伊加提·司馬義,帕合熱丁·努爾麥麥提,阿布都乃比·麥麥提艾力
冠心病是冠狀動(dòng)脈功能性或器質(zhì)性病變導(dǎo)致的一類心臟病,病人冠狀動(dòng)脈供血和心肌需求平衡紊亂,心肌合并不同程度缺血、缺氧表現(xiàn)[1]。有研究指出,血脂代謝異常和血管內(nèi)皮功能損傷是影響冠心病發(fā)生的主要因素,同時(shí)也是影響冠心病病人預(yù)后及不良心血管事件的主要因素[2-3]。因此,改善血脂水平、緩解血管內(nèi)皮損傷是目前治療冠心病的關(guān)鍵所在。線粒體ATP敏感性鉀離子通道(mito-KATP)開(kāi)放劑是一種用于緩解心肌缺血再灌注損傷的心肌保護(hù)藥物,可通過(guò)作用于心肌及血管平滑肌上的mito-KATP,調(diào)節(jié)鉀離子內(nèi)流情況,促進(jìn)線粒體氧化磷酸化及ATP 的產(chǎn)生[4]。二氮嗪作為mito-KATP 開(kāi)放劑,已經(jīng)被證明具有對(duì)抗心肌損傷的作用,但其在冠心病中對(duì)血管內(nèi)皮損傷的作用及機(jī)制尚不明確[5]。本研究通過(guò)構(gòu)建冠心病模型大鼠,于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)探究二氮嗪對(duì)冠心病大鼠血管內(nèi)皮損傷的作用,并進(jìn)一步明確其機(jī)制,為臨床治療提供參考。
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 無(wú)特定病原體(SPF)級(jí)健康SD 大鼠30 只,雌雄各半,由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。體質(zhì)量(220±20)g,分籠飼養(yǎng),每籠1 只,室溫20~22 ℃,相對(duì)濕度60%~65%,期間自由飲水,定時(shí)攝食,日光照12 h。所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。
1.1.2 試劑及藥品 垂體后葉注射液[安徽宏業(yè)藥業(yè)有限公司生產(chǎn),國(guó)藥準(zhǔn)字H34022977;規(guī)格:1 mL(6 U),10支];二氮嗪(上海博頓生物化工有限公司生產(chǎn),批號(hào):100203-201301,純度:99.95%);大鼠腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-1β、IL-6 酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)試劑盒(美國(guó)RD 公司生產(chǎn));實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)試劑盒(日本TaKaRa 公司生產(chǎn));兔抗鼠3-磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH)單克隆抗體、兔抗鼠成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(FGF-2)單克隆抗體、兔抗鼠血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)單克隆抗體(美國(guó)Abcam 公司生產(chǎn));二喹啉甲酸(BCA)蛋白定量試劑盒(美國(guó)Invitrogen 公司生產(chǎn));血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)試劑盒(南京建成生物工程研究所生產(chǎn));蛋白上樣緩沖液(上海碧云天生物技術(shù)有限公司生產(chǎn))。
1.1.3 主要儀器 UV-9100 紫外分光光度計(jì)(美國(guó)Mettler Toledo 公司生產(chǎn));Mini Protean 3 cell 電泳儀、Universal Hood Ⅱ凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad 公司生產(chǎn));Pureloab Classic UVF 超純水儀(法國(guó)ELGA Labwater 生產(chǎn));HITACH17080 全自動(dòng)生化分析儀(上海曼普生物科技有限公司生產(chǎn))。
1.2.1 動(dòng)物分組 30 只SD 大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組和二氮嗪組,每組10 只。模型組和二氮嗪組大鼠給予高脂飼料喂養(yǎng)6 周,飼料配方為1.0%膽固醇、5.0%蛋黃粉、10.0%豬油、0.5%膽酸鈉、83.5%基礎(chǔ)飼料。造模完成后,二氮嗪組大鼠給予3 mg/kg 二氮嗪灌胃治療,每日1 次,連續(xù)給藥4 d。對(duì)照組及模型組大鼠給予等體積生理鹽水,每日1 次,連續(xù)給藥4 d。
