細(xì)胞存活率；用硫代巴比妥酸法、黃嘌呤氧化酶法分別測(cè)定各組細(xì)胞培養(yǎng)液中丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性；流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡水平；Western blotting檢測(cè)細(xì)胞中ERK1／2、Bcl－2及Bax的表達(dá)。結(jié)果丙泊酚（12.5、25、50μmol·L－1）能抑制由H2O2導(dǎo)致的細(xì)胞死亡（P＜0.01）；減少M(fèi)DA的產(chǎn)生（P＜0.01），提高SOD活性（P＜0.01）；25、50μmol·L－1丙泊酚能抑制由H2O2導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡（P＜0.05）；25μmol·L－1丙泊酚作用于細(xì)胞后能激活ERK1／2磷酸化，增加Bcl－2且減少Bax的表達(dá)。結(jié)論丙泊酚通過(guò)激活ERK1／2磷酸化對(duì)H2O2誘發(fā)的心肌細(xì)胞損傷起到保護(hù)作用。

丙泊酚；心肌細(xì)胞；ERK1／2；過(guò)氧化氫

丙泊酚（propofol）是一種靜脈麻醉藥，因起效快、蘇醒迅速、平穩(wěn)、副作用少而被廣泛應(yīng)用于臨床［1］。丙泊酚對(duì)神經(jīng)、心、肝、腎等多種器官都有保護(hù)作用［2，3］，但保護(hù)心肌細(xì)胞受損的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。過(guò)氧化氫（H2O2）是體內(nèi)氧化代謝的中間產(chǎn)物，當(dāng)其濃度積累到一定的程度時(shí)會(huì)造成心肌細(xì)胞損傷。本實(shí)驗(yàn)利用離體乳鼠心肌細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯勘捶訉?duì)以H2O2為代表的氧自由基誘發(fā)的心肌細(xì)胞損傷的保護(hù)作用及可能的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 出生1～3 d的Wistar大鼠，購(gòu)于廣東醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心，動(dòng)物生產(chǎn)許可證：SCXK（粵）2008－0008，動(dòng)物使用許可證：SYXK（粵）2008－0007。

1.2 試劑 丙泊酚注射液購(gòu)于西安力邦制藥有限公司，使用前用培養(yǎng)液配制，過(guò)濾除菌待用；胎牛血清、DMEM（低糖）培養(yǎng)液、胰蛋白酶購(gòu)于GIBCO公司；MTT、H2O2、Hepes、Glucose、L－glutamine、丙烯酰胺、SDS、Tris購(gòu)于Sigma公司；ERK1／2、磷酸化ERK1／2、Bcl－2和Bax抗體購(gòu)于Santa Cruz公司；辣根過(guò)氧化物酶山羊抗鼠抗體IgG購(gòu)于華美生物工程有限公司；丙二醛（MDA）測(cè)試盒、超氧化物歧化酶（SOD）測(cè)試盒、Tunel檢測(cè)試劑盒購(gòu)于南京建成生物工程研究所。

1.3 大鼠乳鼠心肌細(xì)胞離體培養(yǎng) 取出生1～3 d的Wister大鼠乳鼠，無(wú)菌條件下取出心臟，放入預(yù)冷的D－h(huán)ank′s瓶皿內(nèi)洗去殘余血液，剪掉心房，將洗凈的心室肌放入大離心管內(nèi)，用眼科剪快速剪碎，0.06%胰蛋白酶分次消化成單細(xì)胞懸液，離心收集沉淀，用含15%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液懸浮分散細(xì)胞，調(diào)整細(xì)胞密度約為1×10個(gè)·L－1接種到25 mL培養(yǎng)瓶中，CO2孵箱（5%CO2、37℃）培養(yǎng)。90 min后翻轉(zhuǎn)培養(yǎng)瓶，取培養(yǎng)液接種到新培養(yǎng)瓶中。48 h換培養(yǎng)液，倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞全部貼壁，相互連接成片，形成同步搏動(dòng)，細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)良好，即可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

