天津中医药  2026, Vol. 43 Issue (3): 334-341

文章信息

赖星, 肖瑞.
LAI Xing, XIAO Rui.
基于PERK/ATF4/CHOP通路探讨牛蒡子苷元对心肌梗死大鼠Treg/Th17平衡及心功能的影响
Exploring the effects of arctigenin on Treg/Th17 balance and cardiac function in rats with myocardial infarction based on the PERK-ATF4-CHOP pathway
天津中医药, 2026, 43(3): 334-341
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2026, 43(3): 334-341
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2026.03.10

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收稿日期: 2025-11-25
基于PERK/ATF4/CHOP通路探讨牛蒡子苷元对心肌梗死大鼠Treg/Th17平衡及心功能的影响
赖星 , 肖瑞     
湖北省中西医结合医院老年病科室一病区, 武汉 430000
摘要:[目的] 探讨牛蒡子苷元(ARC)是否可调控PKR样内质网激酶(PERK)/激活转录因子4(ATF4)/C/EBP同源蛋白(CHOP)通路影响心肌梗死(MI)大鼠调节性T细胞(Treg)/辅助性T细胞17(Th17)平衡和心功能。[方法] 将大鼠随机分为对照(Con)组、MI组、ARC低剂量(ARC-L)组、ARC高剂量(ARC-H)组、ARC-H+CCT020312(PERK激活剂)组。检测大鼠心功能、血清乳酸脱氢酶(LDH)、白细胞介素(IL-10、IL-17A、IL-22)水平和心肌损伤标志物肌酸激酶同工酶MB(CK-Mb)、心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnI)、心肌肌钙蛋白T(cTnT)水平、外周血中Th17和Treg细胞比例、心肌梗死面积百分比;观察大鼠心脏组织形态;检测心肌组织细胞凋亡、裂解的半胱氨酸蛋白酶3(Cleaved Caspase-3)和PERK/ATF4/CHOP通路蛋白表达水平。[结果] 与Con组比较,MI组大鼠心肌组织有明显损伤,左室收缩末期压(LVESP)、左室射血分数(LVEF)和左室短轴缩短率(LVFS)水平、IL-10水平、Treg细胞比例和Treg/Th17值降低,左室舒张末期压(LVEDP)水平、LDH、IL-17A和IL-22水平、CK-Mb、cTnI和cTnT水平、Th17细胞比例、MI面积百分比、细胞凋亡率、p-PERK/PERK、p-eIF2α/eIF2α、ATF4、CHOP和Cleaved Caspase-3蛋白表达水平升高(P < 0.05)。与MI组比较,ARC-L组和ARC-H组大鼠心肌组织形态有明显改善,LVESP、LVEF和LVFS水平、IL-10水平、Treg细胞比例和Treg/Th17值升高,LVEDP水平、LDH、IL-17A和IL-22水平、CK-Mb、cTnI和cTnT水平、Th17细胞比例、心肌梗死面积百分比、细胞凋亡率、p-PERK/PERK、p-eIF2α/eIF2α、ATF4、CHOP和Cleaved Caspase-3蛋白表达水平降低(P < 0.05)。CCT020312可降低ARC对MI大鼠的改善作用(P < 0.05)。[结论] ARC可能通过抑制PERK-ATF4-CHOP通路来降低MI大鼠炎症、心肌细胞凋亡和心肌损伤,改善Treg/Th17平衡和心功能。
关键词牛蒡子苷元    PERK-ATF4-CHOP通路    心肌梗死    Treg/Th17平衡    心功能    

