Myocardial infarction is one of the leading causes of mortality globally. Currently, the pleiotropic inflammatory cytokine interleukin-6 (IL-6) is considered to be intimately related to the severity of myocardial injury during myocardial infarction. Interventions targeting IL-6 are a promising therapeutic option for myocardial infarction, but the underlying molecular mechanisms are not well understood. Here, we report the novel role of IL-6 in regulating adverse cardiac remodeling mediated by fibroblasts in a mouse model of myocardial infarction. It was found that the elevated expression of IL-6 in myocardium and cardiac fibroblasts was observed after myocardial infarction. Further, fibroblast-specific knockdown of Il6 significantly attenuated cardiac fibrosis and adverse cardiac remodeling and preserved cardiac function induced by myocardial infarction. Mechanistically, the role of Il6 contributing to cardiac fibrosis depends on signal transduction and activation of transcription (STAT)3 signaling activation. Additionally, Stat3 binds to the Il11 promoter region and contributes to the increased expression of Il11, which exacerbates cardiac fibrosis. In conclusion, these results suggest a novel role for IL-6 derived from fibroblasts in mediating Stat3 activation and substantially augmented Il11 expression in promoting cardiac fibrosis, highlighting its potential as a therapeutic target for cardiac fibrosis.
The purpose of this study was to investigate the effects of low-intensity cardiac rehabilitation exercise on the cardiac function and the degree of fibrosis in an older white rat model. This study used male Sprague-Dawley white rats that were 50 weeks old. After the acute myocardial infarction induction, Twenty of the rats were randomly allocated into an experimental group and a control group, and each of the groups consisted of 8 rats. In the experimental group, the exercise was conducted for six weeks, 30 minutes a day, five days a week, using a Rotarod treadmill for animals. The degree of myocardial fibrosis was significantly repressed in the experimental group($13.69{\pm}1.90%$) and in the control group($15.67{\pm}1.54%$)(p<0.05). However, fractional shortening and ejection fraction did not show a significant difference. The results of this study suggest that cardiac rehabilitation with low intensity treadmill exercise repress the myocardial fibrosis.
Cheng, Jing;Ren, Chaoyang;Cheng, Renli;Li, Yunning;Liu, Ping;Wang, Wei;Liu, Li
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제25권2호
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pp.131-137
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2021
Aging is the process spontaneously occurred in living organisms. Cardiac fibrosis is a pathophysiological process of cardiac aging. Mangiferin is a well-known C-glucoside xanthone in mango leaves with lots of beneficial properties. In this study, rat model of cardiac fibrosis was induced by injected with 150 mg/kg/d D-galactose for 8 weeks. The age-related cardiac decline was estimated by detecting the relative weight of heart, the serum levels of cardiac injury indicators and the expression of hypertrophic biomakers. Cardiac oxidative stress and local inflammation were measured by detecting the levels of malondialdehyde, enzymatic antioxidant status and proinflammatory cytokines. Cardiac fibrosis was evaluated by observing collagen deposition via masson and sirius red staining, as well as by examining the expression of extracellular matrix proteins via Western blot analysis. The cardiac activity of profibrotic TGF-β1/p38/MK2 signaling pathway was assessed by measuring the expression of TGF-β1 and the phosphorylation levels of p38 and MK2. It was observed that mangiferin ameliorated D-galactose-induced cardiac aging, attenuated cardiac oxidative stress, inflammation and fibrosis, as well as inhibited the activation of TGF-β1/p38/MK2 signaling pathway. These results showed that mangiferin could ameliorate cardiac fibrosis in D-galactose-induced aging rats possibly via inhibiting TGF-β/p38/MK2 signaling pathway.
Objectives: Thymoquinone (TQ) is one of the active ingredients of herbal plants such as Nigella sativa L. (NS) which has beneficial effects on the body. The beneficial effects of TQ on the cardiovascular system have reported. This study aimed to investigate the effect of TQ on cardiac fibrosis and permeability, serum and tissue concentration of inflammatory markers and oxidative stress status in chronic lipopolysaccharide exposure in male rats. Methods: Seventy male Wistar rats were randomly divided into five groups as follows: (1) control; (2) LPS (1 mg/kg/day); (3-5) LPS + TQ with three doses of 2, 5 and 10 mg/kg (n=14 in each group). After 3 weeks, serum and cardiac levels of $IL-1{\beta}$, $TNF-{\alpha}$ and nitric oxide (NO) metabolites, and cardiac levels of malondialdehyde (MDA), total thiol groups, catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) activities, permeability of heart tissue (evaluated by Evans blue dye method) and myocardial fibrosis were determined, histologically. Results: LPS administration induced myocardial and perivascular fibrosis and increased cardiac oxidative stress (MDA), inflammatory markers and heart permeability, while, reduced anti-oxidative enzymes (SOD and CAT) and the total thiol group. Administration of TQ significantly attenuated these observations. Conclusion: TQ improved myocardial and perivascular fibrosis through suppression of chronic inflammation and improving oxidative stress status and can be considered for attenuation of cardiac fibrosis in conditions with chronic low-grade inflammation.
