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    人參皂苷Re對(duì)球囊損傷所致大鼠血管內(nèi)膜增生及NF-κB p65信號(hào)通路的影響*

    2016-08-24 09:53:16高晨盈王俊逸羅云梅
    中國(guó)病理生理雜志 2016年7期
    關(guān)鍵詞:皂苷人參球囊

    高晨盈, 王俊逸, 羅云梅, 羅 超, 高 楊△

    (遵義醫(yī)學(xué)院1基礎(chǔ)藥理省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2藥學(xué)院,貴州遵義563000)

    人參皂苷Re對(duì)球囊損傷所致大鼠血管內(nèi)膜增生及NF-κB p65信號(hào)通路的影響*

    高晨盈1, 王俊逸1, 羅云梅1, 羅 超2, 高 楊1△

    (遵義醫(yī)學(xué)院1基礎(chǔ)藥理省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2藥學(xué)院,貴州遵義563000)

    目的:研究人參皂苷Re對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷所致血管內(nèi)膜增生的作用及其對(duì)NF-κB p65炎癥信號(hào)通路的影響。方法:40只SD大鼠隨機(jī)分組為5組:假手術(shù)組,模型組,人參皂苷Re低、中、高劑量組。除假手術(shù)組外,其余組大鼠均用2F球囊導(dǎo)管建立頸動(dòng)脈球囊損傷模型,制模后次日灌胃給藥,假手術(shù)組和模型組給予等體積蒸餾水,人參皂苷低、中、高劑量組大鼠分別給予12.5、25、50 mg/kg人參皂苷Re。連續(xù)給藥14 d后取損傷段頸動(dòng)脈,HE染色觀察血管形態(tài)學(xué)改變,并測(cè)定血管管腔面積(lumen area,LA)、內(nèi)膜面積(intima area,IA)、中膜面積(media area,MA),計(jì)算內(nèi)膜/中膜面積比(IA/MA);real-time PCR法檢測(cè)腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factorα,TNF-α)和白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)的mRNA水平;免疫組織化學(xué)法檢測(cè)血管壁增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)和核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)p65蛋白的表達(dá)。結(jié)果:與假手術(shù)組相比,模型組大鼠血管腔明顯變窄(P<0.01),血管壁TNF-α、IL-1β的mRNA水平及PCNA、NF-κB p65蛋白的表達(dá)均明顯增高(P<0.05);與模型組比較,人參皂苷Re中、高劑量組血管內(nèi)膜增生明顯減輕(P<0.05),血管壁TNF-α和IL-1β的mRNA水平及PCNA和NF-κB p65的蛋白表達(dá)則明顯下調(diào)(P<0.05)。結(jié)論:人參皂苷Re能減輕球囊損傷所致大鼠頸動(dòng)脈內(nèi)膜增生,其機(jī)制可能與抑制NF-κB p65炎癥信號(hào)通路有關(guān)。

    人參皂苷Re;內(nèi)膜增生;核因子κB p65;增殖細(xì)胞核抗原

    冠狀動(dòng)脈性心臟病簡(jiǎn)稱冠心病,其主要病因?yàn)閯?dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)。AS是脂蛋白、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞與血管壁內(nèi)皮細(xì)胞相互作用而導(dǎo)致慢性炎癥反應(yīng),也是多種心血管疾病的重要基礎(chǔ)病變[1]。AS導(dǎo)致病變動(dòng)脈管腔逐漸狹窄而出現(xiàn)心肌缺血甚至心肌梗死,嚴(yán)重威脅人類生命健康。目前經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入(percutaneous coronary intervention,PCI)技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床治療冠心病,但術(shù)后均會(huì)發(fā)生不同程度的再狹窄(restenosis,RS),嚴(yán)重影響其遠(yuǎn)期療效[2]。現(xiàn)已明確,血管內(nèi)膜增生是AS及PCI術(shù)后RS的主要病變基礎(chǔ)[3]。有研究表明,免疫炎癥反應(yīng)是PCI術(shù)后導(dǎo)致血管內(nèi)膜增生的主要途徑之一[4],內(nèi)膜增生引起大量促炎癥因子的表達(dá),如 TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8和STAT3[5]。受IL-1激活的NF-κB是啟動(dòng)炎癥相關(guān)增生的關(guān)鍵分子,上調(diào)TNF-α等細(xì)胞炎癥或趨化因子導(dǎo)致增生[6]。而NF-κB是一種廣泛存在于細(xì)胞中具有多向性調(diào)節(jié)作用的轉(zhuǎn)錄因子,它能與多種細(xì)胞因子、黏附分子基因啟動(dòng)子部位的位點(diǎn)發(fā)生結(jié)合,增強(qiáng)這些基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),導(dǎo)致 TNF-α、IL-1、IL-8、ICAM-1和P-selectin等基因過(guò)度表達(dá),是炎癥反應(yīng)的核心;抑制NF-κB的活性可減少IL-6、TNF-α的產(chǎn)生,在整體水平上減少促炎基因的表達(dá),把處于高平衡狀態(tài)的炎性因子水平下降到低水平狀態(tài)或正常的平衡狀態(tài)[7-8]。本課題組前期研究已證實(shí)人參皂苷Re(ginsenoside Re,Re)對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷所致的血管內(nèi)膜增生具有抑制作用,然而其作用是否通過(guò)抑制NF-κB p65通路,目前尚無(wú)報(bào)道。本研究采用大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷模型,探討NF-κB p65通路在人參皂苷Re抑制血管內(nèi)膜增生過(guò)程中的作用。

