瑞舒伐他汀對(duì)心肌肥厚大鼠TLR4信號(hào)通路的影響

范芳芳,張　磊,梁江久

(1.天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院心臟科,天津心臟病學(xué)研究所，天津　300211；2.山東省千佛山醫(yī)院保健科，山東 濟(jì)南　250014)

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瑞舒伐他汀對(duì)心肌肥厚大鼠TLR4信號(hào)通路的影響

范芳芳1,張磊2,梁江久2

(1.天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院心臟科,天津心臟病學(xué)研究所，天津300211；2.山東省千佛山醫(yī)院保健科，山東 濟(jì)南250014)

目的研究瑞舒伐他汀(rosuvastatin,RSV)對(duì)壓力負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚大鼠心肌中toll樣受體4(TLR4)及其下游核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB p65、IκBα、炎癥因子TNF-α表達(dá)的影響。方法采用腹主動(dòng)脈縮窄大鼠模型，♂Wistar大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(S)、模型組(M)、RSV給藥組(R,10 mg·kg-1·d-1)每組10只。行心臟超聲學(xué)檢查，采用RT-PCR、Western blot、免疫組化、ELISA等方法檢測(cè)心肌組織中心肌肥大基因ANP及TLR4、NF-κB p65、IκBα、TNF-α的表達(dá)。將TLR4蛋白水平分別與ANP、NF-κB p65、TNF-α水平進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果M組與S組相比，心臟體積和心肌細(xì)胞橫截面直徑、ANP mRNA水平均明顯增加(P<0.01)，伴TLR4mRNA和蛋白、NF-κB p65及TNF-α的水平明顯增加及IκBα蛋白水平減少(P<0.05)。RSV抑制心肌肥厚，下調(diào)心肌組織中TLR4mRNA和蛋白、NF-κB p65及TNF-α的表達(dá)及上調(diào)IκBα蛋白水平(P<0.05)。在M組和R組，TLR4蛋白水平分別與ANP、NF-κB p65、TNF-α水平呈正相關(guān)。結(jié)論RSV抑制心臟壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚的作用可能與其抑制TLR4信號(hào)系統(tǒng)有關(guān)。

瑞舒伐他?。籺oll樣受體4；腹主動(dòng)脈縮窄；壓力負(fù)荷；心肌肥厚；炎癥因子

心肌肥厚是心肌細(xì)胞受各種刺激后的代償性反應(yīng)，可短期內(nèi)增加心肌收縮力，但長(zhǎng)期的心肌肥厚最終發(fā)展成心力衰竭，是心源性死亡的重要原因[1]。近年來，炎癥信號(hào)通路及炎癥因子在心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展過程中的作用越來越受到重視。研究發(fā)現(xiàn)[2-3]，toll樣受體(toll like receptor 4,TLR4)信號(hào)系統(tǒng)參與心肌肥厚發(fā)生發(fā)展過程，并發(fā)揮重要作用。多種神經(jīng)內(nèi)分泌因子、血流動(dòng)力學(xué)變化可促進(jìn)TLR4表達(dá)和活化，活化的TLR4可以使IκBα磷酸化并降解，從而激活NF-κB并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，促進(jìn)腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等炎癥因子及心肌肥大基因A型鈉尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)的表達(dá)，促進(jìn)心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展[4]。他汀類藥物是臨床應(yīng)用廣泛的降脂藥物，已有研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物不僅有降脂作用，而且還具有抗炎、抗氧化、改善內(nèi)皮功能等非調(diào)脂心血管保護(hù)作用[5]。已有研究證實(shí)，瑞舒伐他汀可抑制壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚作用[6]。然而這種保護(hù)性作用是否通過阻斷TLR4/NF-κB/炎癥因子(TNF-α等)通路這一途徑，目前尚無報(bào)道。本研究建立大鼠腹主動(dòng)脈縮窄模型，檢測(cè)TLR4、NF-κB、IκBα、TNF-α的表達(dá)，探討TLR4/NF-κB/炎癥因子(TNF-α)通路在瑞舒伐他汀抑制心肌肥厚的作用機(jī)制。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康♂ Wistar大鼠30只，體質(zhì)量(250±20) g，由山東大學(xué)提供。