心肌梗死(MI)是一种在全球范围内发病率和病死率都非常高的疾病,主要由冠状动脉粥样硬化斑块破裂、合并血栓形成,导致管腔阻塞及急性、持续的心肌缺血引起[1-2]。每年大约有700万人患有MI,尽管MI多发于中老年群体,但MI患者的平均发病年龄正呈现下降趋势,对社会和家庭造成了严重的经济负担[3]。目前,临床治疗MI的效果不理想,因此,开发新型治疗药物仍是该研究领域的工作重点。牛蒡子苷元(ARC)是从菊科植物牛蒡子中提取的木脂素类化合物,具有抗炎、调节免疫功能和代谢的药理活性[4]。研究显示,ARC可降低大鼠MI面积、炎症和心肌细胞凋亡,改善心脏功能[5]。ARC可减轻MI大鼠心脏损伤,抑制炎性细胞活化,降低MI面积和心肌细胞凋亡,改善心脏功能[6]。ARC对MI具有一定改善作用,但其具体作用机制尚不明确。PKR样内质网激酶(PERK)/激活转录因子4(ATF4)/C/EBP同源蛋白(CHOP)通路是内质网未折叠蛋白反应的核心通路,当细胞遭遇应激时,会导致内质网中大量未折叠或错误折叠的蛋白质堆积,即引发内质网应激,最终导致细胞程序性死亡。研究表明,抑制PERK/ATF4/CHOP通路可减轻乙醇诱导的心肌细胞损伤、内质网应激(ERS)和凋亡[7]。抑制PERK/ATF4通路可减轻慢性心力衰竭大鼠心肌损伤,降低炎症、氧化应激和心肌细胞凋亡,改善心功能[8]。推测PERK/ATF4/CHOP通路参与心肌损伤进展。基于此,本研究探讨ARC是否可调控PERK/ATF4/CHOP通路改善MI大鼠T细胞(Treg)/辅助性T细胞17(Th17)平衡和心功能。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 动物

SD雄性大鼠75只(200~220 g),由武汉万千佳兴生物科技有限公司,生产合格证号:SCXK(鄂)2021-0011。在无特定病原体(SPF)条件下饲养,自由获取标准实验室饲料和水。本研究符合武汉万千佳兴生物科技有限公司动物伦理标准(批号:202503117)。

1.1.2 试剂与仪器

ARC、PERK/ATF4/CHOP通路激活剂-CCT020312(美国MCE公司);乳酸脱氢酶(LDH)、白细胞介素(IL-10、IL-17A、IL-22)和肌酸激酶同工酶MB(CK-Mb)、心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnI)、心肌肌钙蛋白T(cTnT)酶联免疫吸附实验(ELISA)试剂盒、四氮唑红(TTC)试剂、苏木精-伊红染色(HE)试剂、脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)试剂盒(北京索莱宝科技有限公司);裂解的半胱氨酸蛋白酶3(Cleaved Caspase-3)、p-PERK、PERK、p-eIF2α、eIF2α、ATF4、CHOP和β-肌动蛋白(β-actin)一抗及二抗免疫球蛋白G(IGG)(英国Abcam公司);TQ96-X2酶标仪(北京信钰仪器有限公司);OX.2253-PLPHF荧光相位显微镜细胞(淄博迪烨仪器设备有限公司);Vevo超高分辨率小动物超声影像系统(上海玉研科学仪器有限公司)。

1.2 方法 1.2.1 造模与分组

将75只大鼠按数字随机表法分为正常组(Con组)、模型组(MI组)、ARC低剂量组(ARC-L组)、ARC高剂量组(ARC-H组)、ARC高剂量+CCT020312组(ARC-H+CCT020312组),每组15只。除Con组外其余大鼠均建立MI模型。步骤如下:通过腹腔注射戊巴比妥钠(50 mg/kg)将大鼠麻醉。待大鼠失去角膜反射后,将大鼠固定在手术台上并进行气管插管。前胸部手术区域消毒,切开胸腔完全暴露心脏。左前降主动脉用6-0号丝线结扎。观察结扎部位下方区域颜色变淡以及心电图中的ST段抬高表明MI模型建立成功[9]

干预方法:ARC-L组和ARC-H组大鼠分别灌胃10和20 mg/kg的ARC[10];ARC-H+CCT020312组大鼠灌胃20 mg/kg的ARC并腹腔注射2 mg/kg[11]的CCT020312;Con组和MI组同方式给予等量生理盐水,每日1次,治疗2周。

1.2.2 大鼠心功能检测

在治疗方案实施完毕后,对大鼠进行心功能评估:采用Vevo超高分辨率小动物超声影像系统,通过无创超声检测技术,获取大鼠心脏相关功能指标,具体包括左室舒张末期压(LVEDP)、左室收缩末期压(LVESP)、左室短轴缩短率(LVFS)及左室射血分数(LVEF)。

1.2.3 样本采集

将大鼠进行麻醉处理,采集3 mL外周血血液样本,将其置于专用离心管中保存备用;随后采用脱颈法处死大鼠,迅速剖开胸腔取出完整心脏,用生理盐水轻柔冲洗心脏表面残留的血液及杂质,保存备测。