1.2.2 血清炎性因子水平檢測(cè) 用50 mg/kg 苯妥英鈉腹腔注射麻醉大鼠,取腹主動(dòng)脈全血5 mL,室溫靜置4 h,4 ℃、3 000 r/min 離心15 min(離心半徑10 cm),分離上層血清,采用ELISA 試劑盒檢測(cè)上清液中TNF-α、IL-1β、IL-6 含量,向加入一抗的96 孔板中加入40 μL待測(cè)樣品及10μL 生物素標(biāo)記抗體,隨后加入100 μL辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記抗體,室溫孵育60 min,清洗孔板后加入顯色劑。使用酶標(biāo)儀在450 nm 下測(cè)定OD 值。所有試驗(yàn)重復(fù)3 次。
1.2.3 血脂指標(biāo)水平檢測(cè) 取腹主動(dòng)脈全血5 mL,室溫靜置4 h,4 ℃、3 000 r/min 離心15 min(離心半徑10 cm),分離上層血清,采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)等血脂指標(biāo)水平。
1.2.4 血管內(nèi)皮損傷指標(biāo)水平檢測(cè) AngⅡ水平檢測(cè)采用ELISA 法,參照試劑盒要求嚴(yán)格進(jìn)行操作,檢測(cè)血清AngⅡ水平。采用高效液相色譜分析檢測(cè)非對(duì)稱性二甲基精氨酸(ADMA)水平,取腹主動(dòng)脈全血5 mL,加入乙二胺四乙酸(Na2EDTA)抗凝,4 ℃、3 000 r/min離心15 min(離心半徑10 cm),收集血漿,分析血漿中ADMA 含量。
1.2.5 心功能檢測(cè) 用50 mg/kg 苯妥英鈉腹腔注射麻醉大鼠,麻醉生效后,由心房瓣插入球囊,鏈接壓力換能器,采集血流動(dòng)力學(xué)信號(hào),記錄左室收縮壓(LVSP)、左心室壓力變化最大上升速率(+dp/dtmax)、左心室壓力最大下降速率(-dp/dtmax)。同時(shí)分離大鼠冠狀動(dòng)脈左旋支根部,放置微型電磁流量探頭,采集血流動(dòng)力學(xué)信號(hào),記錄冠狀動(dòng)脈血流量(CF)。
1.2.6 心肌細(xì)胞形態(tài)檢測(cè) 處死大鼠后,取適量左心室組織均勻切成4 μm 厚片,4% 多聚甲醛中固定過(guò)夜。常規(guī)乙醇梯度脫水,石蠟包埋。隨后將切片置于二甲苯及梯度乙醇中依次浸泡脫蠟,采用蘇木素-伊紅(HE)染色。梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹(shù)脂覆蓋玻片封固。于光學(xué)顯微鏡下觀察并采集圖片,觀察心肌組織形態(tài)。
1.2.7 心肌組織血管生成因子mRNA 表達(dá)檢測(cè) 用50 mg/kg 苯妥英鈉腹腔注射麻醉大鼠,頸椎脫臼法處死大鼠,取每只大鼠心肌組織約50 mg,采用Trizol 法提取心肌組織細(xì)胞總RNA。采用紫外分光光度儀測(cè)定總RNA 濃度與純度,A260/280 在1.8~2.0。參照mRNA 反轉(zhuǎn)錄試劑盒及SYBR?Premix Ex TaqTM試劑盒操作說(shuō)明進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄和多重逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)檢測(cè),反應(yīng)程序:95 ℃2 min,95 ℃15 s,60 ℃30 s,68 ℃ 60 s,40 個(gè)循環(huán),最后95 ℃15 s,60 ℃1 min,95 ℃1 5 s 收集熒光信號(hào),計(jì)算相對(duì)定量結(jié)果。所有的試驗(yàn)均重復(fù) 3 次,相對(duì)定量分析按照2-△△Ct(實(shí)驗(yàn)組)-△△CT(對(duì)照組)求出FGF-2 及VEGF mRNA 表達(dá)水平。FGF-2、VEGF 引物及內(nèi)參GAPDH 引物均由上海捷瑞生物工程有限公司設(shè)計(jì)合成,基因FGF-2正向引物5'-TTAACACTTCTTACGCAATGCT-3',反向引物5'-GCCCAGTA ACAGTACAGAACGA-3';基因VEGF正向引物5'-ATGAACTTTCTGCTCTCTTGGGTACA-3',反向引物5'-GCAGATGGACAAGCCAAGGCGGTG-3';基因GAPDH 正向引物5'-GATGCTGGTGCTGAGTATGRCG-3',反向引物5'-GTGGTGCAGGATGCATTGCTCTGA-3'。