Xu, Lian;Fu, Mengxia;Chen, Dongrui;Han, Weiqing;Ostrowski, Michael C.;Grossfeld, Paul;Gao, Pingjin;Ye, Maoqing
BMB Reports
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제52권10호
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pp.595-600
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2019
Cardiac fibrosis is a common feature in chronic hypertension patients with advanced heart failure, and endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT) is known to promote Angiotensin II (Ang II)-mediated cardiac fibrosis. Previous studies have suggested a potential role for the transcription factor, ETS-1, in Ang II-mediated cardiac remodeling, however the mechanism are not well defined. In this study, we found that mice with endothelial Ets-1 deletion showed reduced cardiac fibrosis and hypertrophy following Ang II infusion. The reduced cardiac fibrosis was accompanied by decreased expression of fibrotic matrix genes, reduced EndMT with decreased Snail, Slug, Twist, and ZEB1 expression, as well as reduced cardiac hypertrophy and expression of hypertrophy-associated genes was observed. In vitro studies using cultured H5V cells further confirmed that ETS-1 knockdown inhibited $TGF-{\beta}1$-induced EndMT. This study revealed that deletion of endothelial Ets-1 attenuated Ang II-induced cardiac fibrosis via inhibition of EndMT, indicating an important ETS-1 function in mediating EndMT. Inhibition of ETS-1 could be a potential therapeutic strategy for treatment of heart failure secondary to chronic hypertension.
Background: Ginsenoside Rg1 (Rg1) has been well documented to be effective against various cardiovascular disease. The aim of this study is to evaluate the effect of Rg1 on mechanical stress-induced cardiac injury and its possible mechanism with a focus on the calcium sensing receptor (CaSR) signaling pathway. Methods: Mechanical stress was implemented on rats through abdominal aortic constriction (AAC) procedure and on cardiomyocytes and cardiac fibroblasts by mechanical stretching with Bioflex Collagen I plates. The effects of Rg1 on cell hypertrophy, fibrosis, cardiac function, [Ca2+]i, and the expression of CaSR and calcineurin (CaN) were assayed both on rat and cellular level. Results: Rg1 alleviated cardiac hypertrophy and fibrosis, and improved cardiac decompensation induced by AAC in rat myocardial tissue and cultured cardiomyocytes and cardiac fibroblasts. Importantly, Rg1 treatment inhibited CaSR expression and increase of [Ca2+]i, which similar to the CaSR inhibitor NPS2143. In addition, Rg1 treatment inhibited CaN and TGF-b1 pathways activation. Mechanistic analysis showed that the CaSR agonist GdCl3 could not further increase the [Ca2+]i and CaN pathway related protein expression induced by mechanical stretching in cultured cardiomyocytes. CsA, an inhibitor of CaN, inhibited cardiac hypertrophy, cardiac fibrosis, [Ca2+]i and CaN signaling but had no effect on CaSR expression. Conclusion: The activation of CaN pathway and the increase of [Ca2+]i mediated by CaSR are involved in cardiac hypertrophy and fibrosis, that may be the target of cardioprotection of Rg1 against myocardial injury.
CG200745 is a novel inhibitor of histone deacetylases (HDACs), initially developed for treatment of various hematological and solid cancers. Because it is water-soluble, it can be administered orally. We hypothesized that the HDAC inhibitor, CG200745, attenuates cardiac hypertrophy and fibrosis in deoxycorticosterone acetate (DOCA)-induced hypertensive rats. For establishment of hypertension, 40 mg/kg of DOCA was subcutaneously injected four times weekly into Sprague-Dawley rats. All the rats used in this study including those in the sham group had been unilaterally nephrectomized and allowed free access to drinking water containing 1% NaCl. Systolic blood pressure was measured by the tail-cuff method. Blood chemistry including sodium, potassium, glucose, triglyceride, and cholesterol levels was analyzed. Sections of the heart were visualized after trichrome and hematoxylin and eosin stain. The expression of hypertrophic genes such as atrial natriuretic peptide A (Nppa) and atrial natriuretic peptide B (Nppb) in addition to fibrotic genes such as Collagen-1, Collagen-3, connective tissue growth factor (Ctgf), and Fibronectin were measured by quantitative real-time PCR (qRT-PCR). Injection of DOCA increased systolic blood pressure, heart weight, and cardiac fibrosis, which was attenuated by CG200745. Neither DOCA nor CG200745 affected body weight, vascular contraction and relaxation responses, and blood chemistry. Injection of DOCA increased expression of both hypertrophic and fibrotic genes, which was abrogated by CG200745. These results indicate that CG200745 attenuates cardiac hypertrophy and fibrosis in DOCA-induced hypertensive rats.
