摘要 目的:觀察天香丹(TXD)膠囊通過雌激素受體(ER)α介導(dǎo)的蛋白激酶B(AKT)/內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)通路對大鼠心肌缺血-再灌注損傷的改善作用,并探討其作用機(jī)制。方法:將70只SD雌性大鼠隨機(jī)分為正常對照組(Control組,10只)和去卵巢組(OVX組,60只),OVX組摘除雙側(cè)卵巢。將OVX組分為假手術(shù)組(Sham組)、模型組(MIRI組)及雌二醇組(OVX+MIRI-E2組,0.8 mg/kg)、OVX+MIRI-TXD高劑量組(0.6 g/kg)、OVX+MIRI-TXD中劑量組(0.4 g/kg)、OVX+MIRI-TXD低劑量組(0.2 g/kg),每組10只,連續(xù)灌胃給藥60 d。通過結(jié)扎心臟冠狀動脈左前降支30 min后再灌注60 min方法建立大鼠心肌缺血-再灌注損傷模型。記錄各組大鼠心臟血流動力學(xué)指標(biāo);蘇木精-伊紅(HE)染色觀察心肌組織形態(tài)學(xué)變化,微量法檢測大鼠血清乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、總抗氧化能力(T-AOC)、一氧化氮(NO)水平;酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測血清雌二醇水平;蛋白免疫印跡法(Western Blot)檢測心肌組織雌激素受體ERα、AKT蛋白磷酸化水平、eNOS磷酸化水平。結(jié)果:與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組及OVX+MIRI-TXD各劑量組大鼠心臟血流動力學(xué)指標(biāo)、心肌組織形態(tài)結(jié)構(gòu)改善,血清LDH、CK和MDA含量降低,NO、SOD和ERα蛋白含量升高,抗氧化能力、AKT和eNOS磷酸化水平增強(qiáng)(P<0.05)。結(jié)論:TXD膠囊預(yù)處理可減輕大鼠心肌缺血-再灌注損傷,其機(jī)制可能與激活ERα介導(dǎo)的AKT/eNOS信號通路、增加內(nèi)源性NO釋放、舒張血管、減輕心臟負(fù)荷和心肌需氧量、對心肌缺血的保護(hù)作用有關(guān)。
關(guān)鍵詞 心肌缺血再灌注;天香丹膠囊;蛋白激酶B/內(nèi)皮型一氧化氮合酶信號通路;大鼠;實驗研究
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2023.16.006
Experimental Study on Pretreatment with Tianxiangdan Capsule to Activate ERα-mediated AKT/eNOS Pathway to Alleviate Myocardial Ischemia-reperfusion Injury in Rats
JI Zhao, JIANG Lin, WANG Huimin, DUGUJIA Gaerma, YUE Yuanjia
The Fourth College of Clinical Medical,Xinjiang Medical University, Urumqi 830000, Xinjiang, China; State Key Laboratory of Pathogenesis, Prevention and Treatment of High Incidence Diseases in Central Asia, Urumqi 830000, Xinjiang, China
Corresponding Author JIANG Lin, E-mail: 1508238864@qq.com
Abstract Objective:To observe the ameliorative effect of Tianxiangdan(TXD) Capsule on myocardial ischemia-reperfusion injury in rats via estrogen receptor(ER)α-mediated protein kinase B(AKT)/endothelial-type nitric oxide synthase(eNOS) pathway,and to explore the mechanism of its action.Methods:Seventy SD female rats were randomly divided into Control group(n=10) and ovariectomized group(OVX group,n=60).Both ovaries were removed in OVX group.The rats of OVX group were divided into sham group,MIRI group,OVX+MIRI-E2 group(0.8 mg/kg),OVX+MIRI-TXD high-dose group(0.6 g/kg),OVX+MIRI-TXD medium-dose group(0.4 g/kg),OVX+MIRI-TXD low-dose group(0.2 g/kg),with 10 rats in each group,and the rats were gavaged for 60 d.The myocardial ischemia-reperfusion injury model was established by ligation of the left anterior descending coronary artery for 30 min and reperfusion for 60 min.Cardiac hemodynamic indexes of rats were recorded in each group.Morphological changes of myocardium were observed by hematoxylin-eosin(HE) staining.Lactate dehydrogenase(LDH),creatine kinase(CK),superoxide dismutase(SOD),malondialdehyde(MDA),total antioxidant capacity(T-AOC) and nitric oxide(NO) of serum were detected by microassay.The estradiol level in serum was measured by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA).The levels of myocardial tissue estrogen receptor ERα,AKT protein phosphorylation,and eNOS phosphorylation were measured by protein Western Blot.Results:Compared with OVX+MIRI group,cardiac hemodynamic indexes and myocardial tissue morphology were significantly improved in OVX+MIRI-E2 group and OVX+MIRI-TXD groups,the levels of LDH,CK and MDA in serum were significantly decreased,while the contents of NO,SOD,ERα protein content and phosphorylation of AKT and eNOS was significantly increased(P<0.05).Conclusion:TXD capsule pretreatment could alleviate myocardial ischemia-reperfusion injury in rats,and its mechanism might be related to the activation of estrogen receptor ERα-mediated AKT/eNOS signaling pathway,which increased the release of endogenous NO,vasodilation,reduced cardiac load and myocardial oxygen demand,and relieved myocardial ischemia.
