芪藶強心膠囊改善糖尿病心力衰竭大鼠心功能及血管內(nèi)皮功能實驗研究

官佳佳 陳 飛 吳伽勒 胡申江 牟 蕓

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院超聲影像科 杭州 310000

研究顯示，心力衰竭與炎癥、過氧化物、特別是心血管系統(tǒng)的內(nèi)皮功能異常有關(guān)[1]。芪藶強心膠囊的主要成分為黃芪、人參、附子、丹參、葶藶子，具有益氣溫陽、活血通絡(luò)、利水消腫的功能，可用于慢性心力衰竭的治療[2-3]。但是其增強心臟功能的機制仍不清楚，其效應(yīng)是否與改善血管內(nèi)皮功能有關(guān)尚不確定。本課題以糖尿病大鼠作為實驗?zāi)Ｐ?，觀察芪藶強心膠囊改善糖尿病大鼠心功能的同時，能否改善其血管內(nèi)皮功能。

1 實驗材料

1.1 動 物 雄性SD大鼠，體質(zhì)量180～220g，由浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院實驗動物中心提供，動物使用合格證號：SYXK（浙）2013-0180。

1.2 主要試劑和藥品 鏈脲佐菌素（STZ）（美國SIGMA公司），芪藶強心膠囊（河北以嶺藥業(yè)），貝那普利（北京諾華制藥有限公司），腎上腺素（PE，美國SIGMA公司），乙酰膽堿（Ach，美國SIGMA公司）。

1.3 主要儀器 One TouchⅡ型血糖儀（Cordis公司，美國），生物信號采集系統(tǒng)Medlab6.0（南京易美科技有限公司），SONO5500超聲儀，探頭為寬頻帶6～15MHz（美國 Agilent公司），小動物呼吸機（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)儀器廠）。

2 實驗方法

2.1 模型制備及分組 34只雄性SD大鼠禁食12h后，一次性左下腹腔注射由檸檬酸鈉溶液（0.1mol/L，pH=4.5）配置的 STZ（70mg/kg）誘導(dǎo)糖尿病模型。72h后測隨機血糖，血糖濃度＞16.7mmol/L認(rèn)為造模成功，隨機分成糖尿病組18只，芪藶強心組16只。另選對照組大鼠7只，不予注射STZ。

2.2 給 藥 造模成功后1天即開始灌胃給藥。芪藶強心組給藥劑量為4g/（kg·d），將藥粉溶于2mL生理鹽水混懸灌胃，對照組及糖尿病組予2mL生理鹽水灌胃。大鼠每周定期稱重決定給藥劑量。共灌胃8周。

2.3 觀察指標(biāo)

2.3.1 超聲心動圖檢測 給藥8周后稱重及復(fù)測血糖后，予4%水合氯醛（0.01mL/g）腹腔注射麻醉，利用6～15MHz探頭行超聲檢查。每一個超聲測定值取3個連續(xù)心動圖周期測量的均值。超聲測定指標(biāo)包括：左室舒張末期內(nèi)徑（left ventricular internal diameter at diastolic phase，LVIDd）、左室收縮末期內(nèi)徑（left ventricular internal diameter at systolic phase，LVIDs）、左室短軸縮短率（left ventricular fractional shortening，F(xiàn)S）、左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，EF）。

2.3.2 左心室血流動力學(xué)檢測 動物稱重，麻醉，仰臥位固定大鼠，頸部正中切口，氣管插管行正壓人工呼吸，頻率80次/min，潮氣量10mL，于胸骨左側(cè)4與5肋間開胸，打開心包膜，自心尖插入一磨鈍的7號針頭至左心室，針頭的另一側(cè)經(jīng)壓力換能器連于Medlab生物信號采集系統(tǒng)，測量左室收縮壓（left ventricular systolic pressure，LVSP）、左室舒張末壓（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）、左室內(nèi)壓最大上升和下降速率（maximal rates of pressure development and decline，±dp/dtmax）。測量完畢后心腔內(nèi)注射10%KCL處死大鼠。

