膳食中的染料木黄酮补充剂通过调节雌激素受体β介导的内质网应激途径，减轻心肌炎症损伤

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Dietary daidzein supplementation alleviates myocardial inflammatory injury by modulating estrogen receptor beta-mediated ER stress pathway

心肌炎的有效膳食策略研究，发现大豆异黄酮DD通过抑制ERβ介导的内质网应激减轻LPS诱导的心肌损伤，分子对接验证关键结合位点。

　　

盖中超|严思佳|闵成元|赵全健|罗文|龚国利|赵杰琼

陕西科技大学生物与药学院，中国西安710021；

摘要

心肌炎是一种以心肌炎症为特征的临床疾病。它常见于各种心脏疾病中，在极端情况下可能致命。然而，目前还缺乏有效且安全的饮食策略来缓解心肌炎症损伤。本文研究了豆科植物中天然存在的异黄酮类化合物染料木黄酮（DD）在缓解心肌炎症损伤方面的潜力。我们使用经脂多糖（LPS）处理的C57BL/6J小鼠和H9c2心肌细胞来探讨DD对心肌炎症的保护作用及其机制。动物实验表明，每天摄入50毫克和100毫克的DD可显著减轻LPS引起的心肌损伤。细胞实验中，2.5微摩尔的DD有效降低了LPS诱导的氧化应激、细胞死亡和炎症反应。此外，DD还改善了心肌细胞中的LPS诱导的钙失衡。从机制上看，DD通过靶向雌激素受体β（ERβ）来抑制LPS引起的心肌炎症损伤，从而减少ER应激。分子对接和实验验证显示，DD在ERβ中的结合口袋高度保守，H475和R376残基对其结合至关重要。总之，我们的结果表明，膳食补充DD是一种有前景的缓解心肌炎症损伤的方法。

引言

心肌炎是一种以阵发性心悸、胸闷和呼吸困难为特征的临床综合征。患者可能会逐渐出现心脏功能障碍，最终发展为扩张型心肌病、心力衰竭甚至猝死[17]。细菌和病毒感染、毒素、自身免疫反应等因素是导致心肌炎的主要原因[24]。由于区分心肌炎与其他心肌疾病的诊断难度较大，实际发病率可能高于报告值[5]。目前用于治疗心肌炎的常用药物包括皮质类固醇或非甾体抗炎药、抗病毒药物和免疫抑制剂。然而，这些药物可能导致肾功能衰竭、高钾血症和心律失常等不良反应[27]。因此，当前研究的重点是从天然植物中寻找更安全、更有效的药物来治疗心肌炎。

植物雌激素是从植物中提取的化合物，可以在人体内模拟雌激素的功能。为了减轻雌激素缺乏的负面影响，人们经常通过饮食摄入天然植物雌激素[43,63]。这些化合物具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤和抗衰老的作用，使其成为治疗心血管疾病的潜在选择[18,28]。豆类几千年来一直被用作食物和药物。例如，大豆（Glycine max (L.) Merr.）富含染料木黄酮（DD），这是一种具有抗氧化和抗炎特性的异黄酮类植物雌激素。临床上，DD已被用于治疗高血压和冠心病[16,37]。此外，流行病学证据表明，大豆食品和DD与较低的癌症和心血管疾病发病率相关[51]。例如，吴等人[53]发现DD通过抑制PI3K/Akt通路减少自噬和凋亡，从而保护心脏免受多柔比星（DOX）的损伤。同样，李等人[34]报告称，DD通过调节心脏能量代谢、减少炎症、氧化应激和凋亡来减轻DOX引起的心脏毒性，表明其在心力衰竭治疗中的潜在用途。

内质网（ER）在多种生物过程中起着关键作用，如蛋白质合成和折叠、脂质合成以及钙储存。外部刺激会改变细胞内钙的稳态，导致内质网中未折叠或错误折叠的蛋白质积累[1]。慢性或不可逆的ER应激会通过凋亡引发细胞死亡，并与许多疾病（包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病）的发生有关[6]。为了应对过度或持续的ER应激，ER感知分子会激活相应的未折叠蛋白反应（UPR）。ATF-6、PERK和IRE-1α蛋白在UPR中起重要作用。PERK和ATF-6通过内质网中的分子伴侣与免疫球蛋白结合蛋白（BiP）结合来调节UPR，而IRE-1α则直接通过与未折叠蛋白质结合来激活UPR，从而维持ER功能和细胞代谢稳态[31]。

