天津中医药大学学报  2026, Vol. 45 Issue (6): 680-688

文章信息

崇海云, 贾亚倩, 曹月娟
CHONG Haiyun, JIA Yaqian, CAO Yuejuan
葛根素通过调控PPARγ/NF-κB通路减轻缺氧复氧诱导的心肌细胞损伤
Puerarin mitigates hypoxia-reoxygenation-induced cardiomyocyte injury by modulating the PPARγ/NF-κB pathway
天津中医药大学学报, 2026, 45(6): 680-688
Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, 2026, 45(6): 680-688
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1673-9043.2026.06.08

文章历史

收稿日期: 2026-01-20
葛根素通过调控PPARγ/NF-κB通路减轻缺氧复氧诱导的心肌细胞损伤
崇海云1 , 贾亚倩2 , 曹月娟3     
1. 天津中医药大学中西医结合学院,天津 301617;
2. 沧州市人民医院,沧州 061001;
3. 天津市人民医院,南开大学第一附属医院,天津 300121
摘要: [目的] 探讨葛根素(Pue)对缺氧/复氧(H/R)诱导的H9c2心肌细胞损伤的保护作用及机制。[方法] 通过建立H9c2心肌细胞H/R损伤模型(缺氧6 h/复氧2 h),采用不同浓度(25、50、100 μmol/L)的Pue进行干预。通过小干扰RNA(siRNA)技术敲低过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)表达以验证其机制。采用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)法检测细胞活力,蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、PPARγ及磷酸化IκBα(p-IκBα)蛋白表达,酶联免疫吸附法(ELISA)检测炎症因子白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平。[结果] H/R处理显著下调PPARγ表达,上调Caspase-3、iNOS和p-IκBα蛋白表达,并增加IL-6和TNF-α的释放。与H/R组相比,Pue组显著上调PPARγ蛋白、抑制核因子κB(NF-κB)通路,同时抑制凋亡、氧化应激相关蛋白及炎症因子的表达。机制研究表明,敲低PPARγ后,Pue的上述保护作用被显著逆转。[结论] Pue通过调控PPARγ/NF-κB信号通路,有效抑制H/R诱导的心肌细胞凋亡、氧化应激与炎症反应,发挥显著的心肌保护作用。
关键词: 葛根素    心肌缺血再灌注损伤    PPARγ/NF-κB    缺氧复氧    细胞凋亡    氧化应激    炎症因子    
Puerarin mitigates hypoxia-reoxygenation-induced cardiomyocyte injury by modulating the PPARγ/NF-κB pathway
CHONG Haiyun1 , JIA Yaqian2 , CAO Yuejuan3     
1. School of Integrative Medicine, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China;
2. Cangzhou People's Hospital, Cangzhou 061001, China;
3. Tianjin Union Medical Center, The First Affiliated Hospital of Nankai University, Tianjin 300121, China
Abstract: [Objective] To investigate the protective effects and mechanisms of puerarin (Pue) against hypoxia/reoxygenation (H/R)‐induced injury in H9c2 cardiomyocytes. [Methods] An H/R injury model was established in H9c2 cardiomyocytes (6h hypoxia/2h reoxygenation), followed by intervention with different concentrations of Pue (25, 50, 100 μmol/L). Knockdown the expression of peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARγ) through small interfering RNA (siRNA) technology to validate its mechanism. Cell Counting Kit 8(CCK‐8 method) was used to detect cell viability, Western Blot was used to detect the expression of cysteine aspartic acid protease‐3 (caspase‐3), inducible nitric oxide synthase (iNOS), PPARγ and phosphorylated IκBα(p‐IκBα) proteins, and enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) was used to detect the levels of inflammatory factors interleukin‐6(IL‐6) and tumor necrosis factor alpha (TNF‐α). [Results] H/R treatment significantly downregulated PPARγ expression, upregulated Caspase‐3, iNOS, and p‐IκBα protein expression, and increased IL‐6 and TNF‐α release. Compared with the H/R group, the Pue group significantly upregulated PPARγ protein, inhibited the nuclear factor κB (NF‐κB) pathway, and simultaneously suppressed the expression of apoptosis, oxidative stress‐related proteins and inflammatory factors. Mechanistic studies revealed that after knocking down PPARγ, the aforementioned protective effects of Pue were significantly reversed. [Conclusion] Pue effectively inhibits H/R‐induced cardiomyocyte apoptosis, oxidative stress and inflammatory responses by regulating the PPARγ/NF‐κB signaling pathway, exerting significant cardioprotective effects.
Key words: puerarin    myocardial ischemia‐reperfusion injury    PPARγ/NF‐κB    hypoxia‐reoxygenation    apoptosis    oxidative stress    inflammatory mediators    