Keywords myocardial ischemia reperfusion; Tianxiangdan Capsule; protein kinase B/endothelial-type nitric oxide synthase signaling pathway; rats; experimental study
冠狀動脈粥樣硬化、炎癥、栓塞等是導(dǎo)致心肌缺血的主要原因,長期心肌缺血導(dǎo)致心臟供氧降低,心肌細(xì)胞死亡。由心肌缺血引起的心絞痛、心肌梗死甚至猝死逐年增加,心肌缺血的預(yù)防和治療對心血管類疾病具有重要意義[1]。
中醫(yī)學(xué)將心肌缺血歸屬于“胸痹”,屬血瘀證范疇,主要是由上焦陽虛、陰邪上乘、邪正相搏所致,因此,治療原則是辛溫通陽、活血化瘀[2-4]。流行病學(xué)資料表明,絕經(jīng)后女性罹患冠心病風(fēng)險、腦血管疾病死亡率和全因死亡率更高,提示雌激素在心肌缺血-再灌注損傷(MIRI)中可能發(fā)揮有益作用。天香丹(TXD)膠囊是新疆維吾爾自治區(qū)中醫(yī)醫(yī)院多年使用的醫(yī)院制劑,由中藥丹參(Salvia miltiorrhiza Bge.)、降香(Dalbergia odorifera T.Chen)、紅景天(Rhodiola rosea L.)及新塔花(Ziziphora clinopodioides Juz.)組方而成,臨床實踐中治療心肌缺血療效顯著[5],現(xiàn)已完成臨床前研究,獲得中藥復(fù)方6類新藥臨床批件。相關(guān)研究表明,多條信號通路參與抗心肌缺血再灌注損傷,TXD膠囊是否對心肌缺血發(fā)揮保護(hù)作用及通過調(diào)控雌激素受體(ER)發(fā)揮作用尚未明確[6-7]。本研究觀察TXD膠囊通過ERα介導(dǎo)的蛋白激酶B(AKT)/內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)通路對大鼠心肌缺血-再灌注損傷的改善作用,并探討其作用機(jī)制,為TXD膠囊在臨床的應(yīng)用提供藥理學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
無特定病原體(SPF)級SD雌性大鼠,10周齡,體質(zhì)量(200±40)g,手術(shù)及飼養(yǎng),實驗動物及實驗環(huán)境由新疆醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心提供,許可證號:SCXK(新疆)20190003。
1.2 實驗藥品與試劑
TXD膠囊(由新疆醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院提供,批號:20190901);乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、一氧化氮(NO)試劑盒(北京Solabio科技有限公司,批號分別為:bC0685、bC1145、bC0025、bC0175、bC1476);總抗氧化能力(T-AOC)檢測試劑盒(南京建成生物工程研究所,批號:A015-3-1);17β-雌二醇(Sigma公司,批號:E8875-5G);ERα、AKT、磷酸化AKT(p-AKT)、eNOS、磷酸化eNOS(p-eNOS)、GAPDH抗體(proteintech公司,批號分別為21244-1、10176-2、28731-1、27120-1、28939-1、60004-1);大鼠雌二醇(E2)酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測試劑盒(上海優(yōu)選生物科技有限公司,批號:YX-E21147);高效RIPA組織/細(xì)胞快速裂解液(北京Solabio科技有限公司,批號:R0010);十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)制備試劑盒(北京Solabio科技有限公司,批號:P1200)。
1.3 實驗儀器