2.3.3 血管內(nèi)皮功能檢測 血管環(huán)試驗胸主動脈環(huán)制備：小心分離大鼠胸主動脈，置于預(yù)冷的K-H液中，剝?nèi)ジ皆谛刂鲃用}上的脂肪和結(jié)締組織，橫切8段，成為每段約2～3mm長的血管環(huán)。將血管環(huán)懸掛于5mL K-H液的浴槽中，溫度（37.0±0.2）℃，持續(xù)通入95%O2和5%CO2的混合氣體。標(biāo)本一端固定，另一端經(jīng)張力換能器連接Medlab6.0生物信號采集處理系統(tǒng)，記錄實驗過程中張力的變化。穩(wěn)定過程先以0g張力開始，維持15min后換液1次，調(diào)節(jié)其張力至2g，平衡 45～60min，其間每隔 15min更換1次 K-H液。主動脈環(huán)穩(wěn)定后，用KCl（60mmol/L）刺激，待收縮幅度穩(wěn)定后，用K-H液洗脫2次，共重復(fù)3次，以激發(fā)最大收縮并使血管收縮狀態(tài)更穩(wěn)定。洗脫重新穩(wěn)定后，用 PE 1.0μmol/L（10-3M，5μL）刺激，穩(wěn)定10min，加入 Ach 10μmol/L（終濃度 10-5M），觀察曲線下降情況。以加入Ach后血管的張力變化值與PE穩(wěn)定后的血管張力變化值的百分比表示血管舒張率。

2.4 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS10.0軟件進行統(tǒng)計分析。所有計量資料以均數(shù)（x±s） 表示，組間比較采用方差分析，P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

3 實驗結(jié)果

3.1 一般情況 糖尿病組與芪藶強心組大鼠體質(zhì)量較對照組明顯降低（P＜0.01），心臟質(zhì)量指數(shù)明顯升高（P＜0.01），心率減慢（P＜0.01）。芪藶強心組與糖尿病組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表2 三組超聲心動圖參數(shù)比較（x±s）

表1 三組大鼠體質(zhì)量及心臟質(zhì)量指數(shù)比較（x±s）

3.2 三組超聲心動圖參數(shù)比較 糖尿病大鼠左室舒張末內(nèi)徑較對照組明顯減?。≒＜0.05），但左室收縮末期內(nèi)徑卻較對照組增大，左室短軸縮短率和左室射血分?jǐn)?shù)減低（P＜0.01）。芪藶強心組左室舒張末期內(nèi)徑與糖尿病組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但左室收縮末期內(nèi)徑較糖尿病組比較明顯減?。≒＜0.05），F(xiàn)S 和 EF 明顯改善（P＜0.05，P＜0.01），見表 2。

3.3 三組左室血流動力學(xué)改變比較 糖尿病組大鼠左室收縮末壓（LVSP）、左室舒張末壓（LVEDP）和左室內(nèi)壓最大下降速率（-dp/dtmax）與正常對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但左室內(nèi)壓最大上升速率（+dp/dtmax）明顯下降（P＜0.01）。芪藶強心組左室收縮末壓、左室舒張末壓與糖尿病組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但+dp/dtmax較糖尿病組有明顯上升（P＜0.01）。芪藶強心組-dp/dtmax較糖尿病組明顯改善，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

3.4 三組血管舒張反應(yīng)改變比較 胸主動脈環(huán)試驗，對照組血管舒張百分比為（64.32±5.31）%，糖尿病組為（43.12±6.36）%，芪藶強心組為（48.29±6.79）%。與對照組比較，糖尿病組血管舒張百分比明顯下降（P＜0.05）。芪藶強心組降低少于糖尿病組（P＜0.05）。

4 討 論

本研究顯示，以STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠在模型成功后第8周左室收縮功能明顯下降。使用芪藶強心膠囊治療后，左室射血分?jǐn)?shù)、左室短軸縮短率、+dp/dtmax有明顯改善，乙酰膽堿誘發(fā)的血管舒張百分比升高，說明該中藥制劑改變左室收縮功能的作用與血管內(nèi)皮功能的改善有關(guān)，這可能是芪藶強心增強心臟收縮功能的機制之一。

