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探索中藥天然產(chǎn)物在心臟保護(hù)中的作用
中醫(yī)藥在心臟保護(hù)方面有著悠久的歷史和獨(dú)特的理論體系，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的背景下，其作用日益受到重視?？偟膩碚f，中醫(yī)藥在心臟保護(hù)中扮演著“整體調(diào)節(jié)、多靶點(diǎn)干預(yù)、防治結(jié)合”的角色，主要作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的補(bǔ)充和替代。
具體功效表現(xiàn)在：
1
改善癥狀，比如對于冠心病、心絞痛患者，中醫(yī)藥能有效緩解胸悶、胸痛、心悸、氣短、乏力等不適癥狀；
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保護(hù)心肌，一些中藥成分（如黃芪甲苷、人參皂苷）被證實(shí)具有抗氧化、抑制炎癥反應(yīng)、減少心肌細(xì)胞凋亡的作用，尤其在心肌缺血再灌注損傷（如介入手術(shù)后）中顯示出保護(hù)潛力；
3
改善心功能，對于慢性心力衰竭患者，中藥通過“溫陽利水”（如附子、葶藶子）和“益氣活血”的方法，可以增強(qiáng)心臟收縮力，減輕水腫，改善心功能分級；
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減輕西藥副作用，例如一些扶正固本的中藥可以減輕某些化療藥物對心臟的毒性。
高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)可快速進(jìn)行細(xì)胞形態(tài)學(xué)和生物標(biāo)志物表達(dá)的高通量成像和批量分析，以獲得圖像和數(shù)據(jù)相結(jié)合的完整實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文匯總了 2024 年發(fā)表的三篇中醫(yī)藥在心臟保護(hù)中的相關(guān)研究結(jié)果。
膿毒癥誘發(fā)的心肌功能障礙在臨床管理中提出了重大挑戰(zhàn)，并與死亡率增加相關(guān)。外泌體是細(xì)胞分泌的小囊泡，攜帶各種生物活性分子，例如核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。這些囊泡可以移動到靶細(xì)胞以影響其功能并調(diào)節(jié)生物過程。山莨菪堿（anisodamine,（654–1/?2））具有緩解與敗血癥相關(guān)的心臟和內(nèi)皮損傷的潛力。但是，山莨菪堿影響心肌與內(nèi)皮細(xì)胞通信的機(jī)制，特別是通過外泌體影響通信的機(jī)制還不明確。本研究中，科研人員證明了山莨菪堿可以通過修復(fù)外泌體介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷來緩解心肌細(xì)胞的功能異常。這為治療心肌損傷提供了新的治療途徑，并突出了靶向外泌體治療在臨床環(huán)境中的潛力。
本研究使用 Molecular Devices 公司的 ImageXpress Micro 共聚焦高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)對 LPS 或山莨菪堿處理后 A16 小鼠心肌細(xì)胞模型的線粒體膜電位及 ROS 產(chǎn)生進(jìn)行了研究，分別用 JC-1 及 ROS 染料進(jìn)行標(biāo)記，高線粒體膜電位顯示為紅色，低線粒體膜電位顯示為綠色。
圖 1：山莨菪堿對線粒體膜電位及 ROS 的影響。山莨菪堿能夠以劑量依賴的形式緩解 LPS 引起的線粒體損傷，并且能抑制 ROS 的產(chǎn)生
圖 2：山莨菪堿對細(xì)胞凋亡的影響。圖 2F 為 A16 小鼠心肌細(xì)胞，圖 2L 為人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs），其中綠色代表早期凋亡，紅色代表晚期凋亡。結(jié)果顯示山莨菪堿能夠緩解細(xì)胞凋亡，這也解釋了其能緩解心肌損傷的原因
雷公藤內(nèi)酯（triptolide, TP）是潛在的抗腫瘤候選藥物，但具有多器官毒性，尤其是心臟毒性，這限制了其臨床應(yīng)用。線粒體功能障礙是雷公藤內(nèi)酯誘導(dǎo)的心臟毒性的典型標(biāo)志。之前的研究表明，毛蕊異黃酮可以增強(qiáng)線粒體生物發(fā)生來減輕雷公藤內(nèi)酯誘導(dǎo)的心臟損害。作者之前的研究已經(jīng)報(bào)道了毛蕊異黃酮通過激活核呼吸因子 1 (NRF1) 促進(jìn)線粒體生物合成，對雷公藤內(nèi)酯心臟毒性的保護(hù)作用，但是，Nrf2 同樣能調(diào)節(jié)線粒體生物合成，其所貢獻(xiàn)的共調(diào)節(jié)作用尚未完全闡明。本研究中，科研人員證明了 Nrf2 在線粒體保護(hù)中的作用，并證明了在毛蕊異黃酮治療過程中，NRF1 和 Nrf2 通過交互作用來增強(qiáng)線粒體生物發(fā)生，并抵抗雷公藤內(nèi)酯引起的心臟毒性。
本研究使用 Molecular Devices 公司的 ImageXpress Micro 4 高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)對 H9C2 心肌細(xì)胞模型的肌動蛋白動力學(xué)及毛蕊異黃酮處理對線粒體質(zhì)量的影響進(jìn)行了研究。研究人員分別用鬼筆環(huán)肽和脫氧核糖核酸酶對 F:actin 和 G:actin 進(jìn)行了標(biāo)記，使用 ImageXpress Micro 4 高內(nèi)涵系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，MetaXpress 軟件對熒光強(qiáng)度進(jìn)行了分析，另外，研究人員還利用 ImageXpress Micro 4 對線粒體質(zhì)量（TOM20 表達(dá)）進(jìn)行了成像研究。