    材料和方法

    1 藥品、試劑與儀器

    人參皂苷Re,純度95%(北京奧明興業(yè)科技有限責(zé)任公司);RNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(寶生物工程大連有限公司);NF-κB p65 I抗(北京博奧森生物技術(shù)有限公司);增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)抗體(Abcam);SP法試劑盒(北京中杉金橋公司)。Fogarty導(dǎo)管(Edwards lifescience); Leica光學(xué)顯微鏡及照相系統(tǒng)(Leica);Real-time PCR擴(kuò)增儀和通用酶標(biāo)儀(Bio-Rad)。TNF-α、IL-1β的mRNA引物(上海捷瑞生物工程有限公司)。

    2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及取材

    40 只清潔級(jí)雄性SD大鼠由第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供[許可證號(hào)為SCXK(渝) 2012-0005]。動(dòng)物隨機(jī)分為5組,即假手術(shù)組、球囊損傷模型組、Re低劑量組、中劑量組和高劑量組,體重(300±10)g。假手術(shù)組大鼠只進(jìn)行頸總動(dòng)脈的分離,不行球囊損傷術(shù),其它組大鼠行球囊損傷術(shù),其余操作相同。次日Re低、中、高劑量組大鼠分別按Re 12.5 mg/kg、25 mg/kg、50 mg/kg灌胃給藥,假手術(shù)組和球囊損傷模型組灌同體積蒸餾水,每日1次,連續(xù)14 d。末次灌胃24 h后腹腔注射7%水合氯醛(350 mg/kg)麻醉大鼠,然后迅速取出左頸總動(dòng)脈,用生理鹽水洗凈后平均分成3段,中間部分用4%甲醛溶液固定24 h后石蠟包埋,其余血管-80℃冰凍保存。

    3 方法

    3.1 大鼠頸總動(dòng)脈球囊損傷模型的建立 參照文獻(xiàn)建立大鼠頸總動(dòng)脈球囊損傷模型[9]。術(shù)前禁食12 h,腹腔注射7%水合氯醛麻醉動(dòng)物。行頸部正中切口,氣管左側(cè)分離出左頸總動(dòng)脈,左胸鎖乳突肌乳突端找到左頸外、頸內(nèi)動(dòng)脈分叉處,靠近分叉處分離頸外動(dòng)脈,平結(jié)結(jié)扎頸外動(dòng)脈遠(yuǎn)心端。夾閉頸總動(dòng)脈近心端和頸內(nèi)動(dòng)脈,用顯微外科剪在頸外動(dòng)脈遠(yuǎn)心端1/3處45度剪開一小口,松開頸總動(dòng)脈近心端動(dòng)脈夾,自此逆行將Fogarty導(dǎo)管從切口插入頸總動(dòng)脈約3~4 cm,生理鹽水0.05~0.10 mL充盈球囊后緩慢往回抽拉,臨近剪口處抽出生理鹽水再將其插入,來(lái)回3次剝脫內(nèi)膜,將Fogarty導(dǎo)管取出,用細(xì)線結(jié)扎頸外動(dòng)脈近心端,松開動(dòng)脈夾,恢復(fù)血流,縫合切口。并皮下注射4×104U注射用青霉素鈉預(yù)防感染。