1.1.2主要試劑瑞舒伐他汀鈣片(阿斯利康公司)，1 g·L-1水合氯醛(麻醉用0.3 mL·(100 g)-1腹腔注射，購(gòu)于山東大學(xué)齊魯醫(yī)院)，TRIzol(美國(guó)Invitrogen公司)，逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(日本Toyobo公司)，SYBR Green Master (瑞士Roche公司)，TLR4單克隆抗體(1 ∶1 000稀釋，英國(guó)Abcam公司)，NF-κB p65、IκBα單克隆抗體(1 ∶1 000稀釋，美國(guó)CST公司)，辣根過氧化酶標(biāo)記的二抗(1 ∶3 000稀釋，北京康為世紀(jì)公司)，BCA法蛋白定量試劑盒(中國(guó)碧云天公司)，ECL試劑盒(美國(guó)Milipore公司)，TNF-α ELISA試劑盒(北京科盈美公司)。

1.1.3主要儀器惠普HPSonos5500彩色超聲診斷儀(美國(guó)惠普公司)，S12探頭，頻率10 Hz；Olympus FSX-100顯微鏡(日本奧林巴斯公司)；ABI PRISM 7300實(shí)時(shí)定量PCR儀(美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)公司)；Tanon顯像儀(上海天能科技有限公司)。

1.2方法

1.2.1壓力負(fù)荷心肌肥厚大鼠模型的制備及分組將大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(S)、模型組(M)、瑞舒伐他汀給藥組(R)，每組10只。采用腹主動(dòng)脈縮窄模型[7]。麻醉大鼠，皮膚消毒后于劍突下沿腹中線打開腹腔，分離腹主動(dòng)脈，用4號(hào)線于腎動(dòng)脈上0.5～1.0 cm處將腹主動(dòng)脈與7號(hào)針(去尖)結(jié)扎，拔出墊針，將腹主動(dòng)脈縮窄到0.7 mm左右，建立腹主動(dòng)脈縮窄模型，假手術(shù)組不結(jié)扎動(dòng)脈，其余操作同上。R組術(shù)前1周起給予瑞舒伐他汀片10 mg·kg-1·d-1灌胃，持續(xù)至術(shù)后4周實(shí)驗(yàn)結(jié)束，其余組給予等劑量的生理鹽水。

1.2.2超聲心動(dòng)學(xué)檢測(cè)大鼠在麻醉狀態(tài)下行超聲檢查，取左室長(zhǎng)軸切面二尖瓣尖水平，在二維影像指導(dǎo)下，M型超聲測(cè)量舒張期左室后壁厚度(posterior wall thickness at diastole，LVPWd)、室間隔(interventricularseptal thickness at diastole，IVSd)厚度，分別取連續(xù)5次心動(dòng)周期求平均值, M型超聲影像麻醉清醒時(shí)記錄[8]。

1.2.3組織病理心臟經(jīng)0.4 g·L-1的多聚甲醛固定、石蠟包埋，經(jīng)HE染色后觀察細(xì)胞形態(tài)，測(cè)量細(xì)胞大小。每張切片隨機(jī)選取10個(gè)視野,每個(gè)視野選10個(gè)細(xì)胞,應(yīng)用圖像分析軟件Image Pro Plus(IPP)6.0測(cè)量有核心肌細(xì)胞橫截面最短直徑。