急性心肌梗死(AMI)是一种严重威胁人类健康的心血管系统危急重症,临床上常通过药物溶栓或经皮冠状动脉介入术(PCI)等再灌注手段及时恢复心肌血流,以降低死亡率[1]。然而,再灌注治疗本身可诱发一种更为复杂的病理生理过程——心肌缺血再灌注损伤(MIRI)。MIRI不仅可能引发心律失常、心脏骤停等严重并发症,还会进一步扩大梗死面积,显著影响患者的远期预后[2]。因此,有效减轻MIRI已成为改善AMI患者预后的关键环节与挑战。MIRI的病理生理过程极为复杂,涉及氧化应激、炎症反应、钙超载、线粒体功能障碍、内皮功能障碍、铁死亡、细胞凋亡及自噬等多种机制的交互作用[3]。鉴于其机制的复杂性,单一靶点的治疗策略往往效果有限。在此背景下,中药凭借其多成分、多靶点的作用特点,在MIRI的防治中展现出独特优势,并已被证实具有积极疗效[4-5]

葛根素(Puerarin,Pue;8-C-β-D-吡喃葡萄糖基-7,4-羟基异黄酮)是源自中药葛根的一种异黄酮化合物,具有广泛的心血管保护作用,如降血压、降脂和改善心肌供血等[6]。现有研究证实,Pue能够通过多靶点途径减少梗死面积、抑制氧化应激和炎症反应来发挥对MIRI的保护作用[7]。在MIRI的复杂调控网络中,过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)作为关键的核转录因子,在抑制炎症、细胞凋亡等方面发挥着核心作用[8]。前期研究证实,Pue能上调血管平滑肌细胞(VSMC)中PPARγ的表达以抑制炎症与细胞异常增殖[9]。PPARγ在心肌组织中也同样扮演着重要角色,Li等[10]的研究表明,Pue的心肌保护效应与激活PPARγ、抑制核因子κB(NF-κB)通路密切相关。然而,目前的研究多为相关性证据,即观察到Pue干预与PPARγ/NF-κB通路蛋白表达变化的同时发生,尚缺乏直接证据证明PPARγ是Pue在心肌细胞中发挥保护作用的必要靶点,其核心地位与因果关系仍不明确。

为填补这一关键空白,本研究聚焦于功能验证。选用经典的H9c2心肌细胞缺氧/复氧(H/R)模型模拟体内MIRI过程,并引入了小干扰RNA(siRNA)介导的基因敲低这一反向遗传学方法,通过特异性敲低PPARγ的表达,旨在直接检验以下假说:若PPARγ是Pue保护作用的核心分子靶点,那么在其功能缺失的情况下,Pue的保护效应应被显著削弱或逆转。研究旨在通过遗传学干预,为“Pue-PPARγ/NF-κB”通路在MIRI中的核心机制地位提供直接的功能性证据,为基于该靶点的药物开发与临床转化奠定坚实的实验基础。

1 材料与方法 1.1 细胞

大鼠心肌H9c2细胞,来自天津市胸科医院心血管研究所。

1.2 药物与试剂

Pue(3681-99-0,纯度98.92%)购自MedChemExpress公司;溶剂为二甲基亚砜(DMSO,D8370),购自Solarbio公司;胎牛血清(15140122)购自上海聚顶生物科技有限公司;DMEM培养基(C11995500BT)、0.25%胰蛋白酶(25200056)均购自美国Gibco公司;青链霉素混合物(15140122)购自Solarbio公司;RIPA裂解液、二喹啉甲酸(BCA)蛋白定量试剂盒、PAGE凝胶快速制备试剂盒、双色预染蛋白Marker、电泳缓冲液、转膜缓冲液、TBST缓冲液等均购自上海雅酶生物科技有限公司;细胞计数试剂盒8(CCK-8)(CA1210)购自上海碧云天生物技术有限公司;PPARγ抗体(ab272718)、半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)抗体(ab184787)均购自美国Abcam公司;白细胞介素-6(IL-6)(R0015c)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)(2856c)酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒均购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司;甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)抗体(2435)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)抗体(18985)均购自武汉三鹰公司;磷酸化IκBα(Phospho-IκBα)抗体(2859)购自Cell Signaling Technology公司;siRNA转染试剂购自上海吉玛基因;二氧化碳(CO2)恒温培养箱(美国Thermo Fisher科技有限公司);多功能酶标仪(美国Bio-Tek科技有限公司);电泳仪及转膜仪(美国Bio Rad公司)。

1.3 细胞培养及H/R模型构建

H9c2大鼠心肌细胞接种于含有10%胎牛血清和1%青链霉素混合物的DMEM培养基中,于37 ℃、95%氧气(O2)、5% CO2的恒温培养箱内进行培养。每日观察细胞生长状态,待细胞融合至85%~90%时,用0.25%胰蛋白酶-EDTA溶液消化,按1∶3的比例进行传代培养。

为模拟体内MIRI,本研究构建了H/R细胞模型。具体操作为:选择生长状态良好的对数生长期细胞,弃去原培养基,更换无糖培养基。随后,将细胞置于含1%O2、5%CO2及94%氮气(N2)的三气培养箱中缺氧孵育6 h[11]。完成缺氧后,再弃去无糖培养基,更换完全培养基,并将细胞移回标准培养条件(37 ℃,5% CO2)下复氧2 h,完成H/R模型的构建。