Myocardial infarction promotes cardiac remodeling and myocardial fibrosis, thus leading to cardiac dysfunction or heart failure. Peiminine has been regarded as a traditional anti-fibrotic Chinese medicine in pulmonary fibrosis. However, the role of peiminine in myocardial infarction-induced myocardial injury and fibrosis remained elusive. Firstly, rat model of myocardial infarction was established using ligation of the left coronary artery, which were then intraperitoneally injected with 2 or 5 mg/kg peiminine once a day for 4 weeks. Echocardiography and haemodynamic evaluation results showed that peiminine treatment reduced left ventricular end-diastolic pressure, and enhanced maximum rate of increase/decrease of left ventricle pressure (± dP/dt max) and left ventricular systolic pressure, which ameliorate the cardiac function. Secondly, myocardial infarction-induced myocardial injury and infarct size were also attenuated by peiminine. Moreover, peiminine inhibited myocardial infarction-induced increase of interleukin (IL)-1β, IL-6 and tumor necrosis factor-α production, as well as the myocardial cell apoptosis, in the rats. Thirdly, peiminine also decreased the myocardial fibrosis related protein expression including collagen I and collagen III. Lastly, peiminine reduced the expression of p38 and phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase 1/2 in rat model of myocardial infarction. In conclusion, peiminine has a cardioprotective effect against myocardial infarction-induced myocardial injury and fibrosis, which can be attributed to the inactivation of mitogen-activated protein kinase pathway.
Qi Yang;Ting Yang;Xing Liu;Shengquan Liu;Wei Liu;Liangui Nie;Chun Chu;Jun Yang
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제28권2호
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pp.129-143
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2024
Sulfur dioxide (SO2), a novel endogenous gas signaling molecule, is involved in the regulation of cardiac function. Exerting a key role in progression of hyperthyroidism-induced cardiomyopathy (HTC), myocardial fibrosis is mainly caused by myocardial apoptosis, leading to poor treatment outcomes and prognoses. This study aimed to investigate the effect of SO2 on the hyperthyroidism-induced myocardial fibrosis and the underlying regulatory mechanisms. Elisa, Masson staining, Western-Blot, transmission electron microscope, and immunofluorescence were employed to evaluate the myocardial interstitial collagen deposition, endoplasmic reticulum stress (ERS), apoptosis, changes in endogenous SO2, and Hippo pathways from in vitro and in vivo experiments. The study results indicated that the hyperthyroidism-induced myocardial fibrosis was accompanied by decreased cardiac function, and down-regulated ERS, apoptosis, and endogenous SO2-producing enzyme aspartate aminotransferase (AAT)1/2 in cardiac myocytes. In contrast, exogenous SO2 donors improved cardiac function, reduced myocardial interstitial collagen deposition, up-regulated AAT1/2, antagonized ERS and apoptosis, and inhibited excessive activation of Hippo pathway in hyperthyroid rats. In conclusion, the results herein suggested that SO2 inhibited the overactivation of the Hippo pathway, antagonized ERS and apoptosis, and alleviated myocardial fibrosis in hyperthyroid rats. Therefore, this study was expected to identify intervention targets and new strategies for prevention and treatment of HTC.
Gracilaria Verrucosa (GV), a seaweed used in traditional Korean medicine, was studied for its effects on MI-induced heart failure in rats. MI is caused by a blocked coronary artery, leading to severe cardiac dysfunction. The study used a rat model to assess cardiac changes over time and evaluate the impact of GV on heart failure. Ischemia was induced through LAD ligation surgery, and the extent of ischemic area was measured as a prognostic factor. GV extract administration significantly improved cardiac morphology and reduced cardiac weight compared to the MI group. GV treatment also improved cardiac function, as evidenced by positive effects on chamber dilation during MI-induced heart failure. Parameters such as ejection fraction (EF) and fractional shortening (FS) were measured. The MI group showed decreased EF and FS compared to the sham group, while these parameters improved in the GV group. GV treatment also reduced levels of LDH, CPK, and CK-MB in the serum, indicating reduced myocardial damage. Histological analysis revealed that GV treatment attenuated cardiac hypertrophy and fibrosis, with reduced collagen deposition in the myocardium. Immunohistochemistry analysis showed suppressed expression of TGF-β1 and collagen 1, involved in fibrosis. In conclusion, GV showed potential in improving cardiac function in a rat model of MI-induced heart failure. It alleviated myocardial damage, attenuated cardiac hypertrophy and fibrosis, and suppressed fibrotic markers. Further studies are needed to explore its clinical efficacy and underlying mechanisms in cardiac diseases beyond animal models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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