大蒜素對病毒性心肌炎小鼠的治療作用*

陳小龍，　王立峰，　王　璐，　王正斌

(1南陽醫(yī)學高等?？茖W校第一附屬醫(yī)院心血管內科,河南 南陽 473000;2鄭州大學第一附屬醫(yī)院心血管內科,河南 鄭州 450052)

?

大蒜素對病毒性心肌炎小鼠的治療作用*

陳小龍1，王立峰1，王璐1，王正斌2△

(1南陽醫(yī)學高等?？茖W校第一附屬醫(yī)院心血管內科,河南 南陽 473000;2鄭州大學第一附屬醫(yī)院心血管內科,河南 鄭州 450052)

[摘要]目的： 觀察大蒜素(garlicin, Gal)注射液對病毒性心肌炎(viral myocarditis，VMC)小鼠的作用并探討其可能的作用機制。方法: 將40只BALB/c健康小鼠隨機分為4組：正常組(control組)、VMC模型組以及大蒜素低劑量組(Gal-L組)與高劑量組(Gal-H組)；經相應處理后，HE染色觀察心肌組織形態(tài)；比色法檢測血清中乳酸脫氫酶(LDH)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)和肌酸激酶(CK)的水平；Western blot檢測心肌組織中Bcl-2、Bax、cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3、cleaved-PARP與cleaved-caspase-8的蛋白水平。結果: HE染色結果顯示大蒜素能減少病毒性心肌炎小鼠心肌組織的壞死與炎性細胞的浸潤；與VMC組相比，大蒜素呈濃度依賴性降低血清中LDH、AST和CK的水平，同時，降低心肌組織中Bax、cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3和cleaved-PARP的蛋白表達水平，升高Bcl-2的蛋白表達水平，而cleaved-caspase-8的蛋白水平不變。結論: 大蒜素能有效改善病毒性心肌炎小鼠的心肌損傷，降低血清中LDH、AST和CK的水平，其可能的作用機制可能與內源性細胞凋亡通路有關。

[關鍵詞]大蒜素； 病毒性心肌炎； 乳酸脫氫酶； 天門冬氨酸氨基轉移酶； 肌酸激酶； 內源性細胞凋亡通路

病毒性心肌炎(viral myocarditis，VMC)是一種急性病毒感染引起的急性心肌局限性或彌漫性病變，是兒科常見的心血管疾病之一，部分患者由于經久不愈逐步進展演變?yōu)閿U張型心肌病和心力衰竭[1-2]。VMC的發(fā)病機制尚不明確，多年研究表明可能與病毒的直接損傷、自身免疫機制缺陷、細胞凋亡等有關。因此，對病毒性心肌炎發(fā)病機制的研究是目前較熱的領域，亟需探索發(fā)病機制為尋找有效的防治方法提供依據。

大蒜素(garlicin, Gal)是大蒜的主要有效成分，具有抗菌殺蟲能力強，抗菌譜廣的特點，此外還具有抗腫瘤、降膽固醇、降血壓及預防心血管疾病等作用[3]。有研究表明大蒜素能夠有效改變冠心病心絞痛患者心電圖S-T段及T波異常改變。此外，在常規(guī)治療上加入大蒜素治療，能有效改善室上性早搏，推測是通過延長心肌細胞的有效不應期發(fā)揮作用[4-5]。藍景生等[6]對大蒜素注射液治療急性病毒性心肌炎60例患者的臨床療效進行研究，發(fā)現大蒜素注射液治療的患者在臨床癥狀、心電圖異常與心肌酶學指標方面均優(yōu)于病毒唑注射液的療效，提示大蒜素具有減少心肌損傷，改善心肌細胞功能的效果，但未對其作用機制進行研究。我們通過建立病毒性心肌炎小鼠模型，觀察大蒜素對小鼠心肌組織的作用，并探討大蒜素對病毒性心肌炎產生作用的初步機制。

材料和方法

1實驗動物

4周齡BALB/c健康小鼠，SPF級，雄性，體重16～18 g，購自斯萊克公司。

2藥物與試劑

大蒜素注射液購自上海禾豐制藥廠； 乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)、天門冬氨酸氨基轉移酶(aspartate aminotransferase，AST)和肌酸激酶(creatine kinase，CK)檢測試劑盒購自南京建成生物工程研究所；Bcl-2、Bax、cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3、cleaved-PARP與cleaved-caspase-8抗體購自Santa Cruz；其它試劑均為國產試劑純。