1.2.4實(shí)時(shí)定量PCR① 提取總RNA:TRIzol法提取心肌總RNA。② 逆轉(zhuǎn)錄：用10 μL反應(yīng)體系，將復(fù)合物震蕩混勻，37 ℃15 min，98 ℃ 5 min逆轉(zhuǎn)錄得單鏈cDNA;③ 熒光定量PCR：ANP引物：上游5′-AGG AGA AGA TGC CGG TAG AAG-3，下游5′- AGA GCC CTC AGT TTG CTT TTC-3′。TLR4引物：上游5′-GAA TCT CAG CAA AAT CCC TCA-3′，下游5′-TCC TGG GGA AAA ACT CTT GAT-3′。內(nèi)參GAPDH引物：上游5′-ACA GCA ACA GGG TGG TGG AC-3′,下游5′-TTT GAG GGT GCA GCG AAC TT-3′。以cDNA為模板，進(jìn)行實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)。所得數(shù)據(jù)用2-ΔΔCt法計(jì)算。

1.2.5Western blot分別提取左心室心肌組織總蛋白及核蛋白，采用BCA法蛋白定量。蛋白電泳、轉(zhuǎn)膜，于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 g·L-1的脫脂奶粉中室溫封閉1 h，封閉后分別與TLR4、NF-κB p65、IκBα一抗孵育，4 ℃過夜。TBST漂洗后與辣根過氧化酶標(biāo)記的二抗共孵育，37℃ 1 h，TBST漂洗。顯色，拍照。所得蛋白條帶應(yīng)用Image J蛋白印跡分析軟件分析。

1.2.6酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)根據(jù)試劑盒說明書，采用雙抗體夾心ELISA法檢測(cè)左心室脫蠟心肌組織勻漿上清液中TNF-α含量。所有操作嚴(yán)格無菌操作。

2　結(jié)果

2.1瑞舒伐他汀降低壓力負(fù)荷大鼠心肌肥厚程度Tab 1結(jié)果顯示，與S組相比較，M組大鼠LVPWd、IVSd、心肌細(xì)胞直徑明顯增大(P<0.01)，表明大鼠心肌肥厚模型成功。與M組相比，R組LVPWd、IVSd和心肌細(xì)胞直徑明顯降低(P<0.01)。

Tab 1　Effect of rosuvastatin on cardiac hypertrophy

S:Sham group;M:Model group;R:Rosuvastatin+Model group. LVPWd:Posterior wall thickness at diastole; IVSd:Interventricularseptal thickness at diastole; CSD:The cross sectional diameter of myocardial cells.**P<0.01vssham group;##P<0.01vsmodel group.

2.2瑞舒伐他汀抑制壓力負(fù)荷大鼠心肌ANP、TLR4基因表達(dá)ANP是心肌肥大的標(biāo)志性基因之一。與S相比，M組ANP (P<0.01)和TLR4(P<0.05)基因mRNA表達(dá)水平增加；而瑞舒伐他汀明顯抑制以上基因mRNA水平的上調(diào)，見Fig 1。

2.3瑞舒伐他汀抑制壓力負(fù)荷大鼠TLR4、NF-κB p65、TNF-α的表達(dá)及IκBα的降解M組較S組TLR4蛋白水平上調(diào)(P<0.01)，免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示TLR4表達(dá)下調(diào)且更向細(xì)胞膜聚集，TNF-α、NF-κB p65表達(dá)升高(P<0.01;P<0.05)、IκBα表達(dá)水平減少(P<0.01)。瑞舒伐他汀明顯抑制壓力負(fù)荷引起的TLR4、NF-κB p65、TNF-α的表達(dá)增加和IκBα的降解。見Fig 2,3。

2.4TLR4蛋白水平與ANP、NF-κB p65、TNF-α的相關(guān)性分析TLR4蛋白水平與ANP mRNA水平增加呈正相關(guān)(r=0.878，P<0.01)，而瑞舒伐他汀降低TLR4蛋白水平和ANP mRNA水平，TLR4蛋白水平與ANP mRNA水平降低呈正相關(guān)(r=0.798，P<0.01)；在M組和R組，大鼠心肌組織內(nèi)TLR4蛋白水平與NF-κB p65、TNF-α水平均呈正相關(guān)(TLR4蛋白水平與NF-κB p65水平,M組：r=0.768,與R組：r=0.697，P<0.05;TLR4蛋白水平與TNF-α水平,M組：r=0.705，與R組：r=0.687，P<0.05)。

Fig 1　The mRNA expression of ANP and TLR4

S：Sham group;M：Model group;R：Rosuvastatin+model group.*P<0.05,**P<0.01vssham group;#P<0.05,##P<0.01vsmodel group.