1.2.4 ELISA实验

将血液样本置于离心管中,在离心半径10 cm,转速12 000 r/min条件下离心10 min,分离上层血清并移至新试管备用。取对应ELISA酶标板,按说明书向反应孔依次加入标准品与血清样本,37 ℃孵育90 min后,弃去孔内液体并洗涤。然后加入检测抗体,37 ℃孵育60 min,再次洗涤后加入显色试剂,37 ℃避光孵育15 min,最后加入稀硫酸溶液终止反应,用酶标仪在450 nm波长下测各孔吸光值,最后结合标准曲线计算血清CK-Mb、cTnI、cTnT、LDH、IL-10、IL-17A及IL-22水平。

1.2.5 流式细胞术检测大鼠外周血中Treg和Th17细胞比例

分离外周血淋巴细胞,制备单细胞悬液;加入anti-CD4-FITC、anti-CD25-APC抗体,避光孵育以标记并分选T淋巴细胞。随后进行细胞透化处理,再加入anti-rat-Foxp3-PE(标记Treg细胞)、anti-rat-IL-17A-PE(标记Th17细胞)抗体,避光孵育30 min。最后通过流式细胞仪分析Th17、Treg细胞占比,并计算Treg/Th17比值。

1.2.6 TTC染色

每组取5只大鼠,处死后取完整心脏,生理盐水洗净,冠状位切2 mm厚切片。将切片放入2% TTC染液,37 ℃避光孵育15 min,磷酸盐缓冲液清洗后拍照。正常心肌呈红色,梗死区为苍白色,用Image Pro Plus 6.0软件计算梗死面积占心肌总面积的百分比。

1.2.7 HE染色

将大鼠心肌组织置于4%多聚甲醛中固定,固定完成后,梯度乙醇脱水处理,石蜡包埋后制成切片(4 μm)。切片经二甲苯梯度脱蜡、水化后浸入苏木精染液中染色10 min;再经分化、返蓝处理后,用伊红染液染色5 min。最后通过梯度乙醇脱水、二甲苯透明,最后用中性树胶封片,光学显微镜下观察心肌组织的细胞排列、形态及结构完整性。

1.2.8 TUNEL染色

取1.2.7项下已固定的心肌组织切片,先经二甲苯梯度脱蜡、乙醇梯度脱水处理,以去除切片中的石蜡并恢复组织水润状态。随后加入3% Triton-X100溶液,室温封闭1 h以增加细胞膜通透性;然后用3%过氧化氢溶液处理10 min,再滴加蛋白酶K溶液,室温消化10 min。之后滴加TUNEL结合液并孵育,再用DAPI试剂染色10 min,封片。荧光显微镜观察并分析心肌组织细胞凋亡。

1.2.9 蛋白表达水平检测

提取心肌组织样本总蛋白,BCA法进行蛋白定量分析,将蛋白样品置于95 ℃水浴中变性5 min。随后进行SDS-PAGE凝胶电泳,将分离后的蛋白通过湿转法转移至PVDF膜上。转膜完成后,用5%脱脂牛奶封闭液在室温下封闭2 h,封闭后加入Cleaved Caspase-3、p-PERK、PERK、p-eIF2α、eIF2α、ATF4、CHOP及内参蛋白β-actin的特异性一抗,置于4 ℃冰箱中缓慢振荡孵育过夜。次日洗膜并加入HRP标记的二抗,室温孵育1 h,再次洗膜后用ECL化学发光试剂盒显色,最后使用Image-Pro Plus软件对目的蛋白及内参蛋白的灰度值进行分析,计算目的蛋白相对表达量。

1.3 统计分析

采用Graphpad Prism 8.0.1软件对数据统计分析。符合正态分布的统计数据用均数±标准差(x±s)表示。使用单因素方差分析进行组间比较,当方差齐时,使用最小显著差法(LSD),当方差不齐时使用Dunnett’T3方法。P < 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 ARC对大鼠心功能的影响

LVESP、LVEF和LVFS水平比较:MI组大鼠低于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠高于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠高于ARC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠低于ARC-H组(P < 0.05)。LVEDP水平比较:MI组大鼠高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于ARC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠高于ARC-H组(P < 0.05)。见表 1