1.4 MTT法檢測(cè)細(xì)胞存活率 取生長(zhǎng)良好的心肌細(xì)胞，制成3.0×104個(gè)·mL－1細(xì)胞懸液，接種于96孔板中，每孔接種100μL。培養(yǎng)過(guò)夜后，吸出培養(yǎng)液，加入含有H2O2（100μmol·L－1）和不同濃度的丙泊酚（12.5、25、50μmol·L－1）。同時(shí)設(shè)置空白及模型組。每組設(shè)8個(gè)復(fù)孔。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后。每孔加入MTT（5 g·L－1）20μL，培養(yǎng)4～6 h。每孔加入DMSO 100μL。在微型振蕩器上搖勻15 min，用ELX800型酶標(biāo)儀在主波長(zhǎng)為570 nm，參比波長(zhǎng)為630 nm處測(cè)量OD值，比色以空白孔調(diào)零。

細(xì)胞存活率＝（實(shí)驗(yàn)組OD值－空白組OD值）／（對(duì)照組OD值－空白組OD值）。

1.5 細(xì)胞培養(yǎng)液中MDA含量及SOD活性的測(cè)定

分別取各實(shí)驗(yàn)組的細(xì)胞培養(yǎng)液，有硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量，黃嘌呤氧化酶法測(cè)定SOD活性。根據(jù)試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

1.6 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡 取生長(zhǎng)良好的心肌細(xì)胞，制成3.0×105個(gè)·mL－1細(xì)胞懸液，接種于6孔板中，培養(yǎng)過(guò)夜后，更換含有H2O2和不同濃度的丙泊酚培養(yǎng)液。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后。棄培養(yǎng)液，預(yù)冷PBS洗2次，胰酶消化細(xì)胞，將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移到離心管中，1 000 rpm，離心5 min，收集細(xì)胞按Tunel試劑盒進(jìn)行操作。用流式細(xì)胞儀檢測(cè)各組細(xì)胞凋亡率。

1.7 Western blot檢測(cè)蛋白表達(dá) 取生長(zhǎng)良好的心肌細(xì)胞，制成3.0×105個(gè)·mL－1細(xì)胞懸液，接種于6孔板中，培養(yǎng)過(guò)夜后，更換含有100μmol·L－1H2O2和50μmol·L－1的丙泊酚培養(yǎng)液。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后。棄培養(yǎng)液，預(yù)冷PBS洗2次，細(xì)胞刮刀刮落細(xì)胞，將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移到離心管中，1 000 rpm，離心5 min，提取細(xì)胞總蛋白。

采用Biorad法取總蛋白20μg進(jìn)行電泳分離蛋白。蛋白轉(zhuǎn)印到硝酸纖維素膜，5%BSA液4℃封閉1 h后。加入不同一抗，4℃孵育過(guò)夜，辣根過(guò)氧化物酶山羊抗鼠IgG二抗孵育1 h，ECL顯色照相。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析，各組間進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果

2.1 丙泊酚對(duì)心肌細(xì)胞生長(zhǎng)的保護(hù)作用

圖1 丙泊酚對(duì)受損心肌細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

從圖1可知，心肌細(xì)胞經(jīng)100μmol·L－1H2O2處理24 h后，活細(xì)胞率32.8%±1.3%與空白對(duì)照組相比明顯下降（P＜0.01）；而經(jīng)不同濃度丙泊酚處理后，細(xì)胞的生長(zhǎng)存活率均有所提高，活細(xì)胞率分別為49.7%±2.5%、63.4%±2.1%、90.3%±1.8%，與H2O2組有顯著性差異（P＜0.01）。

2.2 丙泊酚對(duì)心肌細(xì)胞培養(yǎng)液中MDA和SOD含量的影響 在表1中，與對(duì)照組相比，H2O2損傷組MDA含量有明顯的升高（P＜0.01），而丙泊酚各實(shí)驗(yàn)組MDA含量雖有不同程度的上升但上升幅度隨著給藥濃度的增加呈下降趨勢(shì)，且與損傷組有顯著性差異（P＜0.01）；H2O2損傷組能明顯減少SOD的含量（P＜0.01），而丙泊酚各組與空白對(duì)照組比無(wú)明顯變化，與模型組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。

