摘要:目的探讨肉苁蓉苯乙醇总苷(CPhGs)对腹主动脉缩窄术(AAC)后心肌肥厚大鼠的作用及其作用机制。方法将70 只实验大鼠分为7 组:正常对照组、模型组、假手术组、缬沙坦阳性药物组(8.3 mg/kg)、模型+CPhGs 低剂量组(125 mg/kg)、模型+CPhGs 中剂量组(250 mg/kg)、模型+CPhGs 高剂量组(500 mg/kg),各组10 只。对模型组大鼠行AAC 术,使大鼠腹主动脉管腔环形缩窄,构建心肌肥厚模型,术后每天灌胃给药1 次,持续6 周。各组以超声心动图检测大鼠心率(HR)、收缩期间隔厚度(IVSs)、左室收缩末期内径(LVESD)左室厚壁舒张期厚度(LVPWd)、射血分数(EF),碱水解法测量羟脯氨酸(HYP),苏木精-伊红(HE)染色观察心肌细胞的表型、数目、排列方式并进行比较。结果与正常对照组相比,模型组大鼠HR、IVSs、LVPWd、HYP 均有不同程度增加(P 均<0.05),LVESD 均有不同程度的降低(P 均<0.05)。与模型组相比,模型+CPhGs 低、中、高组大鼠HR、IVSs、LVPWd、HYP均有不同程度下降(P 均<0.05),LVESD、EF 均有不同程度的升高(P 均<0.05),模型+CPhGs 高剂量组与缬沙坦阳性药物组各项指标差异均无统计学意义。结论CPhGs 可以抑制AAC 术后心肌肥厚的发生,起到保护心肌的作用。关键词:肉苁蓉苯乙醇总苷;心肌肥厚;羟脯氨酸心肌肥厚是多种病理性刺激因素引起的适应性改变[1],表现为心肌总量增加、心肌收缩力加强、心室壁厚度增厚等,作为高血压的严重并发症之一,如不对其进行及时干预,则会进一步发展为心率失常、心力衰竭甚至影响到生命。心肌肥厚已成为诱发脑卒中、冠心病等疾病的首要危险因素[2]。心肌肥厚的预防与治疗至关重要。肉苁蓉主要生长于新疆沙漠地区,因为药效切实被列为中国传统的中药材之中,且有“沙漠人参”之称[3],其主要化学成分有肉苁蓉苯乙醇总苷(cistanche phenylethanoid glycosides,CPhGs)、木脂素类、生物碱、多糖等。肉苁蓉发挥药性作用的基础为CPhGs 的生物活性作用[4],且CPhGs 具有抗衰老、免疫调剂、促进体液分泌和降低心肌细胞损伤的功能[5-6]。本课题组对大鼠行腹主动脉缩窄术(abdominalaortic constriction, AAC)构建心肌肥厚模型,研究CPhGs对AAC术后心肌肥厚大鼠射血分数(EF)、心率(HR)、收缩期间隔厚度(IVSs)、左室收缩末期内径(LVESD)、左室厚壁舒张期厚度(LVPWd)、羟脯氨酸(HYP)及心肌细胞的影响,旨在为心肌肥厚防治领域的发展提供新依据。1 材料与方法1.1 动物SPF 级SD 大鼠,健康状况良好,体重180~220 g,购于新疆医科大学动物实验室中心,动物生产许可证号:SYSK(新)2016-0003。1.2 主要仪器电子秤ACS-1.5A( 上海友声衡器有限公司)、电热恒温培养箱(上海一恒科学仪器有限公司);飞利浦HD 11 XE 超生诊断仪(德国Philips 公司);酶联免疫反应检测仪(美国Therom Scientific公司);电子显微镜(上海比目仪器有限公司)。1.3 实验试剂德赢vwin登录
提取物(购自win德赢官方