表 1 各组大鼠心功能指标比较(x±s Tab. 1 Comparison of cardiac function indicators of rats in each group(x±s)
组别 动物数 LVEDP(mmHg) LVESP(mmHg) LVEF(%) LVFS(%)
Con组 15 5.79±0.86 178.63±15.24 81.26±4.63 56.14±3.75
MI组 15 28.37±2.51* 104.59± 8.16* 39.14±2.85* 21.83±1.92*
ARC-L组 15 21.65±1.93# 125.38± 9.47# 53.82±3.71# 30.67±2.84#
ARC-H组 15 13.94±1.62#△ 149.85±13.62#△ 68.57±4.26#△ 43.72±3.56#△
ARC-H+CCT020312组 15 24.16±2.37 116.47± 9.51 47.95±3.48 27.56±2.28
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。1 mmHg≈0.133 kPa。
2.2 ARC对大鼠血清LDH、IL-10、IL-17A和IL-22的影响

LDH、IL-17A和IL-22水平比较:MI组大鼠高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于ARC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠高于ARC-H组P < 0.05);IL-10水平比较:MI组大鼠低于Con组(P < 0.05)。ARC-L组和ARC-H组大鼠高于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠高于ARC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠低于ARC-H组(P < 0.05)。见表 2

表 2 各组大鼠血清LDH、IL-10、IL-17A和IL-22水平比较(x±s Tab. 2 Comparison of serum LDH, IL-10, IL-17A and IL-22 levels of rats in each group(x±s)
组别 动物数 LDH(U/mL) IL-10(pg/mL) IL-17A(pg/mL) IL-22(pg/mL)
Con组 15 2.86±0.35 118.62±13.76 31.56± 4.29 45.72± 6.38
MI组 15 9.73±1.26* 25.47± 4.18* 146.38±17.51* 184.93±21.67*
ARC-L组 15 7.48±0.92# 54.29± 7.24# 107.82±13.46# 138.41±15.72#
ARC-H组 15 5.27±0.68#△ 87.56±10.39#△ 65.74± 8.25#△ 91.58±12.36#△
ARC-H+CCT020312组 15 8.01±0.95 48.31± 6.35 114.29±13.67 151.64±17.85
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。
2.3 ARC对大鼠血清CK-Mb、cTnI、cTnT的影响

CK-Mb、cTnI和cTnT水平比较:MI组大鼠高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于ARC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠高于ARC-H组(P < 0.05)。见表 3

表 3 各组大鼠血清CK-Mb、cTnI和cTnT水平比较(x±s Tab. 3 Comparison of serum CK-Mb, cTnI and cTnT levels of rats in each group(x±s
ng/mL
组别 动物数 CK-Mb cTnI cTnT
Con组 15 1.05±0.09 0.51±0.07 65.21±3.97
MI组 15 2.81±0.23* 1.49±0.13* 128.35±7.81*
ARC-L组 15 2.26±0.18# 1.14±0.09# 107.64±6.23#
ARC-H组 15 1.52±0.13#△ 0.78±0.08#△ 82.59±4.72#△
ARC-H+CCT020312组 15 2.39±0.20 1.23±0.11 113.76±6.54
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。
2.4 ARC对大鼠Th17/Treg平衡的影响

Treg细胞比例和Treg/Th17值比较:MI组大鼠低于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠高于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠高于HRC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠低于ARC-H组(P < 0.05);Th17细胞比例:MI组大鼠高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于HRC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠高于ARC-H组(P < 0.05)。见图 1表 4

图 1 流式细胞术检测大鼠外周血Th17细胞和Treg细胞比例 Fig. 1 Flow cytometry analysis of the ratio of Th17 cells and Treg cells in the peripheral blood of rats
表 4 各组大鼠外周血中Th17、Treg细胞比例比较(x±s Tab. 4 Comparison of the proportions of Th17 and Treg cells in the peripheral blood of rats in each group(x±s)
组别 动物数 Treg细胞比例 Th17细胞比例 Treg/Th17值
Con组 15 7.68±1.34 1.41±0.29 5.45±0.82
MI组 15 1.45±0.27* 5.26±0.83* 0.28±0.04*
ARC-L组 15 3.67±0.62# 3.39±0.68# 1.08±0.26#
ARC-H组 15 5.74±0.93#△ 2.13±0.47#△ 2.69±0.45#△
ARC-H+CCT020312组 15 3.12±0.56 3.95±0.72 0.79±0.21
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。
2.5 ARC对大鼠心肌梗死面积的影响

