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背景
慢性心功能不全(CHF)是一种多原因多表现的“超负荷性心肌病”,临床上的致残率及致死率均较高,其主要病理学基础为心肌重构,具体特征包括:心肌肥厚、心肌凋亡、心肌细胞间胶原沉积,纤维组织增生、心肌代谢及电生理改变等。寻找能够干预重构病理生理学过程的治疗药物,对于改善患者生活质量、降低心血管疾病的风险具有十分重要的意义。
白芍总苷(total glucosides of paeonia,TGP)是从白芍中提取的总苷,主要成分为芍药苷(paeoniflorin,PAE),具有免疫抑制、抗炎、镇痛、抗应激及心血管系统活性。本研究采用白芍总苷作用于整体心肌重构动物模型、芍药苷作用于体外培养的心肌成纤维细胞,观察白芍中总苷类成分的抗心肌重构作用,分析其可能的作用机理,以期为其抗心肌重构的可能临床应用提供实验依据。
方法:
1白芍总苷对ISO所致小鼠心肌重构的影响:小鼠皮下注射异丙肾上腺素2mg/d,连续7天,以造成心肌重构模型。动物随机分为五组,分别为正常对照组、模型对照组、阳性对照药美托洛尔60mg/kg,d组、白芍总苷150mg/kg/d组、白芍总苷300mg/kg/d组。各组动物灌胃给予受试药物或等体积蒸馏水20ml/kg/d,连续给药7天。末次给药24小时后称取体重,摘取心脏称重并取血,离心获得血浆。进行如下指标的测定:左心室指数,全心指数,放免法测定血浆中环磷酸腺苷的水平。
2白芍总苷对左旋甲状腺素所致大鼠心肌重构的影响:大鼠腹腔注射左旋甲状腺素0.25mg/kg/d,连续9天,以造成心肌重构模型。动物随机分为五组,分别为正常对照组、模型对照组、阳性对照药卡托普利45mg/kg/d组、白芍总苷100mg/kg/d组、白芍总苷200mg/kg/d组。各组动物造模的同时灌胃给予受试药物或等体积蒸馏水20ml/kg/d,每天给药一次。末次给药后24小时,称取体重,摘取心脏称重,测定左心室指数、全心指数,颈总动脉插管测定血压及心率。
3白芍总苷对腹主动脉结扎所致大鼠心肌重构的影响:不完全结扎大鼠腹主动脉造成压力超负荷型心肌重构模型,假手术组动物除不进行结扎外其他操作与模型动物相同。造模一周后取存活的造模动物随机分为模型对照组、阳性对照药卡托普利45mg/kg/d组、白芍总苷100mg/kg/d组、白芍总苷200mg/kg/d组。各组动物灌胃给予受试药物或等体积蒸馏水20ml/kg/d,每天给药一次,连续给药30天。末次给药动物禁食不禁水12小时,进行如下指标的检测:颈总动脉插管测定血流动力学相关指标;称取体重、摘取心脏测定左心室指数及全心指数;放免法测定心肌组织匀浆中的血管紧张素Ⅱ的水平;左心室肌心尖部固定、切片,苦味酸一天狼猩红染色测定心肌胶原含量,偏振光显微镜下测定Ⅰ、Ⅲ型胶原含量;酶联免疫吸附法测定血清中白介素-1β的水平;逆转录多聚酶链式反应测定左心室肌组织中基质金属蛋白酶-2,9mRNA表达水平;免疫组化法测定左心室肌组织中核因子-κB、转化生长因子-β1蛋白表达水平。
4芍药苷对体外培养的大鼠乳鼠心肌成纤维细胞的影响:取出生24~72小时的大鼠乳鼠心室,消化法获得单个细胞,差速贴壁法获得心肌成纤维细胞。采用波形蛋白免疫细胞化学方法鉴定成纤维细胞的纯度;MTT法观察芍药苷0.1μM、1μM、10μM、100μM浓度对正常以及同时给予异丙肾上腺3μM刺激的成纤维细胞增殖的影响;酶联免疫吸附法测定芍药苷10μM、100μM对ISO诱导的大鼠乳鼠心肌成纤维细胞分泌细胞因子-1β、肿瘤坏死因子-α水平的影响;明胶酶谱法测定芍药苷10μM、100μM对ISO诱导的大鼠乳鼠心肌成纤维细胞分泌MMP-2活性的影响。
结果:
1白芍总苷对ISO所致小鼠心肌重构的影响:小鼠皮下注射异丙肾上腺素,连续7天,可以造成左心室指数、全心指数(p<0.01)、血浆中环磷酸腺苷水平的明显升高(p<0.05)。灌胃给予阳性药美托洛尔60mg/kg/d可使左心室指数、全心指数明显降低(p<0.01),血浆中环磷酸腺苷水平降低(p<0.05);灌胃给予白芍总苷150、300mg/kg/d可明显降低全心指数(p<0.05),300mg/kg/d可明显降低左心室指数(p<0.05);白芍总苷300mg/kg/d具有降低血浆中环磷酸腺苷水平的作用趋势,但不构成统计学意义。
2白芍总苷对L-thy所致大鼠心肌重构的影响:大鼠腹腔注射左旋甲状腺素,连续9天,可以造成左心室指数、全心指数明显升高(p<0.01),心率明显加快(p<0.05),血压出现升高的趋势,但不构成统计学意义;灌胃给予卡托普利45mg/kg/d可明显降低左心室指数、全心指数(p<0.05);白芍总苷200mg/kg/d灌胃给药可以降低左心室指数、全心指数、减慢心率(p<0.05),白芍总苷100mg/kg/d仅表现出一定的作用趋势。
3白芍总苷对腹主动脉结扎所致大鼠心肌重构的影响:腹主动脉不完全结扎1个月,模型组动物的左心室指数、全心指数明显升高(p<0.01),收缩压、平均压、胶原容积分数明显升高,Ⅰ型胶原容积分数、Ⅰ/Ⅲ型胶原比值、血管紧张素Ⅱ水平明显升高(p<0.05),白介素-1β水平明显升高(p<0.01),基质金属蛋白酶-2,9mRNA表达水平明显升高,核因子-κB、转化生长因子-β1蛋白表达水平明显升高(p<0.05);
与模型对照组相比,阳性药卡托普利45mg/kg/d可使左心室指数、全心指数明显降低(p<0.01),收缩压、胶原容积分数、Ⅰ型胶原容积分数、Ⅰ/Ⅲ型胶原比值明显降低(p<0.05),心肌组织中血管紧张素Ⅱ水平、血清中自介素-1β水平明显降低(p<0.01),基质金属蛋白酶-2mRNA表达水平明显降低,核因子-κB、转化生长因子-β1蛋白表达水平明显降低(p<0.05);白芍总苷100mg/kg/d可使左心室指数、血管紧张素Ⅱ水平明显降低,基质金属蛋白酶-2,9mRNA表达水平明显降低(p<0.05);白芍总苷200mg/kg/d可使左心室指数、全心指数明显降低,平均压降低、胶原容积分数、Ⅰ型胶原容积分数、Ⅰ/Ⅲ型胶原比值、血管紧张素Ⅱ水平、血清白介素-1β水平、基质金属蛋白酶-2 mRNA表达水平明显降低,核因子-κB、转化生长因子-β1蛋白表达水平明显降低(p<0.05。
4芍药苷对体外培养的大鼠乳鼠心肌成纤维细胞的影响:经形态学及波形蛋白免疫细胞化学鉴定,心肌成纤维细胞纯度符合要求。芍药苷0.1μM、1μM、10μM、100μM浓度对于正常心肌成纤维细胞增殖无明显抑制作用;给予异丙肾上腺3μM刺激可以造成成纤维细胞增殖(p<0.05),芍药苷10μM、100μM可以抑制该增殖(p<0.05);给予异丙肾上腺3μM刺激8小时可以造成成纤维细胞分泌白介素-1β,肿瘤坏死因子-α水平的明显升高(p<0.05),芍药苷100μM可明显降低上述两种细胞因子的水平(p<0.05);异丙肾上腺素3μM刺激24小时可引起成纤维细胞上清中MMP-2的活性明显增强(p<0.05),芍药苷100μM对MMP-2活性的增强可产生明显的抑制作用(p<0.05)。
结论:
综上所述,白芍总苷灌胃给药具有一定的抗心肌重构作用,芍药苷可能是白芍总苷抗心肌重构的主要药效学成分。
白芍总苷可能是通过抑制肾素血管紧张素系统活性,降低细胞因子水平,抑制基质金属蛋白酶的表达及活性等途径产生抗心肌重构的作用,上述作用可能经由NF-κB通路产生。
此外,体外实验表明,ISO引起细胞外基质重构的作用机理可能与其升高炎性细胞因子水平、进而提高基质金属蛋白酶-2的活性有关。