HX-300S動物呼吸機(jī)(成都泰盟軟件有限公司)、BL-420S生物機(jī)能實驗系統(tǒng)(成都泰盟軟件有限公司)、多樣品冷凍研磨儀(上海凈信實業(yè)發(fā)展有限公司)、低速多管離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)、垂直電泳儀(美國BIO-RAD公司)、倒置熒光顯微鏡(日本OLYMPUS公司)、Benchmark PLUS全波長酶標(biāo)儀(美國BIO-RAD公司)、Azure蛋白成像儀(美國Azure公司)。
1.4 實驗方法
1.4.1 動物分組、摘除卵巢及給藥
70只雌性SD大鼠,SPF級環(huán)境適應(yīng)7 d,分為正常對照組(Control組,10只)和去卵巢組(OVX組,60只),術(shù)前禁食12 h,腹腔注射1%戊巴比妥鈉溶液深度麻醉,摘除雙側(cè)卵巢后縫合。喂養(yǎng)7 d后,將OVX組分為假手術(shù)組(Sham組)、模型組(MIRI組)、E2組(OVX+MIRI-E2組,0.8 mg/kg,E2灌胃)、TXD膠囊高劑量組(OVX+MIRI-TXD高劑量組,0.6 g/kg,TXD灌胃)、TXD膠囊中劑量組(OVX+MIRI-TXD中劑量組,0.4 g/kg,TXD灌胃)、TXD膠囊低劑量組(OVX+MIRI-TXD低劑量組,0.2 g/kg,TXD灌胃),每組10只。Sham組和MIRI組雙蒸水灌胃60 d。造模過程中大鼠進(jìn)行了2次手術(shù)及60 d的飼養(yǎng),在此期間各組大鼠均有死亡,綜合最終各組大鼠只數(shù),統(tǒng)計樣本數(shù)為6只。
1.4.2 大鼠MIRI模型的建立
灌胃60 d的雌性SD大鼠,術(shù)前禁食12 h,不禁水,腹腔注射1%戊巴比妥鈉溶液深度麻醉,固定在大鼠手術(shù)臺上。頸部和胸部備皮消毒,氣管切開插管,連接呼吸機(jī)(頻率65次/min,潮氣量18mL,呼吸比為2∶1);四肢皮下插入針連接電極,連接BL-420S生物機(jī)能實驗系統(tǒng),記錄Ⅱ?qū)?lián)心電圖。左胸部第3肋間、第4肋骨間開胸,撕開心包膜,充分暴露心臟,可逆性結(jié)扎冠狀動脈左前降支,阻斷冠狀動脈血流,結(jié)扎30 min后,松開結(jié)扎線再灌注60 min,Sham組只穿線不結(jié)扎。結(jié)扎后心電圖ST段明顯抬高或心肌有明顯發(fā)白為缺血成功;松開結(jié)扎后,ST段回落為再灌注成功[8-9]。
1.4.3 血流動力學(xué)指標(biāo)
連接呼吸機(jī)后進(jìn)行頸動脈插管,記錄左室收縮壓(LVSP)、左室舒張末壓(LVEDP)及心率(HR)變化。
1.4.4 血清生化指標(biāo)
MIRI造模結(jié)束后取腹主動脈血液,以3 000 r/min離心15 min,取上清液,按試劑盒說明書,ELISA夾心法檢測血清E2含量;微量法檢測血清LDH、CK、SOD、MDA、T-AOC、NO含量。
1.4.5 蘇木精-伊紅(HE)染色觀察心肌組織病理損傷
取每組大鼠左心室,置入4%多聚甲醛溶液中固定48 h后,脫水,石蠟包埋、切片。HE染色:將切片分別置于二甲苯Ⅰ和二甲苯Ⅱ、梯度乙醇各5 min,自來水沖洗3 min;蘇木精、伊紅染色;乙醇濃度由低到高梯度脫水,二甲苯透明,中性樹脂封片,200倍光學(xué)顯微鏡觀察心肌組織病理學(xué)變化。
1.4.6 蛋白免疫印跡法(Western Blot)檢測心肌組織ERα、AKT、p-AKT、eNOS、p-eNOS蛋白表達(dá)
分離左室缺血區(qū)心肌組織約50 mg,置于冰箱冷凍后,剪碎,按照每20 mg組織加入200 μL裂解液的比例加入裂解液,加入2粒鋼珠,研磨心肌組織(60 Hz,60 s,3次),離心后分離上清液,測定蛋白濃度。蛋白上樣總量為50 μg,室溫下SDS-PAGE電泳分離60 min,將蛋白轉(zhuǎn)至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上,用5%脫脂牛奶室溫封閉2 h,分別采用ERα、AKT、p-AKT、eNOS、p-eNOS、GAPDH一抗4 ℃搖床上孵育過夜,用1×TBST洗滌3次,加入二抗,室溫孵育1 h,采用電化學(xué)發(fā)光(ELC)底物試劑盒,在蛋白成像儀上成像并采集。
1.5 統(tǒng)計學(xué)處理
采用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩組間比較采用t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2 結(jié) 果