心肌梗死面积百分比:MI组大鼠高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组大鼠低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于ARC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组大鼠高于ARC-H组(P < 0.05)。见图 2表 5

图 2 TTC染色检测心肌梗死面积 Fig. 2 TTC staining for detecting the area of myocardial infarction
表 5 各组大鼠MI面积比较(x±s Tab. 5 Comparison of myocardial infarction areas of rats in each group(x±s)
组别 动物数 MI面积百分比(%)
Con组 5 0.00±0.00
MI组 5 17.83±2.06*
ARC-L组 5 12.51±1.42#
ARC-H组 5 5.96±0.78#△
ARC-H+CCT020312组 5 13.28±1.57
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。
2.6 ARC对大鼠心肌组织形态的影响

与Con组相比,MI组大鼠的心肌组织呈现出典型的病理改变,包括细胞排列紊乱、体积增大、间质增宽、心肌纤维断裂及炎性细胞浸润;ARC-L组和ARC-H组大鼠心肌组织形态有明显改善;ARC-H+CCT020312组大鼠相较于ARC-H组心肌组织损伤明显加重。见图 3

图 3 HE染色检测观察心肌组织形态(×200) Fig. 3 HE staining for observing the morphology of myocardial tissue(×200)
2.7 ARC对大鼠心肌组织细胞凋亡的影响

心肌组织细胞凋亡率比较:MI组高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于HRC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组高于ARC-H组(P < 0.05)。见图 4表 6

图 4 TUNEL染色检测心肌组织细胞凋亡(×400) Fig. 4 TUNEL staining for detecting apoptosis of myocardial tissue cells(×400)
表 6 各组大鼠心肌组织细胞凋亡率比较(x±s Tab. 6 Comparison of apoptosis rates of myocardial tissue cells of rats in each group(x±s
%
组别 动物数 凋亡率
Con组 5 1.14±0.82
MI组 5 19.56±2.47*
ARC-L组 5 14.37±1.68#
ARC-H组 5 7.83±0.95#△
ARC-H+CCT020312组 5 15.63±1.84
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。
2.8 ARC对大鼠心肌组织相关蛋白表达水平的影响

p-PERK/PERK、p-eIF2α/eIF2α、ATF4、CHOP和Cleaved Caspase-3蛋白表达水平比较:MI组高于Con组(P < 0.05),ARC-L组和ARC-H组低于MI组(P < 0.05),ARC-H组大鼠低于HRC-L组(P < 0.05),ARC-H+CCT020312组高于ARC-H组(P < 0.05)。见图 5表 7

注:A,Con组;B,MI组;C,ARC-L组;D,ARC-H组;E,ARC-H+CCT020312组。 图 5 p-PERK、PERK、p-eIF2α、eIF2α、ATF4、CHOP和β-actin蛋白表达电泳图 Fig. 5 Electrophoretic graph of protein expression of p-PERK, PERK, p-eIF2α, eIF2α, ATF4, CHOP and β-actin
表 7 各组大鼠相关蛋白表达水平比较(x±s Tab. 7 Comparison of protein expression levels in each group of rats(x±s)
组别 动物数 p-PERK/PERK p-eIF2α/eIF2α ATF4 CHOP Cleaved Caspase-3
Con组 5 0.21±0.03 0.26±0.04 0.45±0.06 0.32±0.05 0.16±0.02
MI组 5 0.85±0.10* 0.91±0.12* 1.36±0.18* 1.08±0.13* 0.97±0.12*
ARC-L组 5 0.64±0.08# 0.71±0.09# 1.14±0.13# 0.82±0.10# 0.72±0.09#
ARC-H组 5 0.40±0.06#△ 0.47±0.06#△ 0.73±0.09#△ 0.57±0.08#△ 0.45±0.07#△
ARC-H+CCT020312组 5 0.68±0.09 0.76±0.10 1.21±0.15 0.89±0.12 0.78±0.10
注:与Con组比较,*P < 0.05;与MI组比较,#P < 0.05;与ARC-L组比较,P < 0.05;与ARC-H组比较,P < 0.05。
3 讨论