新兴证据表明，ER应激在多种心血管疾病（包括缺血性心脏病、糖尿病性心肌病、心力衰竭、动脉粥样硬化和心肌炎）的发病和进展中起着关键作用[36]。例如，在酮醛诱导的糖尿病性心肌病小鼠模型中，ER应激被激活，增加了心肌细胞的凋亡[38]。此外，在TAC诱导的心肌肥大小鼠中，观察到ER应激信号的激活和Rheb/mTORC1通路的激活，导致心肌肥大的发生[11]。Nadya等人[3]发现，突变型FBXO32心脏中CHOP、GADD34及其众多靶基因的诱导表明ER应激升高，提示ER应激通路是FBXO32突变引起的心肌病的主要因素。然而，目前尚不清楚DD是否通过调节ER应激信号来缓解心肌炎症。

本研究旨在评估DD对缓解心肌炎症损伤的效果，揭示DD在心肌细胞中的靶点，并阐明其背后的分子机制。在动物实验中，小鼠被给予DD后暴露于LPS诱导的心肌炎症损伤。收集其血清和心脏组织以检查病理变化。然后使用Western blot和实时定量PCR（qRT-PCR）测量炎症和凋亡生物标志物的表达水平。同时，使用H9c2大鼠心肌细胞研究DD对LPS诱导的心肌炎症和凋亡的影响，并探索其靶点和潜在的调控机制。我们的结果表明，DD通过ERβ介导的ER应激通路缓解了LPS诱导的心肌炎症损伤。

试剂和方法

染料木黄酮（DD）购自Macklin Biochemical（商品编号：D807010，上海，中国）。脂多糖（LPS）购自Sigma-Aldrich（商品编号：L2880，美国圣路易斯）。ERβ抑制剂PHTPP购自TargetMol（商品编号：T4388，上海，中国）。Fluo-4 AM（钙离子荧光探针）购自Beyotime Biotechnology（商品编号：S1060，上海，中国）。Lipofectamine 2000转染试剂购自Invitrogen（商品编号：11668019，美国卡尔斯巴德）。Hieff qPCR SYBR Green Master

DD缓解LPS诱导的心肌炎症损伤

染料木黄酮（DD）广泛存在于豆科植物中（见图1A）。为了研究DD对LPS诱导的心肌炎症的保护作用，我们使用C57BL/6J小鼠（6周龄）进行了动物实验（见图1B）。心脏组织的组织病理学检查显示不同组之间存在显著差异（见图1C和1D）。在对照组中，心肌结构完整，心肌细胞排列整齐且紧密

讨论

心肌炎发病率的增加和死亡率的上升对患者的生活质量和医疗系统的可持续性构成了严重威胁[4]。临床研究表明，心肌炎患者的炎症和氧化应激水平显著升高[49]。氧化应激和炎症反应会进一步损害心肌细胞和心脏组织，加速心肌炎的进展[2]。

结论

本研究探讨了异黄酮类化合物染料木黄酮（DD）在LPS诱导的心肌炎症损伤中的保护作用及其机制。我们的发现表明，DD能够减轻C57BL/6J小鼠中的LPS诱导的心肌炎症损伤。体外实验中，DD通过抑制ER应激降低了LPS诱导的H9c2心肌细胞的炎症反应和凋亡。从机制上看，LPS上调了NF-κB的磷酸化，而NF-κB是炎症的中心调节因子。激活的NF-κB又会进一步刺激...

作者贡献

盖中超：概念设计、方法学、撰写-初稿准备、资金获取。严思佳：研究、数据管理、撰写-初稿准备。闵成元：研究。赵全健：数据管理、软件操作。罗文：验证、研究。龚国利：撰写-审阅与编辑、项目管理、资金获取。赵杰琼：撰写-审阅与编辑、项目管理、资金获取。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（编号：82200420 & 32200974）和陕西省重点研发计划（编号：2025SF-YBXM-490）的支持。

CRediT作者贡献声明

盖中超：撰写-初稿、方法学、资金获取、概念设计。严思佳：撰写-初稿、研究、数据管理。闵成元：研究。赵全健：软件操作、数据管理。罗文：验证、研究。龚国利：撰写-审阅与编辑、监督。赵杰琼：撰写-审阅与编辑、项目管理、资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢王冉冉和何玉娇女士对本研究的宝贵贡献。图形摘要和图1B使用BioRender.com制作。