),经高效液相色谱法(HPLC)法检测,CPhGs 含量高达92.0 %以上;缬沙坦(北京诺华制药有限公司);戊巴比妥钠(德国Meck 公司);HYP 试剂盒(南京建成生物工程研究所);CMC-Na(西安正天药用辅料有限公司);苏木素(Sigma 公司)。1.4 方法1.4.1 分组将大鼠分为7组:正常对照组、模型组、假手术组、缬沙坦阳性药物组(8.3 mg/kg)、模型+CPhGs低剂量组(125 mg/kg)、模型+CPhGs中剂量组(250 mg/kg)、模型+CPhGs 高剂量组(500 mg/kg),每组10 只。1.4.2 心肌肥厚模型的建立参照文献[7-9]对模型组大鼠行AAC 术构建模型,以2.5%戊巴比妥钠2mL/100 g腹腔注射麻醉大鼠,在无菌环境下于剑突下2~3 cm处,腹正中切口切开皮肤,暴露腹腔,将腹部脏器一并推向右侧,在右肾动脉上方1.5 cm处用两只弯镊剥离并充分暴露腹主动脉,取出置于生理盐水的7号针头,将针头与大鼠腹主动脉平行放置,再用4-0手术线一并结扎,随后抽出7号针头,剪去过长的手术缝线,手术后所有大鼠腹腔注射5 000 U青霉素防止感染,关闭腹腔。假手术组大鼠在手术时仅将腹主动脉分离,正常对照组不做任何处理。1.4.3 实验受试物干预手术次日后开始对大鼠进行药物干预,缬沙坦阳性药物组(8.3 mg/kg)、模型+CPhGs低剂量组(125 mg/kg)、模型+CPhGs中剂量组(250 mg/kg)、模型+CPhGs高剂量组(500 mg/kg),灌胃给药,每天给药1次,持续6周。1.4.4 超声心动图检查末次给药24 h后,麻醉大鼠后,于前胸及上腹部处备皮,打开超声诊断仪测定各组大鼠心功能指标:HR、IVSs、LVESD、LVPWd、EF。1.4.5 标本的采集与制备完成超声心动图检测后,处死大鼠,取出心脏,随机取样制成心肌匀浆测定羟脯氨酸(HYP)的含量;将采集好的心尖组织经固定、脱水、透析、HE染色后,把切片置于显微镜下观察。1.4.6 各组大鼠心肌匀浆中HYP的含量检测腹主动脉采血出处死大鼠后,打开胸腔,取出心脏,立刻使用清水冲洗心脏表面,直到冲洗干净后,擦干表面水分,取心尖组织部位,制成心肌匀浆测定HYP的含量,操作过程严格按照HYP试剂盒说明书操作。1.4.7 显微镜下观察心肌肥厚细胞的病理学变化从4%多聚甲醛中取出固定好的心尖组织,用生理盐水冲洗除去固定液,洗净后逐级脱水处理,脱水后对其进行逐级透明,接着浸入纯石蜡中,等切片平坦后,用擦拭干净的载玻片从水中捞取,矫正位置,擦干多余的水分,HE染色后进行观察,心肌肥厚参照文献[10],分为3级:Ⅰ级,伴有部分心肌细胞数目减少、排列不规则不整齐;Ⅱ级,心肌细胞形以肥大为主,绝大部分心肌细胞受损且排列散乱;Ⅲ级,单位视野内可见心肌细胞明显增大,排列散乱无序,严重者可出现心肌纤维化。1.5 统计学方法SPSS21.0软件进行统计学分析,计量指标用均数±标准差以(-x ±s)表示;通过单因素方差分析两两比较各组数据,组间比较采用LSD 方法检验,检验水准α=0.05。2 结果2.1 CPhGs 对心肌肥厚大鼠HR 的影响模型组大鼠HR([ 525.9±35.9)次/min]高于正常对照组([ 394.1±22.1)次/min]、假手术组([ 401.9±19.0)次/min](P均<0.05);模型+CPhGs 低、中、高剂量组 HR([ 499.5±38.2)、(469.7±41.6)、(428.0±36.1)次/min]明显低于模型组([ 525.9±35.9)次/min(] P均<0.05)。模型+CPhGs高剂量组HR 与缬沙坦阳性药物组HR[(424.5±29.6)次/min]比较差异无统计学意义。2.2 CPhGs 对各组大鼠的心脏彩超指标的影响与正常对照组和假手术组相比,模型组大鼠的IVSs、LVPWd升高,LVESD、EF降低(P<0.05),与模型组相比,模型+CPhGs各剂量组大鼠的IVSs、LVPWd降低,LVESD、EF升高,随着CPhGs剂量的增加各项指标越接近缬沙坦阳性药物组,其中模型+CPhGs高剂量组与缬沙坦阳性药物组各指标比较差异无统计学意义。