MI是一种严重的心血管疾病,主要由冠状动脉疾病相关的不稳定斑块破裂和侵蚀引起[12]。这些病理变化可引起血栓形成,减少冠状动脉的血流,导致心肌缺血持续时间延长,最终引发心肌细胞坏死,引发心功能障碍[13]。尽管在MI的治疗方面取得了显著进展,但效果仍不理想。因此,研发新型药物以改善MI的临床疗效是医学研究重点。ARC是一种天然木脂素类化合物,其分子式为C21H24O6,主要来源于牛蒡的干燥成熟果实,具有调节免疫和抗炎的药理活性[5]。Liu等[14]研究表明ARC可降低心肌缺血再灌注损伤大鼠MI面积和细胞凋亡,减轻心肌纤维化,改善心功能。张婷婷等[10]研究表明ARC可减轻慢性心力衰竭大鼠炎症和心肌组织损伤,改善心室重构和心脏功能。提示ARC对心肌缺血性损伤具有一定改善作用。

MI是因心肌组织持续性缺血导致组织结构破坏与心功能障碍的疾病[15]。本研究中,MI组大鼠心肌组织出现明显结构异常和细胞损伤,心功能指标呈现LVEDP升高,以及LVESP、LVEF和LVFS降低,提示MI模型建立成功。ARC干预后,可减轻心肌组织细胞损伤,改善心肌组织结构和心功能,表明ARC可改善MI。为评估心肌损伤程度,本研究检测了血清中心肌损伤标志物(CK-Mb、cTnI和cTnT)水平,其血清水平与心肌细胞损伤程度正相关[16];LDH为胞内酶,在细胞膜受损时通过破损的细胞膜孔释放到血液中,是评估细胞损伤的指标[17]。本研究中,与Con组比较,MI组大鼠血清中CK-Mb、cTnI、cTnT及LDH水平均显著升高,表明心肌组织细胞明显受损。ARC干预后可有效降低了这些标志物的水平,减轻心肌细胞损伤。Treg/Th17免疫平衡是调控MI病理进程的核心免疫机制,MI发生后,缺血再灌注损伤会打破该平衡,导致Th17细胞过度活化,分泌IL-17A和IL-22等大量炎症因子。同时抑制Treg细胞功能,降低抗炎因子IL-10水平,促进炎症反应发生,进而加剧心肌组织炎性损伤[18]。本研究中,ARC干预后可提高MI大鼠Treg细胞比例、Treg/Th17值和IL-10水平,降低Th17细胞比例、IL-17A和IL-22水平,改善Treg/Th17平衡,减轻炎性损伤。MI的核心本质是因冠状动脉血流急性中断所导致的心肌细胞凋亡。Cleaved Caspase-3作为细胞凋亡的关键执行蛋白,可激活下游凋亡级联反应,最终促使细胞走向程序性死亡[19]。本研究中,与Con组比较,MI组大鼠心肌组织中Cleaved Caspase-3的蛋白表达水平、MI面积百分比及细胞凋亡率均显著上升,表明心肌细胞有明显凋亡。ARC干预后,上述各项指标均出现明显下降,表明ARC可有效抑制MI大鼠心肌细胞凋亡。提示,ARC可降低MI大鼠炎症、心肌细胞凋亡和心肌损伤,改善Treg/Th17平衡和心功能。

PERK/ATF4/CHOP通路是介导内质网应激所致细胞凋亡的关键通路。在内质网应激条件下,其跨膜传感器PERK被激活发生磷酸化,磷酸化PERK的进一步激活并磷酸化其下游底物eIF2α,磷酸化的eIF2α可促进ATF4转录和表达,ATF4转移至细胞核内可启动CHOP转录,进而调控下游凋亡相关蛋白表达,诱导细胞凋亡[7]。洪莉莉等[20]研究表明抑制PERK/ATF4/CHOP通路可减轻缺氧复氧诱导的心肌细胞炎症、氧化应激和铁死亡,提高细胞活力。Zhang等[21]研究表明激活PERK/ATF4信号通路可促进MI心肌细胞自噬和凋亡,加重心肌损伤。本研究中,与Con组相比,MI组大鼠p-PERK/PERK、p-eIF2α/eIF2α、ATF4、CHOP和Cleaved Caspase-3蛋白表达水平升高,ARC干预后可降低上述蛋白表达水平,抑制PERK/ATF4/CHOP通路。推测ARC改善MI可能与抑制PERK/ATF4/CHOP通路有关。为验证该推测,本研究设置回复实验,结果显示,CCT020312可降低ARC对MI大鼠的改善作用。提示,ARC可能通过抑制PERK/ATF4/CHOP通路来改善MI。

