紅參提取物通過抑制凋亡減輕H2O2 誘導大鼠心肌細胞氧化損傷作用研究*#

張雨曦* 莊倩 李玉倩 石林 章卓 姜鮮

（1. 西南醫科大學藥學院2019 級研究生，四川 瀘州 646000；2. 西南醫科大學藥學院藥理教研室，四川瀘州 646000；3. 瀘州市人民醫院麻醉科，四川 瀘州 646000）

心血管疾病是目前病死率較高的疾病[1]，發病機制與心肌細胞損傷有關，其中心肌細胞的氧化損傷是心血管疾病發生發展的重要因素，可大大增加患者的死亡風險[2]。近年來研究顯示，氧化損傷可導致心肌細胞的正常結構和生理功能受損，進一步誘發心肌細胞凋亡，并最終演變成心力衰竭[3]。因此，減輕心肌細胞的氧化損傷對緩解心血管疾病尤為重要。

紅參提取物（Red ginseng extract，Rge）包含人參皂苷類、有機酸類、糖類等多種活性成分，具有抗腫瘤、抗氧化、增強心功能等多種藥理作用，尤其在免疫系統疾病、心血管系統疾病中具有明顯的抗氧化作用[4-10]。但是，目前采用細胞模型對Rge 減輕心肌氧化損傷的研究較少，因此本研究旨在研究Rge 減輕過氧化氫（Hydrogen peroxide，H2O2）致H9c2 心肌細胞氧化損傷的作用及相關機制，并為Rge 防治心肌氧化損傷提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 細胞株

大鼠心肌細胞（H9c2）株購自中國科學院上海細胞庫，用含10% FBS 和1%青-鏈霉素的DMEM/H 培養基在37℃、5%CO2孵箱中培養，每兩天進行換液和傳代。

1.1.2 藥物與試劑

紅參提取物（含量大于98%，西安維珍生物科技有限公司，中國）；過氧化氫（Hydrogen peroxide，H2O2）（上海麥克林生化科技有限公司，中國）；DMEM/H 培養基（Gibco，美國）；FBS（Gibco，美國）；青-鏈霉素溶液（北京羅比生物科技有限公司，中國）；MTT（北京索萊寶科技有限公司， 中國）； 乳酸脫氫酶（ Lactate dehydrogenase，LDH）（南京建成生物工程研究所，中國）；Bax、Bcl-2、Caspase-3、β-actin 抗體（Proteintech，美國）；羊抗兔二抗、羊抗鼠二抗（上海碧云天生物技術有限公司，中國）；PAGE快速制備試劑盒（上海雅酶生物醫藥科技有限公司，中國）；雙敏化學發光試劑（Affinity，美國）；蛋白Marker（北京索萊寶科技有限公司，中國）；5× SDS-PAGE 蛋白上樣緩沖液，JC-1 試劑盒（上海碧云天生物技術有限公司，中國）。

1.2 方法

1.2.1 MTT 法篩選H2O2最優造模濃度

選對數生長期的H9c2 心肌細胞（7×103個·孔-1）接種于96 孔板中，設置對照組和模型組，每組6 個復孔，貼壁24 h 后給藥。對照組常規培養；模型組用不同濃度（0.9 mg·kg-1、1.8 mg·kg-1、3.6 mg·kg-1、7.2 mg·kg-1、14.4 mg·kg-1）H2O2溶液處理6 h 后，棄上清，以含10% MTT 的培養液孵育4 h 后，每孔換用DMSO 100 μL，搖床震蕩5 min，測定490 nm 波長處吸光度值（OD）。細胞存活率=模型組OD /對照組OD×100%。實驗重復3 次。

1.2.2 Rge 對H9c2 心肌細胞增殖的影響

選對數生長期的H9c2 心肌細胞（7×103個·孔-1）接種于96 孔板中，設置對照組和Rge 組，每組6 個復孔，貼壁24 h 后給藥。對照組常規培養；Rge 組用不同濃度（50、100、200、400、800、1600 mg·kg-1）Rge 溶液培養24、48、72 h。后續實驗步驟參照1.2.1。實驗重復3 次。

1.2.3 Rge 對H2O2致H9c2 心肌細胞氧化損傷的作用

對數生長期H9c2 心肌細胞（7×103個·孔-1）接種于96 孔板中，設置對照組，模型組，Rge 低、中、高濃度組，每組6 個復孔，貼壁24 h 后給藥。對照組常規培養；模型組用9 mg·kg-1的H2O2溶液處理6 h；Rge 低、中、高濃度組分別用200 mg·kg-1、400 mg·kg-1和800 mg·kg-1Rge 溶液處理24 h 后，9 mg·kg-1H2O2溶液繼續處理6 h。后續實驗步驟參照1.2.1。實驗重復3 次。

