苓桂术甘汤通过干预线粒体改善心肌梗死后慢性心衰大鼠心功能

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背景:因心衰的发病机制交错复杂,目前心衰治疗的药物研发进入平台期。心肌细胞线粒体是心脏能量代谢的主要场所,是心脏运动的根本,是心衰治疗的关键靶点,而中药因其多位点协同作用的特点在心衰的治疗中展现出独特的优势,许多中药亦被证明可以影响心肌细胞线粒体功能。因此,开展以线粒体为靶点治疗心力衰竭的中药机制研究,可能为心力衰竭的治疗提供更多的理论依据。目的:研究苓桂术甘汤对心肌梗死后慢性心衰大鼠心功能、心肌细胞线粒体及相关SIRT1-AMPK-PGC1α信号通路关键信号分子的影响。方法:1.采用冠状动脉左前降支结扎的方法制备心肌梗死后慢性心力衰竭大鼠模型,将造模成功的大鼠分成模型组(n=11)、苓桂术甘汤组(n=12)和卡托普利组(n=11),而假手术组(n=12)则作为对照组。各组均灌胃干预6周,其中苓桂术甘汤组给予苓桂术甘汤5.4g/(kg·d),卡托普利组给予卡托普利6.75mg/(kg·d),假手术和模型组给予等量蒸馏水,比较各组间差异;2.观察大鼠一般情况,采用力竭游泳法测定各组大鼠运动耐量,采用小动物彩色多普勒超声测定大鼠心功能,包括LVEF、LVFS、LVIDd、LVIDs的测定;3.采用ELISA法,测定大鼠血浆中s ST2以及NTpro BNP水平,采用WST-1法测定血浆中SOD活性,TBA法测定血浆中MDA含量;4.采用HE染色和Masson染色观察大鼠心肌组织形态及胶原沉积情况;5.采用TEM观察大鼠心肌超微结构,采用JC-1染色检测心肌线粒体膜电位水平;6.采用RT-PCR检测大鼠心肌组织SIRT1、AMPK、PGC-1α、NRF1、TFAM的m RNA及mt DNA表达水平;7.Western blot法检测大鼠心肌组织SIRT1、AMPK、p-AMPK、PGC-1α蛋白表达水平。结果:1.心脏结构和心功能:对造模成功的大鼠进行药物干预6周,发现苓桂术甘汤和卡托普利干预后的大鼠较模型组,一般情况改善,力竭游泳时间明显延长(P<0.05),全心质量指数(HW/BW)有所降低(P<0.05)。超声检测发现,两组药物干预大鼠较模型组LVEF、LVFS均升高,LVIDd、LVIDs均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。而苓桂术甘汤组与卡托普利组相比,LVIDs下降明显(P<0.05),其余超声指标差异无统计学意义。2.心衰标志物水平:模型组大鼠与假手术组比较,血浆NT-pro BNP及s ST2水平均均明显升高(P<0.05或P<0.001),而苓桂术甘汤组及卡托普利组大鼠血浆NTpro BNP及s ST2水平均低于模型组(P<0.05或P<0.01),苓桂术甘汤组与卡托普利组NT-pro BNP和ST-2水平均无明显差别(P>0.05)。3.氧化应激:模型组较假手术组大鼠血浆SOD活性显著降低(P<0.01),MDA含量显著升高(P<0.001);与模型组相比,苓桂术甘汤干预后大鼠血浆SOD活性明显升高(P<0.05),MDA含量明显降低(P<0.01),卡托普利组大鼠血浆SOD活性虽无明显变化(P>0.05),但MDA含量降低明显(P<0.01)。4.心肌组织病理结构:HE染色可见,假手术组大鼠心肌细胞结构完好、大小均一,排列整齐,肌纤维少见破坏。模型组心肌细胞大小不一、形态多样,排列无规律,肌纤维走形紊乱,甚至部分断裂坏死,有炎性细胞浸润。苓桂术甘汤组和卡托普利组大鼠心肌结构破坏程度较模型组得到改善,炎性细胞浸润减少,肌纤维较为疏松。Masson染色可见,假手术组有极少量甚至没有胶原纤维组织沉积,模型组大鼠则可见大片纤维组织,苓桂术甘汤组和卡托普利组可见一些片状纤维组织,镜下观察相较模型组减少。使用胶原容积分数进行量化比较,模型组CVF较假手术组明显增加(P<0.001)。与模型组比较,卡托普利组和苓桂术甘汤组大鼠心肌纤维化程度均明显减轻(P<0.01)。5.心肌超微结构和线粒体膜电位:透射电子显微镜观察到,假手术组心肌细胞胞膜完好,心肌纤维横纹清晰,肌节完整,肌纤维间线粒体排列规律,数量较多,形态结构正常,线粒体内部嵴清晰并排列紧密;模型组大鼠心肌结构受损严重,心肌肌节破坏,横纹模糊,线粒体变性肿胀,外膜不完整,融合模糊不清,内部嵴排列紊乱,部分遭到破坏;苓桂术甘汤和卡托普利组心肌超微结构的病理状态较模型组得到改善,肌节尚规律,横纹稍模糊,线粒体嵴扩张程度减低,嵴排列紊乱程度减低,膜清晰程度增高。荧光显微镜观察JC-1染色的线粒体发现模型组大鼠较假手术组心肌细胞MMP显著降低(P<0.001);与模型组相比,苓桂术甘汤干预后心肌细胞MMP明显升高(P<0.01),而卡托普利组心肌细胞MMP虽有所升高,但差异无统计学意义(P>0.05)。6.SIRT1-AMPK-PGC1α信号通路:RT-PCR结果显示,模型组较假手术组SIRT1、PGC-1αm RNA水平明显降低(P<0.01);苓桂术甘汤组的SIRT1、PGC-1αm RNA水平较模型组升高(P<0.05),卡托普利组虽较模型组有所升高,但差异无统计学意义(P>0.05)。各组AMPK均无明显统计学差异。此外,苓桂术甘汤组较模型组NRF1、TFAM的m RNA水平升高(P<0.05),卡托普利组的无明显变化;苓桂术甘汤组及卡托普利组心肌组织mt DNA含量均明显升高(P<0.01)。Western blot结果显示,模型组较假手术组SIRT1、PGC-1α蛋白表达相对减弱(P<0.01)。苓桂术甘汤干预后,SIRT1、PGC-1α蛋白相对表达较模型组均显著升高(P<0.01),p-AMPK蛋白相对表达升高、AMPK蛋白无明显变化,p-AMPK/AMPK水平升高(P<0.05)。卡托普利组大鼠SIRT1及p-AMPK/AMPK蛋白水平较模型组几乎无变化,但PGC-1α蛋白水平有所升高(P<0.05)。结论:1.苓桂术甘汤能够延缓慢性心衰大鼠左室重构,增强心脏泵血功能,改善心衰症状,增加运动耐量。2.苓桂术甘汤能够发挥抗氧化作用,改善慢性心力衰竭大鼠心肌病理结构及心肌纤维化程度。3.苓桂术甘汤可减轻慢性心力衰竭大鼠线粒体结构损伤,稳定线粒体膜电位。4.苓桂术甘汤通过激动SIRT1-AMPK-PGC1α通路,发挥慢性心力衰竭大鼠线粒体保护作用。
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