PERK-ATF4-CHOP通路与Treg/Th17平衡存在密切关联。已有研究证实,内质网应激通路可通过调控转录因子的表达影响T细胞分化,参与Th17细胞在炎症和自身免疫性疾病中的分化和效应功能[22-23]。本研究中,ARC可同时抑制PERK/ATF4/CHOP通路激活和调节Treg/Th17平衡,且PERK激活剂CCT020312可同时逆转ARC对两者的调控作用,提示ARC可能通过抑制PERK/ATF4/CHOP通路,调控Treg/Th17免疫平衡,减轻心肌炎症和凋亡,最终改善心功能。

综上所述,ARC可能通过抑制PERK/ATF4/CHOP通路来降低MI大鼠炎症、心肌细胞凋亡和心肌损伤,改善Treg/Th17平衡和心功能。MI发生机制复杂,ARC在MI大鼠体内可能还存在其他调控通路,后续还需进一步深入研究。

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Exploring the effects of arctigenin on Treg/Th17 balance and cardiac function in rats with myocardial infarction based on the PERK-ATF4-CHOP pathway
LAI Xing , XIAO Rui     
Ward 1, Department of Geriatrics, Hubei Hospital of Integrated Chinese and Western Medicine, Wuhan 430000, China
Abstract: [Objective] To explore whether arctigenin(ARC) can regulate the PKR-like endoplasmic reticulum kinase(PERK)-activated transcription factor 4(ATF4)-C/EBP homologous protein(CHOP) pathway to affect the Regulatory T cells(Treg)/Helper T cell 17(Th17) balance and cardiac function in rats with myocardial infarction(MI). [Methods] Rats were randomly separated into the control(Con) group, the MI group, the ARC low-dose(ARC-L) group, the ARC high-dose(ARC-H) group, and the ARC-H+CCT020312(PERK activator) group. The cardiac function of rats, the levels of serum Lactate dehydrogenase(LDH), interleukins(IL-10, IL-17A, IL-22), the levels of myocardial injury markers Creatine kinase isoenzyme MB(CK-Mb), cardiac troponin Ⅰ(cTnI), and cardiac troponin T(cTnT), the proportions of Th17 and Treg cells in peripheral blood, and the percentage of myocardial infarction area were measured. The morphology of rat cardiac tissue was observed. The apoptosis of myocardial tissue cells and the expression levels of Cleaved Caspase-3 and PERK/ATF4/CHOP pathway proteins were measured. [Results] Compared with the Con group, the myocardial tissue of rats in the MI group was clearly damaged, the levels of LVESP, LVEF and LVFS, the level of IL-10, the proportion of Treg cells, and the value of Treg/Th17 were lower, while the level of LVEDP, the levels of LDH, IL-17A and IL-22, the levels of CK-Mb, cTnI and cTnT, proportion of Th17 cells, percentage of myocardial infarction area, apoptosis rate, the expression levels of p-PERK/PERK, p-eIF2α/eIF2α, ATF4, CHOP and Cleaved Caspase-3 proteins were higher(P < 0.05). Compared with the MI group, the myocardial tissue morphology of rats in the ARC-L group and the ARC-H group was clearly improved, the levels of LVESP, LVEF and LVFS, the level of IL-10, the proportion of Treg cells, and the value of Treg/Th17 were higher, while the level of LVEDP, the levels of LDH, IL-17A and IL-22, the levels of CK-Mb, cTnI and cTnT, proportion of Th17 cells, percentage of myocardial infarction area, apoptosis rate, the expression levels of p-PERK/PERK, p-eIF2α/eIF2α, ATF4, CHOP and Cleaved Caspase-3 proteins were lower(P < 0.05). CCT020312 was able to reduce the improvement effect of ARC on MI rats(P < 0.05). [Conclusion] ARC may reduce inflammation, cardiomyocyte apoptosis and myocardial injury in MI rats, and ameliorate Treg/Th17 balance and cardiac function by inhibiting the PERK-ATF4-CHOP pathway.
Key words: arctigenin    PERK-ATF4-CHOP pathway    myocardial infarction    Treg/Th17 balance    cardiac function