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.
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.
Background: Myocardial fibrosis post-myocardial infarction (MI) can induce maladaptive cardiac remodeling as well as heart failure. Although 20(S)-ginsenoside Rg3 (Rg3) has been applied to cardiovascular diseases, its efficacy and specific molecular mechanism in myocardial fibrosis are largely unknown. Herein, we aimed to explore whether TGFBR1 signaling was involved in Rg3's anti-fibrotic effect post-MI. Methods: Left anterior descending (LAD) coronary artery ligation-induced MI mice and TGF-β1-stimulated primary cardiac fibroblasts (CFs) were adopted. Echocardiography, hematoxlin-eosin and Masson staining, Western-blot and immunohistochemistry, CCK8 and Edu were used to study the effects of Rg3 on myocardial fibrosis and TGFBR1 signaling. The combination mechanism of Rg3 and TGFBR1 was explored by surface plasmon resonance imaging (SPRi). Moreover, myocardial Tgfbr1-deficient mice and TGFBR1 adenovirus were adopted to confirm the pharmacological mechanism of Rg3. Results: In vivo experiments, Rg3 ameliorated myocardial fibrosis and hypertrophy and enhanced cardiac function. Rg3-TGFBR1 had the 1.78×10-7 M equilibrium dissociation constant based on SPRi analysis, and Rg3 inhibited the activation of TGFBR1/Smads signaling dose-dependently. Cardiac-specific Tgfbr1 knockdown abolished Rg3's protection against myocardial fibrosis post-MI. In addition, Rg3 downregulated the TGF-β1-mediated CFs growth together with collagen production in vitro through TGFBR1 signaling. Moreover, TGFBR1 adenovirus partially blocked the inhibitory effect of Rg3. Conclusion: Rg3 improves myocardial fibrosis and cardiac function through suppressing CFs proliferation along with collagen deposition by inactivation of TGFBR1 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.
Myocardial fibrosis (MF) is the result of persistent and repeated aggravation of myocardial ischemia and hypoxia, leading to the gradual development of heart failure of chronic ischemic heart disease. Triptolide (TPL) is identified to be involved in the treatment for MF. This study aims to explore the mechanism of TPL in the treatment of MF. The MF rat model was established, subcutaneously injected with isoproterenol and treated by subcutaneous injection of TPL. The cardiac function of each group was evaluated, including LVEF, LVFS, LVES, and LVED. The expressions of ANP, BNP, inflammatory related factors (IL-1β, IL-18, TNF-α, MCP-1, VCAM1), NLRP3 inflammasome factors (NLRP3, ASC) and fibrosis related factors (TGF-β1, COL1, and COL3) in rats were dete cted. H&E staining and Masson staining were used to observe myocardial cell inflammation and fibrosis of rats. Western blot was used to detect the p-P65 and t-P65 levels in nucleoprotein of rat myocardial tissues. LVED and LVES of MF group were significantly upregulated, LVEF and LVFS were significantly downregulated, while TPL treatment reversed these trends; TPL treatment downregulated the tissue injury and improved the pathological damage of MF rats. TPL treatment downregulated the levels of inflammatory factors and fibrosis factors, and inhibited the activation of NLRP3 inflammasome. Activation of NLRP3 inflammasome or NF-κB pathway reversed the effect of TPL on MF. Collectively, TPL inhibited the activation of NLRP3 inflammasome by inhibiting NF-κB pathway, and improved MF in MF rats.
Purpose : The study was designed to investigate the effect of cis-dichlorodiammineplatinum(II)(cis-DDP) on the radiation-induced cardiomyopathy in the rat. Materials and Methods : The myocardial damage was assessed by histopathologic changes. In radiation alone group, radiation dose ranged from 10-40 Gy X-ray in a single dose and in combined group, cis-dichlorodiammineplatinum(II) at a dose of 6 mg/kg was given intraperitoneally immediately after irradiation of same dose with X-ray alone group. Results : The early changes by radiation included congestion, inflammatory cell infiltrations and fibrosis in myocardial interstitium with focal myocardial necrosis, which was noted in 10 Gy group, Myocardial fibrosis was increased by increasing dose of radiation but myocardial necrosis was not Proportional to radiation dose. cis-DDP alone group showed minimal degeneration of myocardium with surrounded by inflammatory cell infiltrations. In combined group, myocardial fibrosis in 10 Gy group were similar to radiation alone group, but 30 Gy and 40 Gy groups showed severer changes. Electron microscopic examination showed disruption of Z-band and edema of mitochondria with decreased matrix density in 20 Gy radiation group which were severer in 40 Gy radiation group. Combined group showed endothelial changes and disruption of Z-band worse than radiation alone group as well as increased connective tissue, which was considered as a hallmark of late change in radiation-induced heart disease. Conclusion : This results showed minimal enhancement of the radiation-induced cardiomyopathy in rats by cis-DDP.
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.
Myocardial fibrosis is a key link in the occurrence and development of diabetic cardiomyopathy. Its etiology is complex, and the effect of drugs is not good. Cardiomyocyte apoptosis is an important cause of myocardial fibrosis. The purpose of this study was to investigate the effect of gaseous signal molecule sulfur dioxide (SO2) on diabetic myocardial fibrosis and its internal regulatory mechanism. Masson and TUNEL staining, Western-blot, transmission electron microscopy, RT-qPCR, immunofluorescence staining, and flow cytometry were used in the study, and the interstitial collagen deposition, autophagy, apoptosis, and changes in phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/AKT pathways were evaluated from in vivo and in vitro experiments. The results showed that diabetic myocardial fibrosis was accompanied by cardiomyocyte apoptosis and down-regulation of endogenous SO2-producing enzyme aspartate aminotransferase (AAT)1/2. However, exogenous SO2 donors could up-regulate AAT1/2, reduce apoptosis of cardiomyocytes induced by diabetic rats or high glucose, inhibit phosphorylation of PI3K/AKT protein, up-regulate autophagy, and reduce interstitial collagen deposition. In conclusion, the results of this study suggest that the gaseous signal molecule SO2 can inhibit the PI3K/AKT pathway to promote cytoprotective autophagy and inhibit cardiomyocyte apoptosis to improve myocardial fibrosis in diabetic rats. The results of this study are expected to provide new targets and intervention strategies for the prevention and treatment of diabetic cardiomyopathy.
Hypothyroidism alone can lead to myocardial fibrosis and result in heart failure, but traditional hormone replacement therapy does not improve the fibrotic situation. Hydrogen sulfide (H2S), a new gas signaling molecule, possesses anti-inflammatory, antioxidant, and anti-fibrotic capabilities. Whether H2S could improve hypothyroidism-induced myocardial fibrosis are not yet studied. In our study, H2S could decrease collagen deposition in the myocardial tissue of rats caused by hypothyroidism. Furthermore, in hypothyroidism-induced rats, we found that H2S could enhance cystathionine-gamma-lyase (CSE), not cystathionine β-synthase (CBS), protein expressions. Finally, we noticed that H2S could elevate autophagy levels and inhibit the transforming growth factor-β1 (TGF-β1) signal transduction pathway. In conclusion, our experiments not only suggest that H2S could alleviate hypothyroidism-induced myocardial fibrosis by activating autophagy and suppressing TGF-β1/SMAD family member 2 (Smad 2) signal transduction pathway, but also show that it can be used as a complementary treatment to conventional hormone therapy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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