1.4 实验分组

将H9c2细胞随机分为8组:对照组(control组);缺氧复氧组(H/R组);缺氧/复氧+ Pue低/中/高浓度组(H/R+25/50/100 μmol/L Pue组);缺氧/复氧+Pue+siRNA NC组(H/R+Pue+NC组);缺氧/复氧+Pue+siRNA组(H/R+Pue+si组);缺氧/复氧+siRNA组(H/R+si组)。

其中,control组予以正常培养,不做任何处理;H/R组按1.3节所述方法进行缺氧6 h复氧2 h处理;H/R+Pue低、中、高剂量组分别加入浓度25、50、100 μmol/L的Pue预处理细胞12 h,随后进行H/R处理;H/R+Pue+NC组、H/R+Pue+si组分别转染非特异性siRNA、PPARγ特异性siRNA 6 h,转染后更换为含100 μmol/L Pue的培养基继续孵育12 h,最后进行H/R处理;H/R + si组转染PPARγ特异性siRNA 6 h,转染后更换为完全培养基孵育12 h,再进行H/R处理。

1.5 观察指标与检测方法 1.5.1 CCK-8

法检测细胞活力以筛选Pue浓度将对数生长期的H9c2细胞以5×103个/孔的密度接种于96孔板,每孔加入100 μL完全培养基,置于37 ℃、5%CO2培养箱中孵育24 h。待细胞贴壁后,随机分为6组进行处理:空白组(培养基、CCK-8,无细胞和药物);control组(细胞、培养基、CCK-8,无药物);Pue 25/50/100/200 μmol/L组(细胞、培养基、CCK-8、25/50/100/200 μmol/L Pue)。给药组分别加入相应浓度Pue后,继续培养12 h。培养结束后,每孔加入10 μL CCK-8溶液,37 ℃避光孵育2 h。最后,使用酶标仪检测各孔在450 nm波长处的吸光度(OD值),计算细胞存活率,并筛选出低、中、高3个适宜浓度用于后续实验。细胞活力(%)=([给药组OD值-空白组OD值)÷(control组OD值-空白组OD值)]×100%。

1.5.2 蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测蛋白表达

各组H9c2心肌细胞经相应处理后,使用含有蛋白酶和磷酸酶抑制剂的RIPA裂解液于冰上裂解,以提取总蛋白。采用BCA法测定蛋白浓度,确保各样品浓度一致。随后,向蛋白样品中加入5×上样缓冲液,并于95 ℃金属浴中加热10 min使蛋白变性。取等量蛋白样品(30 μg)进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)以分离蛋白,电泳结束后,采用湿转法将凝胶上的蛋白转移至聚偏氟乙烯(PVDF)膜上。将PVDF膜置于含5%脱脂奶粉的TBST缓冲液中,室温摇床封闭2 h。封闭完成后,用TBST洗涤3次,每次10 min。随后加入Caspase-3、iNOS、PPARγ、p-IκBα及内参GAPDH一抗,于4 ℃摇床孵育过夜。第2天,回收一抗,并用TBST洗涤膜3次,每次10 min。加入HRP标记的二抗,室温孵育1 h。二抗孵育结束后,再次用TBST洗涤3次,每次10 min。最后,滴加增强型化学发光(ECL)试剂于膜上,使用化学发光成像系统进行检测。采用Image J软件分析各目的条带的灰度值,并以GAPDH作为内参进行标准化。随后,以control组的均值为1进行归一化处理。使用GraphPad Prism 10.6.1软件进行统计分析及作图。

1.5.3 ELISA法检测细胞炎症因子IL-6和TNF-α水平

各组H9c2心肌细胞经相应处理后,收集细胞培养上清液。将上清液于4 ℃、1 000 r/min条件下离心10 min(离心半径为6.5 cm),以彻底去除细胞碎片,取上清液分装后于-80 ℃冻存备用。随后严格按照ELISA试剂盒说明书进行操作,流程如下:将标准品和待测样品加入预包被的96孔板中,孵育后洗涤;依次加入生物素化抗体、HRP标记的链霉亲和素及TMB底物溶液,每步均需充分孵育和洗涤;最后加入终止液终止反应。用酶标仪在450 nm波长测量各孔的光密度(OD值)。以标准品浓度为横坐标,其对应的OD值为纵坐标绘制标准曲线,并根据该曲线计算出各样品中IL-6和TNF-α的浓度。