    3.2 HE染色結(jié)果測(cè)定 將石蠟包埋的標(biāo)本進(jìn)行HE染色,在Leica光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察并拍照。利用cellSens Standard專業(yè)分析軟件測(cè)量管腔面積(lumen area,LA)、內(nèi)彈力板圍繞面積(internal elastic lamina area,IELA)、外彈力板圍繞面積(external elastic lamina area,EELA),計(jì)算內(nèi)膜面積(intima area,IA)和中膜面積(media area,MA),其中IA=IELA-LA,MA=EELA-ELA,每個(gè)樣本切片3張,分別測(cè)量后取平均值,并計(jì)算IA/MA。

    3.3 免疫組織化學(xué)法檢測(cè)PCNA和NF-κB p65蛋白的表達(dá) 將石蠟切片脫蠟至水,0.3%Triton X-100破膜20 min,用0.01%檸檬酸鹽緩沖液(pH 6.0)進(jìn)行熱抗原修復(fù)6 min 2次,PBS沖洗(5 min 3 次),3%H2O2避光室溫孵育15 min,滅活內(nèi)源性過(guò)氧化物酶,PBS沖洗(5 min 3次),參照SP法免疫組化檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書操作,滴加試劑A常溫孵育15 min后棄去,滴加I抗(PCNA、NF-κB p65),陰性對(duì)照以PBS緩沖液代替,PBS沖洗(5 min 3次),滴加試劑B 37℃孵育15 min,PBS沖洗(5 min 3次),滴加試劑C 37℃孵育15 min,PBS沖洗(5 min 3次),DAB顯色、蘇木精復(fù)染、分化、脫水、封片,每張切片選擇5個(gè)高倍視野(×400),分別計(jì)數(shù)血管內(nèi)膜和中膜的正常細(xì)胞和PCNA、NF-κB p65陽(yáng)性細(xì)胞(細(xì)胞核內(nèi)含棕黃和/或褐色顆粒的細(xì)胞),計(jì)算一只大鼠PCNA、NF-κB p65的陽(yáng)性細(xì)胞率(PCNA、NF-κB p65陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)/細(xì)胞總數(shù)×100%),每組為5只大鼠,最終取其平均值。

    3.4 Real-time PCR檢測(cè)TNF-α、IL-1β的mRNA表達(dá) TRIzol法提取頸總動(dòng)脈RNA,按照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒的說(shuō)明書進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。將iQ SYBR Green Supermix 7.5 μL、DEPC水4 μL、正向和反向引物共0.5 μL混勻后,取8 μL與2 μL逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物cDNA構(gòu)成10 μL反應(yīng)體系;real-time PCR反應(yīng)條件為95 ℃ 3 min;95℃10 s,60℃45 s,循環(huán)40次。以β-actin為內(nèi)參照,按2-ΔΔCt法計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)量。相關(guān)基因的引物序列見(jiàn)表1。

    表1 引物序列Table 1.The sequences of the primers for real-time PCR

    4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

    計(jì)數(shù)資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SEM)表示,全部數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析,方差齊用SNK法,不齊則用Dunnett’s T3檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    結(jié)果

    1 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷后內(nèi)膜形態(tài)學(xué)的影響

    HE染色結(jié)果可見(jiàn)假手術(shù)組內(nèi)膜光滑,無(wú)增厚現(xiàn)象;與假手術(shù)組比較,模型組血管內(nèi)膜明顯增厚,管腔狹窄,IA及IA/MA分別增加22.24倍和14.95倍(P<0.01);與模型組比較,人參皂苷Re中、高劑量組均可明顯減輕血管內(nèi)膜增厚的程度,使管腔面積明顯增大,IA及IA/MA均有所下降(P<0.05)。人參皂苷Re高劑量組IA及IA/MA分別下降61.19% 和46.54%(P<0.05),見(jiàn)圖1~3。

    Figure 1.The effects of ginsenoside Re on lumen area,intima area and media area of carotid artery.Mean±SEM.n=5.**P<0.01 vs sham group;△P<0.05,△△P<0.01 vs model group.圖1 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸總動(dòng)脈管腔面積、內(nèi)膜面積和中膜面積的影響

    Figure 2.The effects of ginsenoside Re on IA/MA of carotid artery.Mean±SEM.n=5.**P<0.01 vs sham group;△P<0.05 vs model group.圖2 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸總動(dòng)脈內(nèi)膜面積與中膜面積比值的影響