1.2.8 心肌組織血管生成因子蛋白表達(dá)檢測(cè) 取每只大鼠心肌組織約50 mg,加入蛋白提取液,冰上充分碾磨,4 ℃、10 000 r/min 離心10 min(離心半徑10 cm),取上清液。采用BCA 蛋白定量試劑盒進(jìn)行蛋白定量,以30~60μg 蛋白上樣量,煮沸變性。取蛋白樣品進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳和轉(zhuǎn)膜,90 V 恒壓模式電泳,220 mA 電轉(zhuǎn)90 min。5%脫脂奶粉封閉1 h 后,使用抗FGF-2 抗體(1∶1 000)、抗VEGF 抗體(1∶1 000)、抗GAPDH 抗體(1∶5 000)4 ℃孵育過(guò)夜。PBS-Tween20液漂洗,辣根過(guò)氧化物酶(HRP)標(biāo)記的二抗反應(yīng),再次用PBS-Tween20 液洗膜,增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光(ECL)顯色,凝膠成像儀中曝光并拍照,檢測(cè)大鼠心肌組織中FGF-2及VEGF 等血管生成因子蛋白表達(dá)?;叶戎涤肐mage Pro Plus 6.0 軟件來(lái)測(cè)定。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用Shapro-Wilk 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布,采用Bartlett 檢驗(yàn)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)。符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多組數(shù)據(jù)間比較采用單因素方差(one-way ANOVA)分析,兩組數(shù)據(jù)間均數(shù)比較采用SNK-q檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 3 組大鼠血清炎性因子水平比較 血清ELISA實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,模型組及二氮嗪組血清TNF-α、IL-1β、IL-6 水平明顯升高(P<0.05);與模型組比較,二氮嗪組血清TNF-α、IL-1β、IL-6 水平則明顯降低(P<0.05)。詳見(jiàn)表1。
表1 3 組大鼠血清炎性因子水平比較(±s) 單位:ng/L
表1 3 組大鼠血清炎性因子水平比較(±s) 單位:ng/L
與對(duì)照組比較,①P <0.05;與模型組比較,②P <0.05。
組別 只數(shù) TNF-α IL-1β IL-6對(duì)照組 10 7.43±1.09 3.68±0.21 1.02±0.43模型組 10 23.43±3.48① 9.14±0.31① 25.34±2.43①二氮嗪組 10 13.54±3.41①② 6.17±0.37①② 16.43±2.83①②
2.2 3 組大鼠血脂水平比較 模型組及二氮嗪組血清TC、TG、LDL-C 水平均明顯高于對(duì)照組(P<0.05),HDL-C 水平則明顯低于對(duì)照組(P<0.05);二氮嗪組血清TC、TG、LDL-C 水平明顯低于模型組(P<0.05),HDL-C 水平明顯高于模型組(P<0.05)。詳見(jiàn)表2。
表2 3 組大鼠血脂水平比較(±s)單位:mmol/L
表2 3 組大鼠血脂水平比較(±s)單位:mmol/L
與對(duì)照組比較,①P <0.05;與模型組比較,②P <0.05。
組別 只數(shù) TC TG LDL-C HDL-C對(duì)照組 10 1.34±0.73 0.67±0.12 0.16±0.05 0.62±0.11模型組 10 4.76±0.67① 4.02±0.77① 2.87±0.45① 0.41±0.14①二氮嗪組 10 3.04±0.56①② 2.12±0.64①② 1.14±0.36①② 0.55±0.12①②
2.3 3 組大鼠血管內(nèi)皮損傷標(biāo)志物水平比較 與對(duì)照組比較,模型組及二氮嗪組血清AngⅡ和ADMA 水平明顯升高(P<0.05);二氮嗪組血清AngⅡ和ADMA水平明顯低于模型組(P<0.05)。詳見(jiàn)表3。
表3 3 組大鼠血管內(nèi)皮損傷標(biāo)志物水平比較(±s)
表3 3 組大鼠血管內(nèi)皮損傷標(biāo)志物水平比較(±s)
與對(duì)照組比較,①P <0.05;與模型組比較,②P <0.05。