1.5.4 siRNA转染

采用Transfect-Mate转染试剂将siRNA转染至H9c2心肌细胞。将对数生长期的H9c2细胞接种于6孔板中,待细胞融合度达到50%~60%时进行转染。转染前,在无菌条件下将siRNA与Transfect-Mate试剂分别用无血清培养基(Opti-MEM)稀释,然后将两者混合,室温孵育15~ 20 min,以形成稳定的siRNA-转染试剂复合物。弃去原培养基,PBS洗涤两遍,每孔加入1 mL含10% 血清不含双抗培养基,随后将配置好的转染试剂逐滴加入孔中,轻轻摇匀。将细胞置于37 ℃、5% CO2培养箱中孵育6 h。孵育结束后弃去转染试剂混合液的原培养基,PBS清洗3遍,更换为2 mL完全培养基,继续培养24 h以进行后续检测。

1.6 统计学方法

运用GraphPad Prism 10.6.1软件进行数据处理与绘图。实验所有数据均采用均数±标准差(x±s)表示,组间差异采用单因素方差分析进行检验,P < 0.05被认为有统计学意义。

2 结果 2.1 Pue对H9c2心肌细胞活力的影响

表 1结果显示,以control组为参照,25、50、100 μmol/L Pue处理组的细胞活力无显著降低(均维持在97%以上),说明该浓度范围内Pue对H9c2细胞无明显毒性。当Pue浓度升高至200 μmol/L时,细胞活力呈明显下降趋势(93.63%),提示该浓度Pue可能存在一定的细胞毒性。为排除药物潜在毒性对后续MIRI保护效应评价产生干扰,研究选择25、50、100 μmol/L这3个浓度作为后续实验的低、中、高Pue浓度。

表 1 不同浓度Pue对H9c2心肌细胞活力的影响(x±s
%
组别 n 细胞活力值
control组 3 100.00±0.000 0
25 μmol/L Pue组 3 99.55±0.373 6
50 μmol/L Pue组 3 98.69±0.093 4
100 μmol/L Pue组 3 97.72±0.435 0
200 μmol/L Pue组 3 93.63±0.573 5
2.2 Pue对H9c2心肌细胞凋亡的影响

与control组相比,H/R组Caspase-3蛋白表达显著升高(P < 0.001)。与H/R组相比,Pue各浓度组Caspase-3蛋白表达均显著降低(P < 0.001),见图 1

注:图A,Caspase-3蛋白表达的Western blot分析;图B,Caspase-3蛋白相对表达量。与control组比较,***P < 0.001;与H/R组比较,###P < 0.001。 图 1 Pue对H/R H9c2心肌细胞IL-6、TNF-α水平的影响(x±sn=3)
2.3 Pue对H9c2心肌细胞氧化应激的影响

与control组相比,H/R组iNOS蛋白表达显著升高(P < 0.001)。与H/R组相比,Pue各浓度组的iNOS蛋白表达均有不同程度降低(P < 0.001),见图 2

注:图A,iNOS蛋白表达的Western blot分析;图B,iNOS蛋白相对表达量。与control组比较,组比较,***P < 0.001;与H/R###P < 0.001。 图 2 Pue对H/R H9c2心肌细胞凋亡蛋白Caspase-3表达的影响(x±sn=3)
2.4 Pue对H9c2心肌细胞炎症因子IL-6、TNF-α的影响

与control组相比,H/R组IL-6、TNF-α的表达水平明显升高(P < 0.001)。与H/R组相比,Pue各浓度组的IL-6、TNF-α的表达水平显著降低(P < 0.001),见图 3

注:图A,ELISA检测Pue不同浓度组细胞中IL-6水平的定量统计分析;图B,ELISA检测Pue不同浓度组细胞中TNF-α水平的定量统计分析。与control组比较,***P < 0.001;与H/R组比较,###P < 0.001。 图 3 Pue对H/R H9c2心肌细胞IL-6、TNF-α水平的影响(x±s,n=3)
2.5 Pue对H/R过程中PPARγ/NF-κB通路的影响

与control组相比,H/R组PPARγ蛋白表达降低、p-IκBα蛋白表达升高(P < 0.001)。与H/R组相比,Pue各浓度组的PPARγ的蛋白表达升高、p-IκBα蛋白表达降低(P < 0.001),见图 4

注:图水平的定量统计分析;图A,ELISA检测Pue不同浓度组细胞中IL-6水平的定量统计分析。与B,ELISA检测Pue不同浓度组细胞中TNF-α control组比较,***P < 0.001;与H/R组比较,###P < 0.001。 图 4 Pue对H/R H9c2心肌细胞PPARγ/NF-κB通路关键蛋白表达的影响(x±sn=3)

其中,高浓度组Pue对H9c2心肌细胞H/R损伤过程的PPARγ蛋白的上调和p-IκBα蛋白的下调作用最强,因此,后续实验选择100 μmol/L Pue进行研究。

2.6 敲低PPARγ处理对H/R过程中PPARγ/NF-κB通路的影响

为了进一步验证NF-κB是PPARγ蛋白的下游通路,探讨Pue是否是通过PPARγ来调控p-IκBα的表达,从而发挥对H/R诱导的心肌细胞损伤的保护作用,本部分进行了基因沉默实验。采用siRNA转染实验敲低PPARγ,观察敲低PPARγ后NF-κB通路的激活情况,以及下游炎症因子的表达情况。