见图1、表1。2.3 CPhGs 对心肌肥厚大鼠心肌匀浆HYP 含量的影响模型组大鼠的心肌匀浆中HYP的含量明显高于 正 常 对 照 组([ 0.14±0.014)μg/mg]与 假 手 术 组[(0.15±0.013)μg/mg](P 均<0.05);阳性药物组大鼠心肌匀浆HYP的含量相对模型组明显下降(P<0.05);模型+CPhGs 低、中、高组各组大鼠心肌匀浆中HYP水平([ 0.22±0.013)、(0.19±0.020)、(0.18±0.016)μg/mg]与模型组(0.25±0.014)μg/mg相比均有不同程度下降,且随CPhGs剂量的增加心肌匀浆中HYP的含量下降越明显,其中模型+CPhGs中、高剂量组HYP的含量明显减少,与阳性药物组[(0.17±0.011) μg/mg]差异均无统计学意义。2.4 心肌组织病理学观察结果模型组心肌组织切片镜下表现:心肌细胞数量明显减少,细胞表型为肥大,且细胞的排列方式杂乱无序;与模型组相比模型+CPhGs低、中、高剂量组细胞数目有不同程度的增加,且细胞排列整齐,其中模型+CPhGs中、高剂量组与缬沙坦阳性药物组差异均无统计学意义。见图2。3 讨论心肌肥厚的早期是代偿性和适应性的,但长期进展会导致心肌及周围血管的纤维化,发生失代偿,使心率衰竭和猝死的发生率增加[11]。肉苁蓉中的CPhGs具有抗衰老、免疫调剂、促进体液分泌和降低心肌细胞损伤的功能。本实验以AAC术构建心肌肥厚大鼠模型,使用CPhGs对模型组大鼠进行干预,研究CPhGs逆转心肌肥厚的作用机制。HR是心脏功能的重要参数,是反映心脏基础功能的指标,具有测量方式简单且易行的优点。本研究结果显示,与模型组相比,模型+CPhGs各剂量组中大鼠HR有不同程度的下降,且本实验发现CPhGs高剂量组大鼠HR 变化最显著,这与既往研究结果相似[12]。这可能与在建模后期,大鼠发展为失代偿性心力衰竭有关。研究报道,建模4 周即可发生心肌肥厚[13],本研究在建模后进行了时长6周的干预。AAC术,是一种压力超负荷模型构建方法,其通过缩窄腹主动脉,增加心脏后负荷,使心肌发生代偿性肥厚、心室容积增加和心脏扩大。模型后期出现失代偿,发生心力衰竭。CPhGs在一定程度上能起到改善心肌表面硬度和张力的作用,能够有效减缓心肌肥厚的发生。IVSs、LVESD、LVPWd、EF等是超声心动图指标,是反映心肌肥厚、心功能的敏感指标,对心肌肥厚大鼠心脏泵血能力、心腔容量、心肌厚度的判断具有重要的临床意义,相关文献表明IVSs、LVPWd的增加和LVESD、EF的降低,提示心室壁增厚,心腔内径缩小,常发生在心肌纤维化合并心功能严重损失等情况。本实验发现,与正常对照组相比,模型组大鼠的IVSs、LVPWd显著升高,LVESD、EF明显下降,则表明大鼠心腔容量缩小、心肌厚度增加。与模型组相比,模型+CPhGs 各剂量组中大鼠IVSs、LVPWd 明显降低,LVESD、EF明显升高,其中,CPhGs高剂量组大鼠IVSs、LVPWd下降和LVESD、EF上升最为显著,提示CPhGs 能起到改善心功能、心腔容量和心肌组织的功能。目前国内外广泛使用HYP含量表示胶原组织的代谢程度。本实验发现,与正常对照组相比,模型组大鼠HYP 的含量明显增多;与模型组相比,模型+CPhGs各剂量组中大鼠HYP含量均有不同程度的降低,CPhGs高剂量大鼠HYP含量减少的最为明显,提示CPhGS能有效降低大鼠心肌组织HYP的含量,起到减轻心脏负荷的作用。心肌细胞数目、表型、排列方式是病理学观察的主要指标。本实验显示,与模型组相比,模型+CPhGs各剂量组大鼠切片中细胞数目均有不同程度的增加,排列有序,且心肌纤维化的程度均有不同程度的降低,其中模型+CPhGs(500 mg/kg)剂量组基本看不到纤维化的心肌组织,提示CPhGs能起到保护心肌细胞、维持细胞正常形态、减轻心肌纤维化的功能。