3　討論

壓力負(fù)荷、容量負(fù)荷、神經(jīng)內(nèi)分泌因子等多種因素作用于心臟，可激活心肌細(xì)胞內(nèi)MAPK、Ca2+及其依賴的信號(hào)通路、JNK/STAT等多種信號(hào)系統(tǒng)，各系統(tǒng)相互作用并通過級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，引起蛋白合成、細(xì)胞外間質(zhì)沉積，ANP、β型肌球蛋白重鏈等胚胎性基因表達(dá)，導(dǎo)致心肌肥厚[9]。雖然這種代償性反應(yīng)可一定程度上增強(qiáng)心肌泵血功能，但長(zhǎng)期的刺激作用促進(jìn)心肌失代償?shù)陌l(fā)生，出現(xiàn)心力衰竭和惡性心律失常。

近年來研究表明，TLR4作為一種固有免疫系統(tǒng)的跨膜蛋白受體，除了能識(shí)別內(nèi)毒素等物質(zhì)，激活免疫反應(yīng)，還可與細(xì)胞損傷釋放的物質(zhì)反應(yīng)，激活下游信號(hào)系統(tǒng)，在心肌肥厚發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[2,10]。拮抗TLR4及其下游NF-κB p65、TNF-α等的治療可減輕大鼠的心肌肥厚，而這種作用不依賴于其對(duì)血壓的影響[11]。本研究也證實(shí)，縮窄腹主動(dòng)脈造成心臟壓力負(fù)荷(后負(fù)荷)過重，導(dǎo)致心肌肥厚，同時(shí)伴有心肌細(xì)胞TLR4表達(dá)增加，并向細(xì)胞膜聚集，促進(jìn)IκBα磷酸化降解，增加NF-κB質(zhì)核轉(zhuǎn)移，介導(dǎo)TNF-α等炎癥因子的表達(dá)。再次表明心肌TLR4信號(hào)系統(tǒng)激活參與壓力負(fù)荷導(dǎo)致的心肌肥厚的病理生理過程。

Fig 2　The protein expression of TLR4，TNF-α，NF-κB，IκBα

A：The band of Western blot；B：The results of Western blot；C: The results of ELISA;S：Sham group;M：Model group;R：Rosuvastatin+model group.*P<0.05,**P<0.01vssham group;#P<0.05,##P<0.01vsmodel group.

他汀類藥物除了具有調(diào)脂作用，還具有抑制心肌肥厚的作用[12]。已有文獻(xiàn)報(bào)道，他汀類藥物可影響JAK/STAT、Rho/Ras-ERK等多種信號(hào)系統(tǒng)及Ca通道，對(duì)多種動(dòng)物模型的心肌肥厚起抑制作用[8-14]。盡管有諸多研究致力于他汀類藥物抑制心肌肥厚的作用機(jī)制，該抑制作用是否通過阻斷TLR4/NF-κB/炎癥因子通路這一途徑尚不明確。

Fig 3　HE staining and immunohistochemistry of the cardiomyocytes

A：HE staining images(magnification 400×) Scale bar, 16 μm；B：Immunohistochemistry images. The expression of TLR4(brown)(magnification 200×). S:sham group;M：model group;R：rosuvastatin+model group.

