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由动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)所引发的心脑血管疾病严重威胁着人类的健康与生命,防治AS疾病已经成为全世界医药领域研究的重点和热点。AS主要是以进行性脂质沉积、炎性细胞浸润和纤维组织增生为特征,累及全身大、中动脉的慢性疾病。虽然人类对AS的研究长达数十年,对AS复杂的发病机制仍然未明,同时缺少能够有效的治疗动脉粥样硬化的药物。目前,他汀类药物是治疗AS的一线药物,但一方面副作用使其应用时存在局限性,另有临床研究证实急性冠脉综合征(acute coronary syndrome, ACS)患者即使服用大剂量的他汀药物,心血管事件的残余危险仍高达22%,表明发展新的治疗药物是十分必要的。最初认为斑块的形成是不可避免的变性过程,但目前认识到有关斑块的形成发展可能存在相关的细胞分子机制。 细胞自噬是细胞在饥饿、能量缺乏等代谢压力下的一种生理现象。研究证实了在AS斑块内可见与凋亡无关而具有自噬性细胞死亡的特点,表明细胞自噬广泛发生于细胞和动物AS模型上,近期有文献报道在人类AS斑块中无论是在平滑肌细胞(smooth muscle cells, SMCs)、内皮细胞(endothelial cells, ECs)还是巨噬细胞内均发现了自噬被激活的现象。实验证明巨噬细胞自噬在AS中发挥着抑制细胞凋亡、抗氧化应激、抗炎、促进胆固醇外流等重要的作用,诱导自噬的经典药物如雷帕霉素可通过诱导巨噬细胞自噬的发生显著缩小斑块面积,从而发挥抗AS的作用,但该药所导致血脂及糖代谢紊乱等副作用限制了其临床的应用范围。因此从细胞自噬角度探讨AS发生发展机制,并运用相关药物进行干预治疗,将为AS的防治提供新策略和新治疗。 中医药具有抗AS疗效显著且副作用小的特性。中医多认为AS的病因病机为本虚标实,其发生发展与痰、瘀、毒病理因素密切相关,治疗上多采用扶正祛邪的治疗法则。有学者提出细胞自噬等同于治疗痰瘀之法,细胞自噬清除胞内多余蛋白及受损细胞器,防止病理产物积聚的作用可能是中医祛除痰、瘀、毒邪功能的微观体现。针对痰、瘀、毒三因素组方而成的化痰祛瘀解毒通脉方,前期实验研究表明该方对痰瘀互结证AS大鼠、小型猪通过抗炎、减少斑块面积发挥明确的抗AS作用;本实验室在前期实验研究中发现该复方中某些活性成分对细胞自噬具有明显的调节作用,故据此我们提出“化痰祛瘀解毒方药调控细胞自噬,可能是发挥抗AS的作用重要途径之一”的假说。因此,阐明该方药的这一保护作用及机理,为其临床应用提供有力依据。 目的: 建立符合AS发病过程的病证结合动物模型;在此模型基础上观察化痰祛瘀解毒通脉方药的药效学作用;在细胞模型上深入探讨该方药中主要活性成分丹酚酸A(salvianolic acid A, SAA)、人参皂苷Rg1(ginesnoside Rg1, Rg1)、小檗碱(Berberine, BBR)、洛伐他汀(lovastatin, LOV)抗AS的分子机制作用,为提出的科学假说提供实验依据。 方法: 采用高脂饲料喂养ApoE-/-小鼠建立AS证候模型并基于此模型评价化痰祛瘀解毒通脉方药抗AS的作用;采用J774A.1小鼠巨噬细胞氧化损伤模型研究化痰祛瘀解毒通脉方中主要活性成分对细胞自噬的调节和炎性因子的影响,及其对细胞自噬的调控机制。实验的主要研究内容及方法如下: 1.建立小鼠AS病证结合动物模型,主要实验方法为采用高脂饲料持续喂养ApoE-/-小鼠10周,依据中医学者对AS的主要病因病机及其证候客观化指标的认识,主要从痰、瘀、虚证候要素进行ApoE-/-小鼠AS模型的证候检测指标的建立及评价。 2.在该病证结合模型上,考察化痰祛瘀解毒通脉方药抗AS的药效学作用,本实验主要采用表征观察分析、行为学指标测定小鼠抓力、运动的总距离及平均速度;血脂测定LDL-Ca、HDL-C、TC、TG的含量;小动物超声及全长动脉的油红O染色测定主动脉内膜厚度及斑块面积大小。 3.建立ox-LDL诱导的J774A.1小鼠巨噬细胞泡沫化细胞模型,观察自噬在该模型下对炎性因子分泌的影响。首先采用不同浓度的ox-LDL(0、50、100、150、200、300mg/L)作用细胞后考察炎性因子分泌趋势;在此基础上,确定建立模型的最佳ox-LDL诱导浓度,采用油红O染色测定细胞脂质聚集情况并利用Aimplex检测该模型细胞上清液中炎性因子的含量。