综上所述,CPhGs 能降低AAC 术后大鼠的HR、IVSs、LVPWd、HYP,增加LVESD、EF。随着CPhGs剂量的变化,逆转心肌肥厚的效果随之发生改变,呈现出剂量与效果正相关的关系,其中模型+CPhGs(500mg/kg)剂量组与阳性药组相比,各项指标接近。提示CPhGs可以抑制AAC术后心肌肥厚的发生,起到保护心肌的作用。参考文献:[1] BAI X J,HAO J T,WANG J,et al. Curcumin inhibits cardiac hypertrophyand improves cardiovascular function via enhanced Na+/Ca2+ exchanger expression after transverse abdominal aortic constrictionin rats[J]. Pharmacol Rep,2018,70(1):60-68.[2] ZHANG W, ZHOU Y W, BAI B, et al. Consistency of leftventricularhypertrophy diagnosed by electrocardiography andechocardiography:the northern shanghai study[J]. Clin Interv Aging, 2019,(14): 549-556.[3] 木克热木•土地买提,由淑萍,赵军,等.肉苁蓉苯乙醇苷类成分对BSA致大鼠肝纤维化影响的实验研究[J].新疆医科大学学报,2015,38(5):567-568.[4] XING X J,DUAO Z M,XU Z Z. Desert medicinal plants cistanchebiological characteristics and application value [J]. Qinghai Prataculture,2018,27(2):17-29.[5] 由淑萍,赵军,木克热木·土地买提,等.肉苁蓉苯乙醇苷类成分对BSA诱导的肝纤维化大鼠转化生长因子β1表达的影响[J].癌变·畸变·突变,2015,27(6):409-414.[6] 曾克武,廖理曦,万彦军,等.基于靶点“钩钓”策略的肉苁蓉苯乙醇苷药理靶点鉴定及功效解析[J]. 中草药,2018,49(1):173-178.[7] 刘成芳,任芳芳,和荣丽,等.扎考比利改善压力超负荷致大鼠心室重构的作用[J].中国病理生理杂志,2019,35(2): 206-211.[8] 朱林强,周永焯,谢晓明,等.大鼠腹主动脉缩窄术致大鼠慢性心衰的建模与体会[J].现代医院,2015,15 ( 10) : 22-24.[9] 治丁铭,高子任.人参缩心饮对腹主动脉狭窄大鼠心肌肥厚的影响[J].长春中医药大学学报,2018,34(4):631-634.[10] 张良胜,刘星.高血压大鼠心肌肥厚模型及心衰模型的建立[J].首都食品与医药,2020,12 (3):53-54.[11] 郑颖,李小华,李香营,等.小檗碱对压力超负荷肥厚心肌组织miR-29b表达的影响及其干预心肌纤维化的作用与机制[J].南昌大学学报,2020,60(3):34-35.[12] 陈玉兴,曾巧煌,黄雪君,等.心脉康颗粒对腹主动脉狭窄致心衰大鼠心脏血流动力学的影响[J].中成药,2016,38(1):176-178.[13] 胡咏梅,李法琦,罗羽慧,等.腹主动脉缩窄大鼠模型制作及临床意义[J].重庆医科大学学报,2004,29(3):322-324.