首先应用瞬时转染方法验证了PPARγ非特异性siRNA(siRNA NC)和4种PPARγ特异性siRNA(PPARγ-rat-487、PPARγ-rat-778、PPARγ-rat-832、PPARγ-rat-1187)对PPARγ在H9c2细胞中的敲低效率,序列如下表所示,见表 2

表 2 siRNA基因序列
基因 序列
siRNA NC sense: 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′antisense5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′
PPARγ-rat-487 sense: 5′-CCACAUGAAGAGCCUUCAATT-3′antisense5′-UUGAAGGCUCUUCAUGUGGTT-3′
PPARγ-rat-778 sense: 5′-GCGGAGAUCUCCAGUGAUATT-3antisense5′-UAUCACUGGAGAUCUCCGCTT-3′
PPARγ-rat-832 sense: 5′-GCCCUGGCAAAGCAUUUGUTT-3′antisense5′-ACAAAUGCUUUGCCAGGGCTT-3′
PPARγ-rat-1187 sense: 5′-CCUCCCUGAUGAAUAAAGATT-3′antisense5′-UCUUUAUUCAUCAGGGAGGTT-3′

结果显示,与siRNA NC组相比,4种PPARγ特异性siRNA对PPARγ蛋白均有不同程度的敲低(P < 0.001),其中,PPARγ-rat-832对PPARγ蛋白的敲低效率最高。因此,本研究选用PPAR γ-rat-832进行后续实验。见图 5

注:图A,不同siRNA转染组细胞中PPARγ蛋白表达的Western blot分析;图B,不同siRNA转染组PPARγ蛋白相对表达量。与NC组比较, ***P < 0.001。 图 5 siRNA干扰对H9c2心肌细胞PPARγ蛋白表达的敲低效率验证(x±sn=3)

敲低PPARγ后,各组PPARγ、p-IκBα蛋白表达变化如图 6所示。与control组相比,H/R组PPARγ蛋白表达降低、p-IκBα蛋白表达升高(P < 0.001)。与H/R组相比,H/R+si组进一步加剧了这一趋势,即PPARγ表达的进一步下调和p-IκBα表达的进一步上调,这再次证实了PPARγ-siRNA对PPARγ蛋白的敲低作用显著。

注:图A,敲低PPARγ后,各组细胞中PPARγ、p-IκBα蛋白表达的蛋白相对表达量。与Western blot分析。图B,PPARγ蛋白相对表达量。图C,p-IκBα < 0.01control组比较,***P < 0.001;与H/R组比较,##P###P < 0.001;与H/R+Pue+NC组比较,△△△P < 0.001。 图 6 敲低PPARγ对Pue调控PPARγ/NF-κB通路作用的影响(x±sn=3)

与H/R组相比,H/R+Pue+NC、H/R+Pue+si组PPARγ蛋白表达水平均有不同程度升高(P < 0.001和P < 0.01),p-IκBα蛋白表达水平均显著降低(P < 0.001)。此外,与H/R+Pue+NC组相比,H/R+Pue+si组PPARγ蛋白表达水平降低(P < 0.001),p-IκBα蛋白表达水平升高(P < 0.001)。

2.7 敲低PPARγ处理对H9c2心肌细胞炎症因子IL-6、TNF-α的影响

结果显示,敲低PPARγ后,H/R+si组的炎症因子水平对比H/R组有进一步升高的趋势,再次印证了PPARγ-siRNA对PPARγ蛋白的敲低效果。

与H/R组相比,H/R+Pue+NC、H/R+Pue+si组的IL-6、TNF-α的表达水平均有明显下降(P < 0.001)。此外,与H/R+Pue+NC组相比,H/R+Pue+si组IL-6、TNF-α的表达水平升高(P < 0.001),见图 7

注:图A,敲低PPARγ后,ELISA检测各组细胞中IL-6水平的定量统计分析;图B,敲低PPARγ后,ELISA检测各组细胞中TNF-α水平的定量统计分析。与control组比较,***P < 0.001;与H/R组比较,##P < 0.001,###P < 0.001;与H/R+Pue+NC组比较,△△△P < 0.001。 图 7 敲低PPARγ对H/R H9c2心肌细胞IL-6、TNF-α水平的影响(x±sn=3)
3 讨论

Pue是中药葛根中含量最高的异黄酮类化合物[12-14]。中医理论认为,葛根性味甘辛平,具有升清降浊、通络除痹的功效,与胸痹“阳微阴弦”的病机相契合[15],为其用于治疗心血管疾病提供了理论依据。现代药理学研究证实,Pue在抗心肌缺血、抗心律失常及改善心功能等方面发挥保护作用[616-18]。H9c2心肌细胞H/R模型是体外模拟MIRI的经典模型,已被广泛用于心肌保护机制的探索[1119]。尽管已有研究提示Pue保护效应可能与PPARγ/NF-κB通路相关[10],但在该模型中,Pue是否通过这一机制发挥保护作用尚缺乏功能性证据。基于此,本研究以H9c2心肌细胞为载体,通过缺氧6 h/复氧2 h(H/R)建立体外MIRI模型,验证Pue是否通过PPARγ/NF-κB通路发挥心肌保护作用。