    2 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷后PCNA表達(dá)的影響

    免疫組化結(jié)果顯示PCNA主要表達(dá)于細(xì)胞核,有棕黃和(或)褐色顆粒的細(xì)胞為PCNA陽(yáng)性表達(dá)細(xì)胞,假手術(shù)組中血管內(nèi)膜PCNA陽(yáng)性細(xì)胞少,球囊損傷模型組血管內(nèi)膜及中膜則有大量PCNA陽(yáng)性表達(dá)細(xì)胞,而且主要集中在新生內(nèi)膜,人參皂苷Re中、高劑量組可見(jiàn)陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)明顯減少,見(jiàn)圖4。

    Figure 3.The effects of ginsenoside Re on the carotid artery by morphological observation(HE staining,×100).圖3 人參皂苷Re對(duì)球囊損傷大鼠頸動(dòng)脈形態(tài)學(xué)的影響

    Figure 4.The effects of ginsenoside Re on the expression of PCNA in the carotid artery(×400).Mean±SEM.n=5.**P<0.01 vs sham group;△△P<0.01 vs model group.圖4 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷后PCNA表達(dá)的影響

    3 頸總動(dòng)脈IL-1β和TNF-α的mRNA表達(dá)

    與假手術(shù)組比較,球囊損傷模型組IL-1β和TNF-α 的mRNA表達(dá)分別升高3.02倍和5.91倍(P<0.01)。與模型組比較,人參皂苷Re中、高劑量組IL-1β和TNF-α的mRNA表達(dá)均有下調(diào)(P<0.01),見(jiàn)圖5。

    Figure 5.The effects of ginsenoside Re on the mRNA expression of IL-1β and TNF-α in the carotid artery.Mean± SEM.n=8.**P<0.01 vs sham group;△△P<0.01 vs model group.圖5 人參皂苷Re對(duì)大鼠球囊損傷后血管IL-1β、TNF-α mRNA的影響

    4 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷后NF-κB p65表達(dá)的影響

    與假手術(shù)組相比,球囊損傷模型組NF-κB p65表達(dá)的量較多;與球囊損傷模型組相比,Re中高劑量組NF-κB p65表達(dá)的量明顯減少(P<0.05),見(jiàn)圖6。

    討論

    Figure 6.The effects of ginsenoside Re on the protein expression of NF-κB p65 in the carotid artery(×400).Mean±SEM.n=5.**P<0.01 vs sham group;△P<0.05,△△P<0.01 vs model group.圖6 人參皂苷Re對(duì)大鼠頸總動(dòng)脈球囊損傷后NF-κB p65蛋白表達(dá)的影響

    PCI是目前臨床主要的治療AS的手段之一,但術(shù)后仍會(huì)發(fā)生不同程度的再狹窄,炎癥反應(yīng)是再狹窄的主要因素之一。球囊損傷后導(dǎo)致的血管腔狹窄是由于損傷早期新生內(nèi)膜增生和后期血管的縮窄性重構(gòu)所致,PCNA是一種與細(xì)胞增殖有關(guān)的參與DNA合成的核蛋白,是僅能在增殖細(xì)胞中合成與表達(dá)的細(xì)胞多肽鏈[10]。因此,PCNA的合成及表達(dá)與細(xì)胞的增殖狀態(tài)、分化活躍程度有關(guān),能較可靠地反映細(xì)胞群體增殖活性,是一個(gè)敏感的反映細(xì)胞增殖的指標(biāo),被廣泛用于細(xì)胞增殖功能的檢測(cè)[11]。本研究表明,大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷后14 d血管內(nèi)膜明顯增生,PCNA表達(dá)量也明顯增多,與模型組相比,人參皂苷Re高、中劑量組內(nèi)膜增生程度及PCNA的表達(dá)均顯著減少,表明人參皂苷Re對(duì)血管內(nèi)膜細(xì)胞的增殖活性有抑制作用。