1.2.4 化學法檢測LDH 釋放量

選對數生長期的H9c2 心肌細胞（1×104個·孔-1）接種于24 孔板中，細胞按1.2.3 進行分組和給藥，每組3 個復孔。，吸取各組細胞培養上清于1.5 mL EP 管，4℃條件下，以3000 g 離心10 min。結束后，取上清液，按試劑盒說明書檢測。

1.2.5 JC-1 法凋亡染色

選對數生長期的H9c2 心肌細胞（5×104個·孔-1）接種于6 孔板中，設置對照組，模型組，CCCP 組（陽性對照），Rge 低、中、高濃度組，每組3 個復孔，貼壁24h 后給藥。對照組常規培養；模型組和CCCP 組分別用9 mg·kg-1的H2O2溶液和2.05 mg·kg-1的CCCP 溶液處理6 h；Rge 低、中、高濃度組分別用200 mg·kg-1、400 mg·kg-1和800 mg·kg-1的Rge 溶液處理24 h 后，9 mg·kg-1的H2O2溶液繼續處理6 h。處理完畢后，PBS 清洗兩次，JC-1 染色工作液與完全培養基1：1 混合，37 ℃作用20 min 后，除去上清，用1×JC-1 緩沖液清洗兩次，最后加入2 mL PBS，熒光顯微鏡下觀察染色情況并進行拍照。

1.2.6 Western blot 法檢測細胞中Caspase-3、Bax、Bcl-2 蛋白表達

選對數生長期的H9c2 心肌細胞（5×105個·孔-1）接種于6 孔板中，細胞按1.2.3 進行分組和給藥，每組3 個復孔。用預冷的PBS 洗三次，每孔以80μL 裂解液（PMSF：PⅠPA=1：100）裂解細胞，置于冰上0.5h；4℃條件下，以12000 g 離心10 min；結束后，回收上清，BCA 試劑盒測定各組細胞蛋白濃度；將各組蛋白樣品與5×上樣緩沖液按1：4 混合后，金屬浴（95℃）煮蛋白10 min；PAGE凝膠電泳分離目標蛋白；濕法轉膜；用封閉液室溫封閉40 min；TBST 溶液快速洗膜3 次，每次10 min；結束后，分別加入Caspase-3、Bax、Bcl-2 抗體在4 ℃孵育過夜；次日再用TBST 溶液快速洗膜3 次，每次10 min；然后加入二抗，室溫搖床慢速孵育1 h；TBST 溶液洗膜3 次，每次10 min；最后加入顯影液，用凝膠成像儀采集圖像。

1.2.7 統計學分析

采用GraphPad Prism 9.0 進行統計學分析并作圖，數據結果均以均數±標準（±SD）表示，組間的差異以單因素方差分析進行比較。P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 Rge 對H2O2 損傷的H9c2 心肌細胞活力的影響

利用MTT 法測定H2O2致H9c2 心肌細胞氧化損傷的ⅠC50，見圖1A，與對照組相比，模型組的細胞活力呈現劑量依賴性降低（P＜0.05 或P＜0.001），其ⅠC50為9.16 mg·kg-1，故后續試驗選擇9 mg·kg-1H2O2作為H9c2 心肌細胞氧化損傷的造模濃度。同時，利用MTT 法檢測不同濃度Rge與H9c2 心肌細胞作用24、48、72 h 的影響，見圖1B，與對照組相比，50、100、200、400、800 mg·kg-1Rge 作用H9c2 心肌細胞24、48、72 h 時，細胞的活力沒有任何影響（P＞0.05），然而Rge 濃度為1600 mg·kg-1時，細胞的活力顯著被抑制（P＜0.001），故后續實驗采用200、400、800 mg·kg-1Rge 分別作為低、中和高濃度用于預處理H9c2心肌細胞24 h。

圖1 MTT 法評價Rge 和H2O2 對細胞活力的影響

最后，利用MTT 法評價Rge 對抗H2O2所致的氧化損傷，見圖1C，與對照組相比，模型組的細胞活力降至50.09%（P＜0.05），表明成功建立氧化損傷模型，與模型組相比，Rge 低、中、高濃度組的細胞活力分別提升了9.21%、25.34% 和36.25%，表明Rge 呈劑量依賴性降低H2O2所致的氧化損傷。