本研究结果显示,与control组相比,H/R组处理显著上调了凋亡标志物Caspase-3、氧化应激相关蛋白酶iNOS及NF-κB通路相关蛋白p-IκBα蛋白表达水平,同时下调了PPARγ的表达,这与既往文献报道一致,表明模型构建成功,为后续机制探讨奠定了基础。

MIRI的病理生理过程复杂,主要涉及细胞凋亡、氧化应激和炎症级联反应等多个核心环节[20]。细胞凋亡是MIRI的核心特征之一,而Caspase-3作为凋亡途径下游的关键执行者和终末效应蛋白酶,其活化标志着细胞进入不可逆的凋亡阶段[21-23]。在MIRI的早期,再灌注会引发活性氧(ROS)的爆发,而心肌细胞在缺血应激下刺激iNOS表达,产生大量一氧化氮(NO)[24],从而加剧氧化损伤并放大炎症反应[25]。PPARγ是一类配体激活的核转录因子,在抑制炎症和细胞凋亡中扮演重要角色[26]。NF-κB则是调控多种炎症基因转录的关键转录因子[27]。在静息状态下,NF-κB与抑制蛋白IκBα结合于细胞质中;当被激活时,IκBα发生磷酸化(p-IκBα)并降解,释放NF-κB入核,启动包括iNOS、TNF-α及IL-6在内的一系列下游促炎基因的转录[28]。因此,IκBα的磷酸化是NF-κB激活的关键上游事件,其表达水平可间接反映NF-κB通路的活化状态[29-30]

本研究发现,Pue预处理能浓度依赖性地上调PPARγ蛋白表达,同时下调Caspase-3、iNOS、p-IκBα的蛋白水平以及IL-6、TNF-α的分泌。这一结果初步提示,Pue可能通过上调PPARγ蛋白表达,进而抑制下游NF-κB通路的过度激活,最终减轻H/R诱导的H9c2心肌细胞损伤。

为进一步验证PPARγ在Pue心肌保护效应中的关键作用,本研究采用siRNA基因沉默技术特异性敲低H9c2心肌细胞中PPARγ的表达。结果显示,PPARγ被敲低后,Pue对NF-κB通路关键蛋白p-IκBα及下游炎症因子IL-6、TNF-α的抑制效应被显著逆转。该结果证实,PPARγ是Pue经由NF-κB通路发挥抗炎与心肌保护作用的必要靶点,同时也首次在H9c2心肌细胞H/R模型中明确了“Pue-PPARγ/NF-κB”这一信号轴的核心调控地位。

值得关注的是,本研究观察到在PPARγ被敲低后,Pue的部分抗炎作用并未完全消失。这一现象提示Pue的心肌保护机制可能并非完全依赖于PPARγ通路,其作用网络中或存在PPARγ非依赖的补充途径,这与中药多靶点、多通路发挥协同效应的作用特点相符。已有研究报道,Pue可通过多种机制发挥心血管保护作用,例如通过SIRT1/NF-κB途径抑制炎症反应[31];通过HES1介导的机制抑制自噬和细胞凋亡[32];还可通过上调miR-21表达抑制细胞凋亡和氧化应激[33]。因此,在PPARγ信号通路被阻断的情况下,Pue可能通过其他一条或多条平行通路协同抑制NF-κB信号的过度激活,从而存在残余保护效应。综上,研究明确了PPARγ/NF-κB通路在Pue心肌保护效应中的核心地位,但同时也不排除Pue通过其他重要通路协同贡献其保护作用的可能性,这为后续深入探索其复杂的网络药理机制提供了线索。

研究仍存在若干局限性,需在后续研究中加以完善。首先,在检测方法上,主要通过Western blot技术评估关键蛋白的表达变化,尽管Caspase-3和iNOS分别是凋亡与氧化应激的常用分子标志物,但缺乏对凋亡率、ROS水平等指标的直接定量分析,未来可结合流式细胞术、TUNEL染色及荧光探针检测等方法,对上述指标进行更精准的量化评估;此外,对NF-κB通路激活状态的分析仅以p-IκBα的蛋白表达水平为依据,未检测p65核转位等直接激活证据,后续可通过免疫荧光染色结合Western blot等方法,进一步验证NF-κB通路的激活状态。其次,研究结论均基于H9c2心肌细胞系的体外实验结果,与体内环境的生理复杂性存在差异。为此,研究团队已启动大鼠MIRI模型的在体研究,通过多层次、多指标的实验设计,旨在更全面验证Pue是否通过相同机制在整体水平发挥保护作用,并系统评价其药效与安全性。最后,本研究仅聚焦于Pue单一单体成分,尽管该成分是葛根中的主要活性物质,但葛根中尚含有大豆苷元、大豆苷、β-谷甾醇等多种异黄酮类及其他活性成分,它们可能与Pue存在协同或拮抗作用,共同影响整体药效。此外,Pue体外有效浓度向临床生药等效剂量的转化涉及生物利用度、体内代谢与分布等多个环节,是衔接基础研究与临床应用中亟待解决的重要问题。因此,未来的研究应从单一单体拓展至葛根提取物乃至含葛根的经典复方,系统比较其与单体成分在心肌保护中的综合效应,并深入阐明其网络药理机制,从而为中药的现代化与精准临床转化提供更坚实的科学依据。