2.1 TXD對OVX大鼠MIRI前后及給藥后血清E2含量的影響
與OVX前比較,各組大鼠OVX 7 d后血清E2含量均降低(P<0.05);與OVX 7 d后比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組大鼠血清E2含量升高(P<0.05);與MIRI組比較,各給藥組血清E2含量升高(P<0.05)。詳見圖1。
2.2 TXD對OVX+MIRI大鼠心電圖ST段的影響
OVX后的大鼠結(jié)扎冠狀動脈左前降支后與未結(jié)扎比較,心電圖ST段抬高。再灌注60 min后ST段均有不同程度回落。詳見圖2。
2.3 TXD對OVX+MIRI大鼠血流動力學(xué)的影響
與Sham組比較,MIRI組LVSP和HR下降,LVEDP升高(P<0.05);與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組LVSP和HR升高,LVEDP降低(P<0.05)。詳見表1。
2.4 TXD對OVX+MIRI大鼠血清心肌損傷指標(biāo)含量的影響
與Sham組比較,MIRI組血清LDH、CK含量升高(P<0.05);與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組大鼠血清LDH、CK含量降低(P<0.05)。詳見表2。
2.5 TXD對OVX+MIRI大鼠血清氧化應(yīng)激指標(biāo)及總抗氧化能力的影響
與Sham組比較,MIRI組大鼠血清SOD活性和T-AOC含量降低(P<0.05),MDA含量升高(P<0.05);與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組大鼠血清SOD活性和T-AOC含量升高(P<0.05),MDA含量降低(P<0.05)。詳見表3。
2.6 TXD對OVX+MIRI大鼠血清內(nèi)源性NO含量的影響
與Sham組比較,MIRI組大鼠血清內(nèi)源性NO含量降低(P<0.05);與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組大鼠血清內(nèi)源性NO含量升高(P<0.05)。詳見圖3。
2.7 TXD對OVX+MIRI大鼠心肌病理損傷的影響
與Sham組比較,MIRI組和OVX+MIRI-TXD低劑量組心肌細(xì)胞出現(xiàn)腫脹,細(xì)胞間質(zhì)水腫,界限模糊,大量交叉條紋;與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組心肌細(xì)胞排列紊亂和心肌損傷減輕。詳見圖4。
2.8 TXD對OVX+MIRI大鼠心肌細(xì)胞ERα蛋白表達(dá)水平的影響
與Sham組比較,MIRI組心肌細(xì)胞ERα蛋白水平降低(P<0.05);與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組大鼠心肌細(xì)胞ERα蛋白表達(dá)升高(P<0.05)。詳見圖5。
2.9 TXD對OVX+MIRI大鼠心肌細(xì)胞p-AKT及p-eNOS蛋白表達(dá)水平的影響
與Sham組比較,MIRI組心肌細(xì)胞p-AKT及p-eNOS蛋白表達(dá)水平降低(P<0.05);與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組及OVX+MIRI-TXD低劑量組大鼠心肌細(xì)胞p-AKT蛋白表達(dá)水平表達(dá)升高;與MIRI組比較,OVX+MIRI-E2組、OVX+MIRI-TXD高劑量組、OVX+MIRI-TXD中劑量組大鼠心肌細(xì)胞p-eNOS蛋白表達(dá)水平升高(P<0.05)。詳見圖6。
3 討 論
本研究摘除大鼠雙側(cè)卵巢,目的是降低大鼠機(jī)體產(chǎn)生的E2對ERα的激活作用,摘除卵巢后大鼠血清E2含量降低,表明大鼠摘除卵巢手術(shù)成功。心電圖ST段抬高可反映心肌損傷程度,結(jié)扎冠狀動脈左前降支后,ST段抬高,再灌注后ST段回落;心肌缺血發(fā)生后,心肌細(xì)胞線粒體、內(nèi)皮細(xì)胞膜受到損傷,使細(xì)胞膜通透性增高,細(xì)胞內(nèi)LDH、CK等心肌酶漏出入血[10-11],檢測到二者在血清中含量均增高。上述結(jié)果說明OVX+MIRI模型造模成功。建立去卵巢+心肌缺血-再灌注模型目的在于減少內(nèi)源性E2供給,凸顯TXD膠囊對ERα的作用。