芪藶強心膠囊含有黃芪、人參、葶藶子、丹參、紅花、香加皮等11味中藥，其活性部位的組成成分中含有毛蕊異黃酮、人參皂苷、杠柳苷、丹酚酸、山萘酚等11個化合物。已有研究證實[4]，其活性部位有強心、利尿、擴血管的作用，但是其改善心臟作用的機制并未闡明。

血管內(nèi)皮功能紊亂在心力衰竭的發(fā)病過程中有非常重要的作用，可能是病情惡化的關(guān)鍵機制之一。因為心力衰竭患者缺血缺氧，細(xì)胞內(nèi)酸中毒，兒茶酚胺分泌增加，體內(nèi)氧自由基增加，引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)加強，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙，使內(nèi)皮釋放的一氧化氮、內(nèi)皮素失衡，造成內(nèi)皮依賴性的血管舒張和收縮功能異常，以致動脈阻力增加，心肌細(xì)胞壞死、纖維化、心肌重塑，心肌肥厚，從而使心肌泵功能受損加重，進而形成惡行循環(huán)。高血糖是損害內(nèi)皮功能的主要因素。高血糖使血管組織細(xì)胞及外周血細(xì)胞的二酯酰甘油（DGA）升高，從而抑制一氧化氮合酶活性，導(dǎo)致一氧化氮含量降低，抑制一氧化氮介導(dǎo)的cGMP生成，引起血管舒縮功能改變。持續(xù)的高血糖將使核酸、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)發(fā)生不可逆的晚期糖基化終末產(chǎn)物，該產(chǎn)物將使一氧化氮失活。本研究中，糖尿病組大鼠左室收縮功能下降，心臟質(zhì)量指數(shù)升高，說明該組大鼠存在心臟收縮功能異常和左室重構(gòu)。這與我們以往的研究結(jié)果相一致[5]。血管環(huán)試驗的結(jié)果表明，糖尿病大鼠的血管舒張百分比明顯下降。芪藶強心膠囊治療后，血管舒張百分比下降少于糖尿病組（P＜0.05），左室射血分?jǐn)?shù)和左室短軸縮短率上升，左室+dp/dtmax增加，顯示內(nèi)皮功能得到一定改善，同時左室收縮功能得到相應(yīng)提高。這可能是芪藶強心改善左室收縮功能的機制之一。

表3 三組血流動力學(xué)指標(biāo)比較（x±s）

曾有研究報道[6]，芪藶強心膠囊治療心肌梗死大鼠，可以降低心肌基質(zhì)金屬蛋白酶2，9活性，升高α-MHC/β-MHCmRNA比值，左室射血分?jǐn)?shù)上升，其有效改善心功能的作用機制與其抑制心肌重構(gòu)有關(guān)。但本研究發(fā)現(xiàn)，芪藶強心組大鼠體質(zhì)量、心臟/質(zhì)量指數(shù)與糖尿病組比較沒有明顯改變，與對照組比較，體質(zhì)量明顯降低，心臟質(zhì)量指數(shù)增高。說明治療期間芪藶強心膠囊對糖尿病大鼠心臟的重塑無明顯作用，其對心臟功能的改善尚不能用對心臟重塑的影響作出解釋。

本研究中，芪藶強心組左室射血分?jǐn)?shù)、左室短軸縮短率、左室+dp/dtmax均較糖尿病組增高，說明左室收縮功能得到提高。但是芪藶強心組大鼠左室-dp/dtmax與糖尿病組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明芪藶強心膠囊對糖尿病大鼠左室舒張功能的作用并不明顯。

本組結(jié)果顯示，芪藶強心膠囊可以改善糖尿病大鼠左室收縮功能，改善糖尿病大鼠血管內(nèi)皮功能可能是其改善心臟功能的機制之一。

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