3方法

3.1病毒處理嗜心性柯薩奇病毒B3(Coxsackie virus B3，CVB3)Nancy株由河北醫(yī)科大學病原微生物教研室惠贈，擴增方法參照[7]進行，在HEp-2細胞傳代，反復凍融3次，800×g離心20 min，取上清液，置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。測得其半數組織培養(yǎng)感染劑量(TCID50)是10-3/L。

3.2動物模型建立與分組將40只4周齡BALB/c健康小鼠隨機分為正常對照組(control組)、VMC模型組以及大蒜素低劑量組(Gal-L組)與高劑量組(Gal-H組)。除control組外，其余組小鼠腹腔注射0.1 mL含100 TCID50 CVB3的病毒懸液；造模24 h后給藥，Gal-L組與Gal-H組分別腹腔注射大蒜素20 mg/kg與40 mg/kg，VMC模型組給予等劑量的生理鹽水。每日給藥 1 次，共7 d。

3.3心肌組織的病理觀察給藥完成24 h后處死，取小鼠心尖組織，用10%甲醛固定，分別經過梯度乙醇(75%→85%→95%→100%)脫水，用石蠟包埋后切片，蘇木素染色5 min，鹽酸乙醇分化30 s，伊紅復染，再次用梯度乙醇脫水，二甲苯透明，中性樹脂封片。

3.4血清學指標的檢測給藥完成24 h后，斷頭取血，離心，分離血清，采用比色法檢測血清中LDH、AST和CK的水平。

3.5Western blot檢測取各組大鼠心肌組織，提取細胞總蛋白，用紫外分光光度計進行定量，并調整蛋白量。取等量裂解產物，進行SDS-PAGE。電轉至硝酸纖維素膜上，加入封閉液，室溫封閉3 h，封閉結束后PBST洗膜5 min，加入 I 抗孵育4 ℃過夜，PBST洗膜2次；再加入相對應 II 抗，室溫孵育2 h，PBST洗膜2次，將膜放入顯色液中顯色，凝膠成像系統(tǒng)掃描灰度值進行分析。

4統(tǒng)計學處理

采用SPSS 15.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，所有實驗數據以均數±標準差(mean±SD)表示，多組間比較采用單因素方差分析，各組均數間的兩兩比較采用Bonferroni校正的t檢驗，統(tǒng)計結果以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結果

1各組小鼠心肌組織的病理變化

如圖1所示，control組大鼠心肌組織排列整齊，無炎性細胞浸潤；VMC組大鼠心肌組織廣泛壞死，出現空泡，廣泛炎性細胞浸潤，部分心肌細胞萎縮；Gal-L組大鼠心肌組織部分壞死，崩解，細胞排列紊亂，有炎性細胞浸潤；Gal-H組大鼠心肌組織部分壞死，血管周圍少部分有炎性細胞浸潤。

Figure 1.HE staining of the myocardium with different treatments (×400).

圖1各組大鼠心肌組織HE染色

2血清學指標的變化

與control組相比，VMC組中LDH、AST和CK的水平顯著升高(P<0.05)；與VMC組相比，Gal-L組與Gal-H組LDH、AST和CK的水平明顯降低(P<0.05)，其中Gal-H組的下降幅度更大，見圖2。

Figure 2.The levels of LDH, AST and CK in each group. Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol;#P<0.05vsVMC.

圖2各組大鼠血清中LDH、AST和CK的水平

3心肌組織中Bcl-2和Bax的蛋白表達水平

Western blot檢測結果顯示，與control組相比，VMC組的Bax蛋白表達顯著上升(P<0.05)，Bcl-2的蛋白表達顯著降低(P<0.05)；與VMC組相比，Gal-L組與Gal-H組的Bax蛋白表達明顯下降(P<0.05)，Bcl-2的蛋白表達明顯上升(P<0.05)，而Gal-H組的變化幅度最大。Bax/Bcl-2的比值在給予大蒜素處理后顯著低于VMC組(P<0.05),見圖3。

Figure 3.The protein expression of Bcl-2 and Bax. Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol;#P<0.05vsVMC.