組別 只數(shù) AngⅡ(pg/mL) ADMA(μmol/L)對(duì)照組 10 537.31±22.21 0.45±0.05模型組 10 692.31±25.46① 0.83±0.06①二氮嗪組 10 577.33±15.64①② 0.56±0.04①②
2.4 3 組大鼠心功能指標(biāo)水平比較 模型組及二氮嗪組大鼠LVSP、+dp/dtmax、-dp/dtmax及CF 明顯低于對(duì)照組(P<0.05);與模型組比較,二氮嗪組+dp/dtmax、LVSP、-dp/dtmax及CF明顯升高(P<0.05)。詳見(jiàn)表4。
表4 3 組大鼠心功能指標(biāo)水平比較(±s)
表4 3 組大鼠心功能指標(biāo)水平比較(±s)
注:1 mmHg=0.133 kPa;與對(duì)照組比較,①P <0.05;與模型組比較,②P <0.05。
組別 只數(shù) LVSP(mmHg) +dp/dtmax(kPa/s) -dp/dtmax(kPa/s) CF(mL/min)對(duì)照組 10 104.54±10.32 2 815.42±110.34 2 332.41±122.42 102.42±5.43模型組 10 67.42±5.44① 1 432.42±87.32① 1 223.42±77.42① 70.42±5.45①二氮嗪組 10 96.34±4.38①② 2 493.42±96.42①② 1 943.43±65.54①② 87.43±5.37①②
2.5 3 組大鼠心肌細(xì)胞形態(tài)變化 HE 結(jié)果顯示,對(duì)照組大鼠心肌細(xì)胞形態(tài)正常,細(xì)胞排列整齊、緊密,無(wú)明顯炎性水腫表現(xiàn);模型組大鼠心肌細(xì)胞排列紊亂,細(xì)胞間水腫明顯,炎性浸潤(rùn)表現(xiàn),核仁萎縮,成簇狀改變;二氮嗪組大鼠心肌細(xì)胞排列相對(duì)整齊,細(xì)胞間質(zhì)水腫緩解,核仁清晰可見(jiàn)。詳見(jiàn)圖1。
圖1 3 組大鼠心肌細(xì)胞形態(tài)變化(HE,×100)
2.6 3 組大鼠心肌組織血管生成因子表達(dá)量比較RT-PCR 實(shí)驗(yàn)及Western Blot 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,模型組與二氮嗪組大鼠心肌組織中FGF-2、VEGF 的mRNA及蛋白表達(dá)水平明顯低于對(duì)照組(P<0.05),其中,模型組大鼠心肌組織中FGF-2、VEGF 的mRNA 及蛋白表達(dá)水平明顯低于二氮嗪組(P<0.05)。詳見(jiàn)圖2。
圖2 3 組大鼠心肌組織血管生成因子表達(dá)量比較
冠心病為冠狀動(dòng)脈血管發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化病變,引起血管腔狹窄或阻塞,從而造成心肌缺血、缺氧的心血管疾病,近年來(lái)發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì),且趨于年輕化[6]。冠心病不僅可直接引起心肌缺血、缺氧,還可導(dǎo)致部分心肌細(xì)胞凋亡,嚴(yán)重威脅病人生命安全。mito-KATP是一種廣泛存在于機(jī)體各類血管及平滑肌的離子通道,主要受細(xì)胞內(nèi)ATP 濃度調(diào)控,1991 年被首次發(fā)現(xiàn)表達(dá)于大鼠肝細(xì)胞線粒體內(nèi)膜[7-8]。研究指出,mito-KATP 開(kāi)放劑可用于保護(hù)缺血后心肌組織,主要通過(guò)激活心肌細(xì)胞線粒體ATP,使線粒體膜電位發(fā)生去極化[9]。有研究建立老年冠心病大鼠心肌缺血再灌注模型,從線粒體膜穩(wěn)定作用出發(fā),發(fā)現(xiàn)mito-KATP 開(kāi)放劑尼可地爾是通過(guò)降低大鼠血清中肌酸激酶同工酶(CK-MB)和乳酸脫氫酶(LDH)的含量,提高心肌細(xì)胞線粒體膜電位,抑制心肌細(xì)胞凋亡,發(fā)揮心肌細(xì)胞保護(hù)作用[10]。目前關(guān)于mito-KATP 及mito-KATP 開(kāi)放劑的心肌保護(hù)作用研究主要圍繞調(diào)控氧化應(yīng)激、減少線粒體鈣離子超載、降低心肌細(xì)胞凋亡和平衡線粒體膜電位展開(kāi),但關(guān)于mito-KATP 開(kāi)放劑對(duì)冠心病病人血脂代謝及血管內(nèi)皮損傷影響的研究則鮮有報(bào)道。