4 结论

研究不仅确证了Pue通过PPARγ/NF-κB轴保护心肌细胞免受H/R损伤的分子机制,也为开发基于PPARγ靶点的心血管保护新策略提供了实验依据。尽管研究在细胞水平取得了进展,但其结论仍需在整体动物模型中进一步验证。因此,后续研究将聚焦于在MIRI动物模型中验证Pue-PPARγ/NF-κB轴的体内疗效,并开展临床前安全性评价及给药系统优化研究,为其最终的临床转化奠定基础。

参考文献
[1]
LIU C, LI Z, LI B, et al. Relationship between ferroptosis and mitophagy in cardiac ischemia reperfusion injury: A mini‐review[J]. PeerJ, 2023, 11: e14952. DOI:10.7717/peerj.14952
[2]
GERAGHTY L, FIGTREE G A, SCHUTTE A E, et al. Cardiovascular disease in women: From pathophysiology to novel and emerging risk factors[J]. Heart, Lung and Circulation, 2021, 30(1): 9-17. DOI:10.1016/j.hlc.2020.05.108
[3]
MOKHTARI‐ZAER A, MAREFATI N, ATKIN S L, et al. The protective role of curcumin in myocardial ischemia‐reperfusion injury[J]. Journal of Cellular Physiology, 2019, 234(1): 214-222. DOI:10.1002/jcp.26848
[4]
ZHANG S, YAN F, LUAN F, et al. The pathological mechanisms and potential therapeutic drugs for myocardial ischemia reperfusion injury[J]. Phytomedicine, 2024, 129: 155649. DOI:10.1016/j.phymed.2024.155649
[5]
XING N, LONG X T, ZHANG H J, et al. Research progress on effects of traditional Chinese medicine on myocardial ischemia‐reperfusion injury: A review[J]. Frontiers in Pharmacology, 2022, 13: 1055248. DOI:10.3389/fphar.2022.1055248
[6]
RUAN H, LI W, CHANG H, et al. Antioxidant, hypoglycemic, and hypolipidemic effects of puerarin in vivo[J]. Food Science & Nutrition, 2025, 13(5): e70257.
[7]
JIANG Z, CUI X, QU P, et al. Roles and mechanisms of puerarin on cardiovascular disease: A review[J]. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2022, 147: 112655.
[8]
GROMMES C, LANDRETH G E, HENEKA M T. Antineoplastic effects of peroxisome proliferatoractivated receptor γ agonists[J]. The Lancet Oncology, 2004, 5(7): 419-429. DOI:10.1016/S1470-2045(04)01509-8
[9]
孙云雷, 曹月娟, 赵振营. 葛根素治疗冠状动脉支架内再狭窄的核心靶点筛选与细胞学验证[J]. 山东医药, 2023, 63(26): 10-14.
[10]
LI X, YUAN T, CHEN D, et al. Cardioprotective effects of puerarin‐V on isoproterenol‐induced myocardial infarction mice is associated with regulation of PPAR‐γ/NF‐κB pathway[J]. Molecules, 2018, 23(12): 3322. DOI:10.3390/molecules23123322
[11]
TONG Z, LI G, SU C, et al. L‐borneol 7‐O‐[β‐D‐apiofuranosyl‐(1→6) ]‐β‐D‐glucopyranoside alleviates myocardial ischemia‐reperfusion injury in rats and hypoxic/reoxygenated injured myocardial cells via regulating the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway[J]. Journal of Immunology Research, 2022, 2022(1): 5758303.
[12]
LYU J, SHI S, ZHANG B, et al. Role of puerarin in pathological cardiac remodeling: a review[J]. Pharmacological Research, 2022, 178: 106152. DOI:10.1016/j.phrs.2022.106152
[13]
曾文燊, 黄达荣, 谢斯威, 等. 葛根异黄酮组成?结构及功效机制研究进展[J]. 食品科学, 2023, 44(1): 353-361.
[14]
陈凯, 魏平慧, 史琳. 葛根异黄酮类成分的药理作用研究进展[J]. 药物评价研究, 2022, 45(12): 2602-2610.
[15]
王志甫, 王心东. 刍议大剂量葛根在冠心病治疗中的应用[J]. 国医论坛, 2021, 36(1): 68-69.
[16]
CHEN F, CHEN Z Q, WANG H, et al. Puerarin pretreatment inhibits myocardial apoptosis and improves cardiac function in rats after acute myocardial infarction through the PI3K/Akt signaling pathway[J]. Advances in Clinical and Experimental Medicine, 2021, 30(3): 255-261. DOI:10.17219/acem/131754
[17]
LIU B, ZHAO C, LI H, et al. Puerarin protects againstheart failure induced by pressure overload through mitigation of ferroptosis[J]. Biochemical and Biophysical Re‐search Communications, 2018, 497(1): 233-240. DOI:10.1016/j.bbrc.2018.02.061
[18]