圖 3：雷公藤內(nèi)酯及毛蕊異黃酮對 actin 解聚的影響。雷公藤內(nèi)酯會引起 F-actin 的解聚，而毛蕊異黃酮?jiǎng)t能以劑量依賴的方式減少 F-actin 解聚
圖 4：雷公藤內(nèi)酯及毛蕊異黃酮對線粒體質(zhì)量的影響。雷公藤內(nèi)酯降低線粒體質(zhì)量，而毛蕊異黃酮能夠恢復(fù)線粒體質(zhì)量
本研究聚焦于小細(xì)胞外囊泡（SEVs）在治療阿霉素誘導(dǎo)的心臟毒性（DIC）應(yīng)用中面臨的產(chǎn)量低難題，以及人參皂苷 Rg1 雖具備心臟保護(hù)特性卻存在生物利用度有限的困境。研究人員利用三維（3D）生物反應(yīng)器系統(tǒng)，對人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)增，相較于傳統(tǒng)二維培養(yǎng)方式，在 5 天內(nèi)，MSCs 擴(kuò)增至約 6 億，SEVs 產(chǎn)量高達(dá) 2.2×1012 個(gè)顆粒，顯著提升產(chǎn)量并減少操作量。同時(shí)，采用電穿孔法將 Rg1 負(fù)載到 SEVs 中，其負(fù)載效率約為 21%，高于超聲處理或共孵育等方法。通過細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒分析、膜聯(lián)蛋白 V/PI 染色等實(shí)驗(yàn)，證實(shí)負(fù)載 Rg1 的 SEVs 相比游離 Rg1 或普通 SEVs，能夠更有效地減輕阿霉素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，極大增強(qiáng)對 DIC 的心臟保護(hù)功效，為 DIC 的臨床治療開辟了具有廣闊前景的新路徑。
本研究使用 Molecular Devices 公司的 ImageXpress Pico 自動細(xì)胞成像系統(tǒng)進(jìn)行活細(xì)胞成像與分析。將 H9c2 細(xì)胞以每孔 8000 個(gè)細(xì)胞的密度接種于 96 孔板中，使用 ImageXpress Pico 自動細(xì)胞成像系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù) 24 小時(shí)的熒光或明場成像。隨后，利用 CellReporterXpress 系統(tǒng)對細(xì)胞進(jìn)行分割和計(jì)數(shù)。研究人員評估了人參皂苷 Rg1 在阿霉素誘導(dǎo)的心臟損傷中的心臟保護(hù)作用。使用梯度濃度的人參皂苷 Rg1 來減少阿霉素誘導(dǎo)的 H9c2 細(xì)胞凋亡。與阿霉素模型組相比，用 5 至 20 微克 / 毫升的人參皂苷 Rg1 處理后，H9c2 細(xì)胞的活力提高了約 10%。
圖 5：使用 ImageXpress Pico 自動細(xì)胞成像系統(tǒng)獲取的 H9c2 細(xì)胞在 24 小時(shí)的圖像。使用 ImageXpress Pico 自動細(xì)胞成像系統(tǒng)在 24 小時(shí)內(nèi)追蹤了經(jīng) 5 至 20 微克 / 毫升人參皂苷 Rg1 處理的 H9c2 細(xì)胞數(shù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，人參皂苷 Rg1 可以減輕細(xì)胞凋亡，促進(jìn)了細(xì)胞增殖，并保護(hù)心肌細(xì)胞免受阿霉素誘導(dǎo)的損傷
圖 6：使用阿霉素和 / 或人參皂苷 Rg1 處理 H9c2 細(xì)胞 24 小時(shí)后的增殖曲線。每 8 小時(shí)拍攝細(xì)胞圖像，并使用 ImageXpress Pico 自動細(xì)胞成像系統(tǒng)對細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。ImageXpress Pico 自動細(xì)胞成像系統(tǒng)的檢測結(jié)果顯示，在 24 小時(shí)內(nèi)，經(jīng)負(fù)載 Rg1 的 sEVs 和 Rg1 處理后的 H9c2 細(xì)胞的相對數(shù)量高于阿霉素模型組
中藥在心臟保護(hù)領(lǐng)域的價(jià)值在于其整體性和個(gè)體化的模式，在預(yù)防疾病發(fā)生、改善臨床癥狀。提高生活質(zhì)量促進(jìn)康復(fù)和減少西藥副作用等方面發(fā)揮著獨(dú)特優(yōu)勢。高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)可為心臟保護(hù)機(jī)制的研究和篩選心臟保護(hù)藥物提供幫助，加快這一領(lǐng)域的工作進(jìn)展。
ImageXpress HCS.ai 智能高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)
ImageXpress Pico 自動化細(xì)胞成像分析系統(tǒng)
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Molecular Devices 始創(chuàng)于上世紀(jì) 80 年代美國硅谷，并在全球設(shè)有多個(gè)代表處和子公司。2005 年，Molecular Devices 在上海設(shè)立了中國代表處，2010 年加入全球科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新者丹納赫集團(tuán)，2011 年正式成立商務(wù)公司：美谷分子儀器 (上海) 有限公司。Molecular Devices 以持續(xù)創(chuàng)新、快速高效、高性能的產(chǎn)品及完善的售后服務(wù)著稱業(yè)內(nèi)，我們一直致力于為客戶提供在生命科學(xué)研究、制藥及生物治療開發(fā)等領(lǐng)域蛋白和細(xì)胞生物學(xué)的創(chuàng)新性生物分析解決方案。