研究指出,血脂代謝異常是誘發(fā)冠心病的重要危險(xiǎn)因素之一,血脂指標(biāo)長(zhǎng)期異常,可影響血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能,破壞血管內(nèi)皮完整性,并介導(dǎo)血小板長(zhǎng)期聚集發(fā)生鈣化,最終導(dǎo)致動(dòng)脈狹窄甚至閉塞,進(jìn)而影響冠心病的發(fā)生[11-12]。有關(guān)文獻(xiàn)指出,高三酰甘油血脂是影響冠心病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,TC、TG、LDL-C、HDL-C 水平異常與不良心血管事件的發(fā)生密切相關(guān)[13]。本研究以高脂飲食飼養(yǎng)聯(lián)合腹腔注射腦垂體后葉素構(gòu)建大鼠冠心病模型,探究mito-KATP 開(kāi)放劑二氮嗪對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血管內(nèi)皮損傷的影響及作用機(jī)制,研究結(jié)果顯示,模型組血清TC、TG、LDL-C 水平高于對(duì)照組,HDL-C水平則較對(duì)照組降低,二氮嗪組血清TC、TG、LDL-C則低于模型組,HDL-C 水平則較高,說(shuō)明mito-KATP開(kāi)放劑二氮嗪可降低冠心病大鼠血脂指標(biāo)水平,提示二氮嗪具有一定的降血脂作用。
炎性反應(yīng)貫穿冠心病發(fā)生發(fā)展的全過(guò)程,有研究發(fā)現(xiàn),冠心病病人血清TNF-α、IL-1β、IL-6 等促炎因子水平較高[14]。炎性因子高表達(dá)不僅影響動(dòng)脈斑塊和血栓形成速度,還可增加血管通透性,因此,炎性細(xì)胞因子也被作為冠心病的治療靶點(diǎn)[15]。本研究觀察到,模型組血清TNF-α、IL-1β、IL-6 水平均明顯高于對(duì)照組,使用二氮嗪干預(yù)的冠心病大鼠血清炎性因子水平則明顯降低,且HE 染色觀察結(jié)果顯示,二氮嗪組大鼠心肌細(xì)胞炎性浸潤(rùn)狀態(tài)明顯緩解,細(xì)胞間質(zhì)水腫減輕,提示二氮嗪可緩解冠心病大鼠心肌炎癥狀。
二氮嗪又名氯甲苯噻,其心肌缺血保護(hù)作用主要與清除氧自由基、降低心肌耗氧、抑制心肌細(xì)胞凋亡和抑制鈣離子超載有關(guān)[16-17]。本研究發(fā)現(xiàn),模型組LVSP、+dp/dtmax、-dp/dtmax、CF 等心功能指標(biāo)水平明顯低于對(duì)照組,而二氮嗪組各項(xiàng)心功能指標(biāo)水平較模型組改善,提示二氮嗪對(duì)冠心病大鼠心功能具有明顯保護(hù)作用。作為一種血管活性肽,AngⅡ可參與介導(dǎo)內(nèi)皮損傷,在眾多心血管事件的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[18]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,高脂飲食誘發(fā)內(nèi)皮損傷大鼠等心血管疾病動(dòng)物血清內(nèi)源性ADMA 濃度顯著升高,并伴有不同程度血管內(nèi)皮舒張功能障礙,表明血清AngⅡ和內(nèi)源性ADMA 含量升高是心血管內(nèi)皮損傷的原因之一[19]。本實(shí)驗(yàn)探究血清AngⅡ、ADMA 表達(dá)發(fā)現(xiàn),模型組血清AngⅡ、ADMA 表達(dá)明顯升高,而二氮嗪組血清Ang Ⅱ、ADMA 表達(dá)則較模型組下調(diào),提示二氮嗪可改善冠心病大鼠血管內(nèi)皮功能障礙。
血管生長(zhǎng)因子FGF-2 和VEGF 是血管形成過(guò)程中的重要因子。FGF-2 主要通過(guò)激活蛋白酶原活化因子和血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌蛋白酶,分解血管基底膜,促進(jìn)細(xì)胞向細(xì)胞基質(zhì)遷移,誘導(dǎo)新血管管腔形成[20-21]。VEGF 是一種高度特異性的促血管生長(zhǎng)因子,主要與血管內(nèi)皮細(xì)胞的特異性增殖、分化有關(guān),在促進(jìn)新生血管生成、改善血管壁通透性、促進(jìn)受損血管內(nèi)皮修復(fù)中扮演著重要角色,是血管內(nèi)皮功能和側(cè)支循環(huán)建立的重要保障[22-23]。本研究結(jié)果顯示,冠心病模型大鼠心肌組織中FGF-2 和VEGF mRNA、蛋白表達(dá)均下調(diào),給予二氮嗪干預(yù)后冠心病大鼠心肌組織中FGF-2 和VEGF mRNA、蛋白表達(dá)量上調(diào),提示二氮嗪可升高冠心病大鼠心肌組織FGF-2 和VEGF 含量,從而減輕血管內(nèi)皮損傷。
綜上所述,mito-KATP 開(kāi)放劑二氮嗪能降低冠心病大鼠血清炎性因子表達(dá)和血脂代謝,改善大鼠心功能,減輕冠心病大鼠血管內(nèi)皮損傷,從而發(fā)揮心肌保護(hù)作用。