BAO L, ZHANG Y, WEI G, et al. The anti‐atherosclerotic effects of puerarin on induced‐atherosclerosis in rabbits[J]. Biomedical Papers of the Medical Faculty of the University Palacky, Olomouc, Czech Republic, 2015, 159(1): 53-59. DOI:10.5507/bp.2013.096
[19]
LU Z, DENG M, MA G, et al. TRIM38 protects H9c2 cells from hypoxia/reoxygenation injury via the TRAF6/TAK1/NF‐κB signalling pathway[J]. PeerJ, 2022, 10: e13815. DOI:10.7717/peerj.13815
[20]
GONG N, YANG X, LI X, et al. MicroRNA‐590‐3p relieves hypoxia/reoxygenation induced cardiomyocytes apoptosis and autophagy by targeting HIF‐1α[J]. Experimental and Therapeutic Medicine, 2021, 22(4): 1077. DOI:10.3892/etm.2021.10511
[21]
WANG Y, YE D. A caspase‐3 activatable photoacoustic probe for in vivo imaging of tumor apoptosis[M]. In: Methods in Enzymology. Academic Press, 2021, 657: 21-57.
[22]
SILVA F F V E, PADÍN‐IRUEGAS M E, CAPONIO V C A, et al. Caspase‐3 and cleaved Caspase‐3 expression in tumor‐ogenesis and its correlations with prognosis in head and neck cancer: A systematic review and meta‐analysis[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(19): 11937. DOI:10.3390/ijms231911937
[23]
YADAV P, YADAV R, JAIN S, et al. Caspase‐3: A primary target for natural and synthetic compounds for cancer therapy[J]. Chemical Biology & Drug Design, 2021, 98(1): 144-165.
[24]
AKTAN F. iNOS‐mediated nitric oxide production and its regulation[J]. Life Sciences, 2004, 75(6): 639-653. DOI:10.1016/j.lfs.2003.10.042
[25]
PARK J W, KWON O K, KIM J H, et al. Rhododendron album Blume inhibits iNOS and COX‐2 expression in LPS-stimulated RAW264.7 cells through the downregulation of NF‐κB signaling[J]. International Journal of Molecular Medicine, 2015, 35(4): 987-994. DOI:10.3892/ijmm.2015.2107
[26]
HERNANDEZ‐QUILESM, BROEKEMAMF, KALKHOVEN E. PPARgamma in metabolism, immunity, and cancer: Unified and diverse mechanisms of action[J]. Frontiers in Endocrinology, 2021, 12: 624112. DOI:10.3389/fendo.2021.624112
[27]
HU B, WEI H, SONG Y, et al. NF‐κB and Keap1 interaction represses Nrf2‐mediated antioxidant response in rabbit hemorrhagic disease virus infection[J]. Journal of Virology, 2020, 94(10): e00016-20.
[28]
DHAKA N, MISRA S, SAHOO S, et al. Biophysical characterization of RelA‐p52 NF‐κB dimer‐A link between the canonical and the non‐canonical NF‐κB pathway[J]. Protein Science, 2024, 33(11): e5184. DOI:10.1002/pro.5184
[29]
OECKINGHAUS A, GHOSH S. The NF‐kappaB family oftranscription factors and its regulation[J]. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2009, 1(4): a000034.
[30]
HUXFORD T, GHOSH G. A structural guide to proteins of the NF‐κB signaling module[J]. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2009, 1(3): a000075.
[31]
WANG Z K, CHEN R R, LI J H, et al. Puerarin protects against myocardial ischemia/reperfusion injury by inhibiting inflammation and the NLRP3 inflammasome: The role of the SIRT1/NF‐κB pathway[J]. International Immunopharmacology, 2020, 89: 107086. DOI:10.1016/j.intimp.2020.107086
[32]
YUAN Y, LAI S, HU T, et al. Puerarin pretreatment provides protection against myocardial ischemia/reperfusion injury via inhibiting excessive autophagy and apoptosis by modulation of HES1[J]. Scientific Reports, 2025, 15(1): 794. DOI:10.1038/s41598-024-84808-z
[33]
XU H X, PAN W, QIAN J F, et al. MicroRNA‐21 contributes to the puerarin‐induced cardioprotection via suppression of apoptosis and oxidative stress in a cell model of ischemia/reperfusion injury[J]. Molecular Medicine Reports, 2019, 20(1): 719-727.