圖3Bcl-2和Bax蛋白表達水平的變化

4心肌組織中cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3、cleaved-PARP與cleaved-caspase-8蛋白水平的變化

如圖4所示，與control組相比，VMC組的cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3和cleaved-PARP的蛋白表達顯著上升(P<0.05)，cleaved-caspase-8的蛋白表達無變化；與VMC組相比，Gal-L組與Gal-H組的cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3和cleaved-PARP的蛋白水平明顯下降(P<0.05)，其中Gal-H組的下降幅度最大，cleaved-caspase-8的蛋白表達無變化。

討論

細胞凋亡是細胞衰老死亡形式之一，在許多組織的生理病理過程中均會發(fā)生，通常與疾病的產生有關。近年來，有許多報道指出心臟疾病中存在心肌細胞凋亡，心肌細胞凋亡的異常在病毒性心肌炎的發(fā)病中起重要作用[8]。國內有學者研究發(fā)現細胞膜上的表面分子caveolin-3可能通過調節(jié)TGF-β1蛋白的活性，進而影響其下游蛋白Smad3的表達，從而在病毒性心肌炎的發(fā)病中起作用[9]。張松等[8]研究發(fā)現細胞可能通過穿孔素與顆粒酶作用從而啟動細胞凋亡；此外還可能通過激活的T淋巴細胞經由Fas/FasL與靶細胞結合，從而向細胞內傳導死亡信號，使細胞發(fā)生凋亡[10]。本實驗結果顯示，給予大蒜素處理后，病毒性心肌炎小鼠心肌組織的炎性細胞浸潤較少，細胞壞死、破裂減少，且作為病毒性心肌炎診斷重要標志的心肌酶(LDH、AST、CK)有明顯下降。在臨床早期，由于心電圖診斷缺乏特異性，臨床上一般采用心肌酶水平的檢測來間接衡量心肌細胞的損害程度。

Figure 4.The protein expression of cleaved-caspase-9, cleaved-caspase-3, cleaved-PARP and cleaved-caspase-8. Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol;#P<0.05vsVMC.

圖4Cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3、cleaved-PARP與cleaved-caspase-8蛋白水平的變化

抗凋亡蛋白Bcl-2與促凋亡蛋白Bax作為細胞內源性凋亡通路的重要調節(jié)因子，二者的蛋白表達比例對線粒體的完整性具有非常重要的作用。當Bcl-2蛋白表達下降而Bax蛋白表達上升，會促使線粒體中的凋亡因子釋放至細胞質基質中，激活caspase-9，已激活的caspase-9進一步激活其下游因子caspase-3，隨后caspase-3的切割底物PARP被切割激活后形成DNA碎片，稱為內源性線粒體凋亡途徑[11]。本實驗研究結果顯示，給予大蒜素處理后，Bcl-2蛋白表達增加而Bax蛋白表達降低，提示大蒜素可能具有抑制心肌細胞凋亡的作用。另外與VMC組相比，經大蒜素處理后，心肌組織中cleaved-caspase-9、cleaved-caspase-3和cleaved-PARP的蛋白表達增加，而cleaved-caspase-8蛋白表達不變，提示大蒜素是通過內源性細胞凋亡途徑(線粒體依賴途徑)發(fā)生作用，而不是非線粒體依賴途徑發(fā)生作用。

綜上所述，大蒜素可能具有抑制病毒性心肌炎心肌細胞凋亡的作用，其可能通過抑制內源性細胞凋亡通路來抑制細胞凋亡。

[參考文獻]

[1]Tavares PS, Rocon-Albuquerque R Jr, Leite-Moreira AF. Innate immune receptor activation in viral myocarditis: pathophysiologic implications[J]. Rev Port Cardio, 2010, 29(1):57-78.

[2]Kashimura T, Kodama M, Hotta Y, et al. Spatiotemporal changes of coxsackie-virus and adenovirus receptor in rat hearts during postnatal development and in cultured cardiomyocytes of neonatal rat[J]. Virchows Arch, 2004, 444(3):283-292.