    NF-κB是一種多向性、具有獨(dú)特生物學(xué)特性的轉(zhuǎn)錄因子[12]。大量研究證實(shí),球囊擴(kuò)張導(dǎo)致血管壁損傷,內(nèi)皮細(xì)胞釋放TNF-α、IL-1β等多種細(xì)胞因子,激活NF-κB,NF-κB進(jìn)而移位至胞核,與 DNA鏈上的啟動(dòng)子區(qū)域相應(yīng)靶基因位點(diǎn)結(jié)合,啟動(dòng)一系列免疫和炎癥反應(yīng)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄程序,并相繼激活下游相關(guān)的炎癥因子,如 IL-l、IL-6、IL-8、TNF-α等的表達(dá)[13]。本研究免疫組織化學(xué)染色中顯示,模型組NF-κB p65陽(yáng)性細(xì)胞百分率明顯多于各實(shí)驗(yàn)組,表明NF-κB p65活化后表達(dá)明顯增加。有研究表明,NF-κB下游炎癥因子TNF-α、IL-1β等基因的轉(zhuǎn)錄可正反饋誘導(dǎo)NF-κB進(jìn)一步活化,從而形成瀑布效應(yīng),在其作用下,位于血管中膜的VSMCs由收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇?,穿過(guò)內(nèi)彈力板遷移入內(nèi)皮下,形成新生內(nèi)膜[14-15]。本研究結(jié)果顯示,模型組大鼠NF-κB p65下游炎癥因子TNF-α、IL-1β mRNA的表達(dá)也明顯增多,與NF-κB p65呈現(xiàn)一致性。而以上指標(biāo)在Re高、中劑量組的表達(dá)明顯減少,這表明人參皂苷Re參與抑制了炎癥反應(yīng),其機(jī)制可能與抑制NF-κB p65通路的活化有關(guān),但其具體機(jī)制及關(guān)鍵靶標(biāo)還有待進(jìn)一步研究。

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    (責(zé)任編輯:陳妙玲,余小慧)

    Influence of ginsenoside Re on vascular intima hyperplasia and NF-κB p65 signaling pathway in balloon-injured rats

    GAO Chen-ying1,WANG Jun-yi1,LUO Yun-mei1,LUO Chao2,GAO Yang1

    (1Key Laboratory of Basic Pharmacology,Ministry of Education,2School of Pharmacy,Zunyi Medical College,Zunyi 563000,China.E-mail:46523533@qq.com)

    AIM:To investigate the inhibitory effect of ginsenoside Re on intimal hyperplasia induced by balloon-injury and to explore the role of NF-κB p65 signaling pathway in the process.METHODS:SD rats(n=40)were divided into 5 groups randomly:sham operation group,model group,low-dose ginsenoside Re group,middle-dose ginsenoside Re group and high-dose ginsenoside Re group.The carotid artery intima injury model was established by 2F balloon catheters in all groups except the sham operation group.The day after modeling,the animals in model group and sham operation group were administered intragastrically with distilled water,and the rats in low-dose,middle-dose and high-dose ginsenoside Re groups were given ginsenoside Re at doses of 12.5 mg/kg,25mg/kg and 50 mg/kg,respectively.After 14 continuous days,the morphological changes of the injured arteries were observed by HE staining and the lumen area,intima area and media area as well as the ratio of intimal area/media area were determined.The expression of tumor necrosis factor-α(TNF-α)and interleukin-1β(IL-1β)were detected by real-time PCR.The proliferating cell nuclear antigen(PCNA)and nuclear factor-kappa B(NF-κB)p65 were examined by immunohistochemistry.RESULTS:Compared with sham operation group,the vessel cavity was narrowed(P<0.01),the mRNA levels of TNF-α and IL-1β,and the protein expression of PCNA and NF-κB p65 were increased in model group(P<0.05).Compared with model group,the vascular intimal hyperplasia was alleviated obviously(P<0.05),and the mRNA levels of TNF-α and IL-1β,and protein expres-sion of PCNA and NF-κB p65 were decreased in medium and high-dose ginsenoside Re groups(P<0.05).CONCLUSION:Ginsenoside Re inhibits the vascular neointimal hyperplasia induced by balloon-injury in rats,and the molecular mechanism may be related to the inhibition of NF-κB p65 signaling pathway.

    Ginsenoside Re;Intimal hyperplasia;Nuclear factor-κB p65;Proliferating cell nuclear antigen

    R285.5;R363

    A

    10.3969/j.issn.1000-4718.2016.07.015

    1000-4718(2016)07-1246-06

    2016-02-03

    2016-04-18

    國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81360494);貴州省科學(xué)技術(shù)基金資助項(xiàng)目 (黔科合J字LKZ [2010]31號(hào));貴州省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目(黔教合KY[2012]080號(hào))

    △Tel:0851-28609493;E-mail:46523533@qq.com

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