2.2 Rge 對H2O2 誘導H9c2 心肌細胞LDH 的影響

如圖2 所示，對照組LDH 釋放量為13.45%，模型組中LDH 釋放量升高至70.12%，Rge 低、中、高濃度組的LDH 釋放量分別為61.81%、46.12%和23.18%。與模型組相比，Rge 低、中、高濃度組LDH 的釋放量呈現劑量依賴性降低，表明Rge能夠抑制LDH 的釋放量抵抗H2O2造成的氧化應激損害從而減輕細胞膜的破壞。

圖2 Rge 對H2O2 誘導H9c2 心肌細胞LDH 的影響

2.3 Rge 對H2O2 誘導H9c2 心肌細胞凋亡的影響

與對照組相比，模型組和CCCP 組產生明顯綠色熒光，紅色熒光相對減弱，表明成功建立H9c2 心肌細胞氧化損傷模型。與模型組和CCCP組相比，Rge 低、中、高濃度組綠色熒光呈劑量依賴性降低，表明Rge 可以控制線粒體膜電位的下降，抑制H9c2 心肌細胞的凋亡，見圖3。

圖3 JC-1 法評價Rge 對H2O2 誘導H9c2 心肌細胞凋亡的影響（×200）

另外，Western blot結果顯示：與對照組相比，模型組中Caspase-3 蛋白表達水平明顯增加，達到2.2 倍（P＜0.01）；與模型組相比，Rge 低、中、高濃度組中Caspase-3 和Bax蛋白表達水平隨著Rge濃度增加依次降低了51.29%、78.26%、78.75% 和24.41%、34.13%、79.47%，而Bcl-2 蛋白表達水平依次增加了12.97%、24.46%和24.59%，詳細見圖4。

圖4 Western blot 法評價Rge 對H2O2 誘導H9c2 細胞Caspase-3、Bax、Bcl-2 蛋白的表達

3 討論

氧化應激反應是引發心肌細胞損傷的主要病理機制之一[11]。若機體長期處于氧化損傷狀態會造成心肌組織細胞大量死亡，從而引發心力衰竭等嚴重疾病。H2O2能參與體內較多重要的胞內反應，如轉錄因子的激活，但是當H2O2在細胞內聚集過多時，則加劇氧化應激反應，造成心肌細胞凋亡，為了盡可能的重現臨床上氧化損傷心肌病變的進程，我們利用H2O2構建體外氧化損傷模型[12-14]。在評價Rge 對H9c2 心肌細胞活力影響的實驗中發現，Rge 能以劑量依賴性的方式提高H9c2 心肌細胞的細胞活力，從而抵抗H2O2導致的氧化損傷。LDH 釋放量可是評價細胞活力和細胞膜完整性的關鍵指標[15,16]。處于氧化損傷狀態的心肌細胞，其細胞膜完整性受損，導致LDH 大量釋放，使細胞損傷進一步加重。我們發現Rge能夠抑制LDH 的釋放，表明Rge 能夠保護細胞膜的完整性，減輕細胞損傷。過激的氧化損傷可導致細胞凋亡[17,18]。線粒體膜電位的下降是細胞處于凋亡早期的標志之一。JC-1 試劑盒能通過熒光顏色的改變判斷線粒體膜電位的變化，從而衡量細胞凋亡的狀態。Rge 低、中、高濃度組線粒體基質內的紅色熒光隨著Rge濃度的增加而逐漸明亮，并且胞質內的綠色熒光逐漸消失，因此，Rge 能抑制線粒體膜電位的下降，減輕H9c2 心肌細胞的氧化損傷，阻斷H9c2心肌細胞的凋亡。細胞凋亡是H9c2 心肌細胞氧化損傷的重要過程，研究Rge 對凋亡的影響可反應Rge 保護心肌細胞氧化損傷的部分機制。Caspase-3 是凋亡中重要的樞紐蛋白，能和Bax 分別啟動和調控細胞的凋亡，但該過程可被調控凋亡途徑的抗凋亡蛋白Bcl-2 阻斷[19,20]。我們發現，Rge能下調Caspase-3、Bax蛋白的表達和上調Bcl-2 蛋白的表達。因此，Rge 可能通過阻斷凋亡途徑，增強H9c2 心肌細胞對氧化損害的抵抗作用。

綜上，Rge 可能通過促進Bcl-2 蛋白表達并且阻斷Caspase-3 和Bax 蛋白表達，從而減輕H2O2致H9c2 心肌細胞的氧化損害，從而增強H9c2 心肌細胞抵抗不利因素的能力，但是否與其他作用機制有關待需進一步研究。