[3]顧銀娜，黃蘊慧. 大蒜有效成分的提取及藥理作用[J]. 南京軍醫(yī)學院學報，2000, 22(4):249-250.

[4]聶曉敏，李庚山，江洪. 大蒜素治療冠心病心絞痛及對血漿GMP、D-二聚體、NO、NOS 的影響[J]. 上海中醫(yī)藥雜志，2002, 36(4):7-8.

[5]黎啟華，吳繼雄，金紅霞，等. 大蒜素注射液治療早搏132 例臨床觀察[J]. 心血管康復醫(yī)學雜志，2002, 11(1):63-64.

[6]藍景生，潘興壽，黃照河，等. 大蒜素治療急性病毒性心肌炎的臨床研究[J]. 中醫(yī)藥臨床雜志，2006, 18(4):382-384.

[7]Yang F, Wu WF, Yan YL, et al. Treatment with a neutralizing anti-murine interleukin-17 antibody after the onset of coxsackie virus B3-induced viral myocarditis reduces myocardium inflammation[J]. Virol J, 2011, 8(1):1-7.

[8]張松，葛均波，饒邦復.病毒性心肌炎小鼠心肌細胞凋亡及心肌病變的電子顯微鏡觀察[J]. 醫(yī)學研究雜志, 2007, 36(1):53-55.

[9]翟淑波. Caveolin-3在病毒性心肌炎小鼠中的作用及銀杏葉提取物干預的研究[D]. 吉林大學，2012.

[10]Furukawa H, Oshima K, Tung T. Overexpressed exogenous IL-4 and IL-10 paradoxically regulate allogenic T-cell and cardiac myocytes apoptosis through FAS/FASL pathway[J]. Transplantation, 2008, 85(3):437-446.

[11]Savitskaya MA, Onishchenko GE. Mechanisms of apoptosis[J]. Biochem (Mosc), 2015, 80(11):1393-1417.

(責任編輯： 陳妙玲， 羅森)

Effect of garlicin on viral myocarditis in mice

CHEN Xiao-long1, WANG Li-feng1, WANG Lu1, WANG Zheng-bin2

(1DepartmentofCardiology,FirstAffiliatedHospitalofNanyangMedicalCollege,Nanyang473000,China;2DepartmentofCardiology,FirstAffiliatedHospitalofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,China.E-mail:wangxqmed@126.com)

[KEY WORDS]Garlicin; Viral myocarditis; Lactate dehydrogenase; Aspartate aminotransferase; Creatine kinase; Intrinsic apoptosis pathway

[ABSTRACT]AIM: To investigate the effect of garlicin on mouse viral myocarditis and to explore the possible mechanisms. METHODS: Forty BALB/c mice were randomly divided into 4 groups: control group, viral myocarditis group, low-dose garlicin group and high-dose garlicin group. The morphological changes of the myocardium were observed with HE staining. The levels of lactate dehydrogenase (LDH), aspartate aminotransferase (AST) and creatine kinase (CK) were measured by colorimetric method. The protein levels of Bcl-2, Bax, cleaved-caspase-9, cleaved-caspase-3, cleaved-PARP and cleaved-caspase-8 in the myocardial tissues were determined by Western blot. RESULTS: The morphological observation with HE staining showed that garlicin inhibited the necrosis of the myocardium and infiltration of inflammatory cells. Compared with viral myocarditis group, garlicin dose-dependently decreased the levels of LDL, AST and CK. Moreover, garlicin treatment decreased the protein levels of Bax, cleaved-caspase-9, cleaved-caspase-3 and cleaved-PARP, accompanied with an increase in Bcl-2 expression. However, garlicin had no effect on the protein level of cleaved-caspase-8. CONCLUSION: Garlicin effectively attenuates the myocardial damage in mice with viral myocarditis through inhibition of intrinsic apoptosis pathway.

[文章編號]1000- 4718(2016)06- 1027- 04

[收稿日期]2015- 12- 07[修回日期] 2016- 02- 25

*[基金項目]河南省教育廳基礎研究項目課題(No. 142300410063)

通訊作者△Tel： 0371-67966261； E-mail: wangxqmed@126.com

[中圖分類號]R542.2+1； R363.2

[文獻標志碼]A

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.06.011