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，瑞舒伐他汀可抑制壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚，表現(xiàn)為：室壁厚度(LVPWd、IVSd)和心肌細(xì)胞直徑明顯的降低，心肌肥大基因ANP表達(dá)的減少。對(duì)心肌肥厚的抑制作用同時(shí)伴有TLR4、NF-κB、TNF-α的表達(dá)降低，IκBα降解減少。相關(guān)性分析表明：瑞舒伐他汀抑制ANP表達(dá)增加與其抑制心肌中TLR4蛋白表達(dá)呈正相關(guān)，TLR4蛋白水平又與心肌組織中NF-κB和炎癥因子TNF-α水平呈正相關(guān)。結(jié)合上述TLR4/NF-κB/炎癥因子信號(hào)通路在心肌肥厚中的重要作用，我們推測(cè)瑞舒伐他汀抑制心肌肥厚的作用可能與其下調(diào)心肌組織TLR4表達(dá)，抑制核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的質(zhì)核轉(zhuǎn)移與TNF-α等炎癥因子的表達(dá)相關(guān)。

壓力負(fù)荷可導(dǎo)致心肌肥厚、心力衰竭，伴有TLR4信號(hào)系統(tǒng)激活。瑞舒伐他汀可能通過下調(diào)該系統(tǒng)，發(fā)揮抑制心肌肥厚的作用。盡管瑞舒伐他汀如何下調(diào)TLR4信號(hào)系統(tǒng)仍需進(jìn)一步研究，以上機(jī)制仍是瑞舒伐他汀發(fā)揮抑制心肌肥厚作用的重要途徑之一。本課題組將對(duì)瑞舒伐他汀影響TLR4信號(hào)系統(tǒng)的具體機(jī)制做深入研究，為他汀類藥物在心肌肥厚治療上的應(yīng)用提供新的理論基礎(chǔ)。

(致謝:本實(shí)驗(yàn)在山東省千佛山醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室完成，感謝實(shí)驗(yàn)室所有老師的指導(dǎo)和幫助!)

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Effect of rosuvastatin on TLR4 signal pathway in rats with cardiac hypertrophy induced by pressure overload

FAN Fang-fang1, ZHANG Lei2,LIANG Jiang-jiu2

(1.DeptofCardiology,InstituteofCardiology,theSecondHospitalofTianjinMedicalUniversity,Tianjin300211,China;2.DeptofHealthCare,QianfoshanHospitalAffiliatedtoShandongUniversity，Jinan250014，China)

AimTo study the influence of rosuvastatin on toll-like receptor 4(TLR4), and its downstream nuclear transcription factor NF-kappa B p65, IκBα, inflammation factors TNF alpha in rats with myocardial hypertrophy induced by pressure overload.MethodsMyocardial hypertrophy was induced by abdominal aortic constriction(AAC).Male Wistar rats were divided into 3 groups(n=10):① sham-operated rats(S);② AAC rats(M);③ AAC+rosuvastatin(10 mg·kg-1·d-1) rats. From 1 week pre-opertion to 4 weeks post-operation, three groups were performed by gavage administration with equal volume of rosuvastatin and vehicle. The rats underwent cardiac color Doppler examination. The level of ANP,TLR4, NF-κB p65,IκBα,TNF-α mRNA and protein expression in myocardium were detected by real-time PCR, Western blot, immunohistochemical and ELISA respectively.ResultsThe sizes of heart and cardiomyocytes and the expression of ANP mRNA and TLR4 signaling molecules were significantly increased in group M, which could be blocked by rosuvastatin. TLR4 protein was positively related to ANP, NF-κB p65 and TNF-α respectively.ConclusionRosuvastatin prevents cardiac hypertrophy induced by pressure overload, which is associated with its inhibition of TLR4, NF-κB and TNF-α in myocardium expression.

rosuvastatin; toll like receptor 4; abdominal aortic constriction; pressure overload; cardiac hypertrophy; inflammation factors

2016-02-20,

2016-04-14

山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(ZR2010HM116)。

范芳芳(1988- )，女，碩士，住院醫(yī)師，研究方向：心力衰竭疾病，Tel:022-88328617，E-mail:FT_0823@163.com;梁江久(1962-),男，主任醫(yī)師，研究方向：心力衰竭疾病，通訊作者,E-mail:liangjiangjiu001@163.com

10.3969/j.issn.1001-1978.2016.07.017

A

1001-1978(2016)07-0970-05

R-332；R322.11；R392.11；R542.2；R972.6

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-6-20 11:49網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20160620.1149.034.html