2.3 丙泊酚對(duì)H2O2引起的心肌細(xì)胞凋亡的保護(hù)作用

表1 丙泊酚對(duì)心肌細(xì)胞培養(yǎng)液中MDA和SOD含量的影響

圖2 丙泊酚對(duì)H2O2引起的心肌細(xì)胞凋亡的保護(hù)作用

由圖2可以看出，H2O2能引起大量的心肌細(xì)胞凋亡，凋亡率為70.6%±3.1%；經(jīng)不同濃度的丙泊酚處理后發(fā)現(xiàn)，25、50μmol·L－1的丙泊酚能明顯的抑制由H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡（P＜0.05，P＜0.01），凋亡率分別降為44.2%±2.7%和15.9%±2.5%。

2.4 丙泊酚對(duì)心肌細(xì)胞蛋白表達(dá)的影響 經(jīng)H2O2作用24 h后，心肌細(xì)胞中ERK1／2磷酸化程度明顯降低，Bcl－2表達(dá)減少，Bax表達(dá)增多。而經(jīng)25 μmol·L－1丙泊酚處理后，能激活ERK1／2磷酸化，增加Bcl－2的表達(dá)，降低Bax表達(dá)，達(dá)到保護(hù)心肌細(xì)胞免受H2O2的凋亡誘導(dǎo)作用，結(jié)果如圖3所示。

圖3 丙泊酚對(duì)心肌細(xì)胞蛋白表達(dá)的影響

3 討論

丙泊酚（propofol）是一種快速?gòu)?qiáng)效的全身麻醉劑，其臨床特點(diǎn)是起效快、持續(xù)時(shí)間短、蘇醒迅速而平穩(wěn)、不良反應(yīng)少，該藥已廣泛應(yīng)用于臨床各科麻醉及重癥病人鎮(zhèn)靜。其作用機(jī)制還不十分明確，最近的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丙泊酚除了對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有作用外，還對(duì)心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)有一定的保護(hù)作用。其化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于內(nèi)源性抗氧化劑維生素E和外源性抗氧化劑丁羥基甲苯，可直接與自由基反應(yīng)使自由基滅活［4］。研究表明，丙泊酚可以改善離體心臟I／R的機(jī)械功能以及促進(jìn)能量代謝的恢復(fù)，減少I(mǎi)／R所致的脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物的聚積，從而發(fā)揮其心肌保護(hù)作用［5］。但其對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制仍不十分清楚。

近年來(lái)，缺血心肌再灌注技術(shù)，在臨床上挽救了大量心肌缺血病人的生命，但由于再灌注本身也可引起心肌損傷而影響其療效。心肌缺血時(shí)導(dǎo)致心肌細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，使心肌細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基，而自由基的累積進(jìn)一步會(huì)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞損傷。許多研究證實(shí)通過(guò)外源性活性氧H2O2，能建立H2O2誘導(dǎo)心肌氧化應(yīng)激的細(xì)胞模型［6～8］。在本研究中H2O2處理心肌細(xì)胞24 h后會(huì)引起心肌細(xì)胞凋亡并抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。而在培養(yǎng)液中同時(shí)加處不同濃度的丙泊酚則可在不同程度上保護(hù)心肌細(xì)胞免受H2O2的損傷。如圖1的結(jié)果所示，12.5、25、50 μmol·L－1的丙泊酚作用于心肌細(xì)胞以后，能增加細(xì)胞的生長(zhǎng)活性，與H2O2損傷組相比具有顯著性差異（P＜0.01）。H2O2作用于心肌細(xì)胞以后不僅能抑制心肌細(xì)胞的生長(zhǎng)還能誘導(dǎo)其出現(xiàn)凋亡，通過(guò)流式細(xì)胞儀檢測(cè)我們發(fā)現(xiàn)25、50μmol·L－1的丙泊酚能夠使細(xì)胞免于受H2O2損傷而出現(xiàn)凋亡，結(jié)果如圖2所示。丙泊酚這種對(duì)細(xì)胞的保護(hù)作用與H2O2損傷組相比也存在著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，P＜0.01）。