血流動力學(xué)指標(biāo)LVSP、LVEDP和HR均可反映心臟功能是否正常,在心肌缺血再灌注過程中,實時采集血流動力學(xué)指標(biāo)LVSP、LVEDP和HR,結(jié)果表明TXD預(yù)處理可改善心肌缺血-再灌注心臟功能。本研究中,缺血30 min,再灌注60 min后,大鼠血清SOD、T-AOC含量降低,MDA含量升高。原因是氧自由基清除酶功能降低,導(dǎo)致氧自由基清除減少,總抗氧化能力降低,進(jìn)一步引起脂質(zhì)過氧化代謝物MDA增多[12],表明心肌缺血再灌注損傷誘導(dǎo)了心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng),而TXD預(yù)處理可提高SOD、T-AOC含量,降低MDA含量,提高機(jī)體總抗氧化能力。
大鼠發(fā)生心肌缺血再灌注后,過多的氧自由基,尤其是超氧陰離子與內(nèi)源性NO結(jié)合生成過氧亞硝酸鹽,降低血清內(nèi)源性NO含量[13-15],表明心肌缺血-再灌注損傷可降低血清內(nèi)源性NO含量,TXD預(yù)處理可提高內(nèi)源性NO含量,內(nèi)源性NO通過舒張血管平滑肌,降低血小板聚集、浸潤,改善冠狀動脈供血,發(fā)揮對心臟的保護(hù)作用。通過觀察心臟病理切片,發(fā)現(xiàn)TXD的預(yù)處理可減輕摘除卵巢大鼠心肌缺血-再灌注對心肌細(xì)胞損傷的程度,進(jìn)一步證實了TXD改善大鼠MIRI損傷作用的機(jī)制與提高機(jī)體抗氧化能力、產(chǎn)生內(nèi)源性NO有關(guān)。
為進(jìn)一步探討TXD膠囊抗心肌缺血再灌注損傷的分子機(jī)制,對ERα介導(dǎo)的AKT/eNOS信號通路進(jìn)行了分析,通過對相關(guān)蛋白進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示,MIRI組心肌細(xì)胞中ERα蛋白表達(dá)量降低,心肌缺血再灌注損傷后p-AKT和p-eNOS蛋白水平降低,TXD預(yù)處理可提高心肌缺血再灌注大鼠心肌組織ERα蛋白水平、p-AKT及p-eNOS蛋白表達(dá)水平。表明信號通路的激活主要依賴于激活ERα后p-AKT蛋白表達(dá)水平提高,活化的AKT可進(jìn)一步活化eNOS進(jìn)而誘導(dǎo)內(nèi)源性NO生成,發(fā)揮對心臟保護(hù)作用。
綜上所述,TXD膠囊對心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用機(jī)制可能通過提高機(jī)體總抗氧化能力及激活ERα介導(dǎo)的AKT/eNOS信號通路,增加內(nèi)源性NO合成,舒張血管,減輕心臟負(fù)荷和心肌需氧量,從而發(fā)揮對心肌細(xì)胞的保護(hù)作用。
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(收稿日期:2022-08-03)
(本文編輯薛妮)
基金項目 國家自然科學(xué)基金項目(No.81960699);省部共建中亞高發(fā)病成因與防治國家重點實驗室開放課題資助項目(No.SKL-HIDCA-2020-8)
作者單位 1.新疆醫(yī)科大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院(烏魯木齊" 830000);2.省部共建中亞高發(fā)病成因與防治國家重點實驗室(烏魯木齊" 830000);3.新疆中藥炮制研究重點實驗室(烏魯木齊" 830000)
通訊作者 姜林,E-mail:1508238864@qq.com
引用信息 吉釗,姜林,王慧敏,等.天香丹膠囊預(yù)處理激活ERα介導(dǎo)的AKT/eNOS通路減輕大鼠心肌缺血-再灌注損傷的實驗研究[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2023,21(16):2944-2950.