确定模型成功后,采用自噬抑制剂,进行Western blot实验,测定LC3、SQSTM1蛋白的变化及Aimplex实验测定相应炎性因子的含量,考察自噬对细胞分泌炎性因子的影响。 4.采用Western blot及免疫荧光实验,测定LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达的变化及LC3蛋白的分布情况,考察方中主要活性SAA、Rg1、BBR、LOV对培养的正常J774A.1细胞自噬的影响。应用自噬抑制剂,通过对培养J774A.1细胞的LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、SQSTM1蛋白表达的变化影响,考察SAA、Rg1、BBR、LOV对培养的正常J774A.1细胞自噬流的影响。 5.采用RT-PCR技术,测定模型细胞上LC3mRNA、SQSTM1mRNA表达的变化,考察SAA、Rg1、BBR、LOV对培养的模型J774A.1模型细胞自噬蛋白mRNA水平的影响;采用Western blot测定模型细胞上LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达的变化,考察SAA、Rg1、BBR、LOV对J774A.1模型细胞自噬蛋白水平的影响。Aimplex检测SAA、BBR、LOV对模型细胞上清液中炎性因子的含量变化。 6.采用RT-PCR技术,测定模型细胞上mTORmRNA、AMPKmRNA、AKTmRNA、SIRT1mRNA表达的变化,考察SAA、Rg1、BBR、LOV对模型培养J774A.1细胞自噬上游信号蛋白mRNA水平的影响。 结果: 1.高脂饲料持续喂养ApoE-/-小鼠10周,形成AS气虚痰瘀互结证动物模型,与正常组小鼠比较发现:模型组小鼠生物表征有明显改变,被毛无光泽、稀疏;体重明显增加;舌暗有瘀斑,舌面R、G、B值显著降低;模型小鼠抓力明显降低;模型小鼠穿格次数、穿行总距离、穿行平均速度明显减少;血脂指标HDL-C、LDL-C、TC、TG明显增高;模型小鼠主动脉弓出现大量斑块,腹主动脉也有斑块分布,小鼠全长主动脉斑块面积百分比及主动脉小弯血管内膜厚度明显增加。 2.给予化痰祛瘀解毒通脉颗粒及阳性对照药普罗布考干预后,结果发现:较模型组,中药组小鼠各项指标均有明显改善,且部分指标优于普罗布考组;生物表征有明显改变,被毛光泽;舌暗红,舌面R、G、B值升高;抓力明显改善;穿格次数、穿行总距离、穿行平均速度明显改善;2周时血脂指标 HDL-C、LDL-C、TC、TG显著改善;肉眼可见斑块面积减少,小鼠全长主动脉斑块面积百分比及主动脉小弯血管内膜厚度明显减少。 3.100mg/ox-LDL可以诱导泡沫化细胞形成和炎性因子异常增加;在此病理细胞模型下,ox-LDL可诱导自噬发生且具有时间依赖性;自噬可抑制ox-LDL诱导的J774A.1模型细胞氧化损伤和炎性因子的释放,在给予自噬抑制剂CQ后自噬蛋白SQSTM1表达增多,同时炎性因子含量增加。 4.体外培养正常细胞,SAA、Rg1、BBR、LOV可明显增加自噬标志性蛋白LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达及SAA、Rg1、BBR、LOV可以增加LC3的点状聚集;在自噬抑制剂CQ作用下,SAA、Rg1、BBR、LOV降解SQSTM1蛋白作用被CQ阻断,表明SAA、Rg1、BBR、LOV促进自噬流的发生。 5.体外培养模型细胞,SAA、Rg1、BBR、LOV可明显增加 LC3mRNA表达水平,降低SQSTM1mRNA水平;SAA、BBR、LOV可明显增加LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白表达,同时SAA、BBR、LOV明显抑制促炎性因子MIP-1α、RANTES,BBR可显著增加抗炎性因子IL-10的表达,SAA和LOV有增加IL-10的趋势,但作用不明显。 6.SAA、BBR、LOV可明显增加AMPKmRNA的表达水平、BBR可明显增加SIRT1mRNA的表达水平,SAA、BBR、LOV可明显抑制mTORmRNA、AKTmRNA的表达水平。 结论: 1.由高脂饲料喂养的ApoE-/-小鼠所形成的AS模型属于中医气虚痰瘀互结证; 2.以化痰祛瘀,解毒通脉为治法的化痰祛瘀解毒通脉颗粒具有显著抗AS作用; 3.该方药中主要活性成分SAA、BBR、LOV通过激活AMPK-mTOR、抑制AKT-mTOR信号通路诱导自噬,从而抑制炎性因子的分泌作用。 综上:化痰祛瘀解毒方药调控细胞自噬,可能是发挥抗AS作用的重要途径之一。