氧自由基的大量合成能使心肌細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸受到攻擊，從而導(dǎo)致MDA大量增加；另一方面儲(chǔ)存的SOD因清除大量的超氧陰離子而消耗減少，從而導(dǎo)致氧化和抗氧化系統(tǒng)失衡，引起心血管組織的進(jìn)一步損傷［9］。因此，自由基造成對(duì)心血管損傷的程度主要與MDA含量、SOD活性變化有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)表明100μmol·L－1的H2O2能損傷心肌細(xì)胞，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，表現(xiàn)為MDA的水平上升（P＜0.01）和SOD的水平下降（P＜0.01）。而加入不同濃度的丙泊酚可以有效地抑制MDA的水平升高，同時(shí)能有效的維持SOD活性水平。提示丙泊酚可能通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體消除自由基的能力，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，而達(dá)到對(duì)心肌的保護(hù)作用。

ERK1／2是MAPK家族的抗凋亡激酶，有抗凋亡作用。研究證實(shí)，抑制ERK會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞在自由基損傷時(shí)的凋亡增加，激活的ERK可促進(jìn)胞漿靶蛋白磷酸化或調(diào)節(jié)其他蛋白激酶活性，促進(jìn)多種轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性［10］。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丙泊酚能明顯的激活ERK1／2磷酸化，激活后的ERK1／2可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄依賴(lài)和非依賴(lài)方式增加抗凋亡蛋白Bcl－2，減少促凋亡蛋白Bax表達(dá)。

因此，在離體培養(yǎng)的大鼠心肌細(xì)胞缺血再灌注損傷模型中，加入不同濃度的丙泊酚能明顯降低細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，保護(hù)心肌細(xì)胞受損；而ERK1／2信號(hào)通路介導(dǎo)丙泊酚對(duì)H2O2誘發(fā)的心肌細(xì)胞損傷的保護(hù)作用。

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ERK1／2 signal pathway mediated propofol protected on cultured rat cardiom yocytes damaged by H2O2

LIANG Yan-li，TANGMin，XU Cong-min
（Anesthesia Department，Central People′s Hospital of Zhanjiang，Zhanjiang 524037，China）

ObjectiveTo investigate the influence and mechanism of propofol on cardiomyocytes damaged by H2O2.M ethodsCardiomyocytes from the hearts of 1～3－day－old neonatal rats were prepared by a modified method.Treated cultured rat cardiomyocytes by H2O2，propofol（12.5，25，50μmol·L－1）.MTTwas used to detect cell viability.Malondialdehyde（MDA）was determined by measuring thiobarbituric acid－reactive substances.Superoxide dismutase（SOD）was assayed by xanthine oxidasemethod.The rates ofapoptosis of cardiomyocytewere detected by flow cytometry.The expression of ERK1／2，Bcl－2 and Bax were tested by western blotting.ResultsPropofol suppressed the cardiomyocyte death induce by H2O2（P＜0.01），and decreased the production of MDA（P＜0.01），promoted the ability of SOD（P＜0.01）.The apoptosis rates of propofol group significant different from that of H2O2group（P＜0.05）.Propofol activated the phosphorated ERK1／2.The expression of Bcl－2 was increased while thatof Baxwas suppressed.ConclusionPropofol protected on cultured rat cardiomyocytes damaged by H2O2via ERK1／2 signal pathway.

Propofol；Cardiomyocytes；ERK1／2；H2O2

R614.1

A

2095－5375（2014）05－0257－004

梁艷麗，女，研究方向：麻醉學(xué)，E－mail：plliu78＠sina.com