羅紅,王春花,趙玲璐,楊宇,陳世平,徐旖旎,楊紅宇,沈祥春#(.貴州醫(yī)科大學(xué)貴州省高等學(xué)校天然藥物藥理與成藥性評(píng)價(jià)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴陽 55005;.貴州醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,貴陽 55005)
·實(shí)驗(yàn)研究·
丹酚酸B抗心肌纖維化的機(jī)制研究Δ
羅紅1,2*,王春花1,趙玲璐1,楊宇1,陳世平1,徐旖旎1,楊紅宇2,沈祥春1#(1.貴州醫(yī)科大學(xué)貴州省高等學(xué)校天然藥物藥理與成藥性評(píng)價(jià)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴陽 550025;2.貴州醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,貴陽 550025)
目的:研究丹酚酸B(Sal B)對(duì)血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導(dǎo)的心肌成纖維細(xì)胞增殖、Ⅲ型膠原分泌及基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)、Smad2/3、Smad7蛋白表達(dá)的影響,探討其抗心肌纖維化的作用機(jī)制。方法:將細(xì)胞分為空白對(duì)照組(培養(yǎng)液)、AngⅡ模型組和Sal B低、中、高濃度組(12.5、25、50 μmol/L),用空白或含藥培養(yǎng)液培養(yǎng)細(xì)胞1 h后,除空白對(duì)照組外的其余各組均加入1 μmol/L的AngⅡ誘導(dǎo)細(xì)胞增殖,共同作用24 h。分別采用MTT法和蘇木精-伊紅染色法考察Sal B對(duì)細(xì)胞增殖的影響;采用Western blot法檢測Sal B對(duì)細(xì)胞Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3、Smad7蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果:與空白對(duì)照組比較,AngⅡ模型組細(xì)胞明顯增殖,Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3蛋白表達(dá)明顯增強(qiáng),Smad7蛋白表達(dá)明顯減弱,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與AngⅡ模型組比較,Sal B各濃度組細(xì)胞的增殖均受到抑制,Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3蛋白表達(dá)均減弱,Smad7蛋白表達(dá)均增強(qiáng),除Sal B低、中濃度組細(xì)胞Ⅲ型膠原與Sal B高濃度組細(xì)胞Smad2/3蛋白表達(dá)變化不顯著外,其余各指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論:Sal B抗心肌纖維化的作用可能與抑制心肌成纖維細(xì)胞的增殖,下調(diào)Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3蛋白表達(dá)和上調(diào)Smad7蛋白表達(dá)有關(guān)。
丹酚酸B;心肌成纖維細(xì)胞;Ⅲ型膠原;基質(zhì)金屬蛋白酶9;轉(zhuǎn)化生長因子β1信號(hào)通路
心肌纖維化所導(dǎo)致的心力衰竭、心律失常和心源性猝死等嚴(yán)重并發(fā)癥已逐漸成為心血管疾病死亡的主要原因。而心肌成纖維細(xì)胞是心肌纖維化的主要效應(yīng)細(xì)胞,當(dāng)心臟受到損傷時(shí),心肌成纖維細(xì)胞的數(shù)目增多,表型分化為肌成纖維細(xì)胞,肌成纖維細(xì)胞又通過分泌更多的Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白和上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的表達(dá)等方式抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解,使心肌膠原纖維成分不成比例地增多、排列紊亂,心肌間質(zhì)膠原合成和降解比例失調(diào),導(dǎo)致心室壁的僵硬度增加、心室壁的順應(yīng)性降低,從而嚴(yán)重影響心臟正常的生理功能[1]。丹酚酸B(Salvianolic acid B,Sal B)為丹參的主要水溶性成分,具有很強(qiáng)的抗氧化活性。本課題組前期研究表明,Sal B能顯著抑制轉(zhuǎn)化因子β1(Transforming growth factor β1,TGF-β1)誘導(dǎo)的心肌成纖維細(xì)胞的增殖[2-3],但目前對(duì)于其抗心肌纖維化的作用機(jī)制尚不清楚。因此,本研究主要從Sal B對(duì)血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導(dǎo)心肌成纖維細(xì)胞增殖活性,細(xì)胞Ⅲ型膠原、MMP-9蛋白表達(dá)以及TGF-β1信號(hào)通路這3個(gè)方面的影響來探索其抗心肌纖維化的作用及機(jī)制。
ELX800酶聯(lián)免疫檢測儀(美國GE公司);TDL-4ZB臺(tái)式自動(dòng)平衡離心機(jī)(湖南星科科學(xué)儀器有限公司);BS223S電子天平(北京賽多利斯儀器系列有限公司);XDS-1B倒置顯微鏡(重慶光電儀器有限公司);CFX凝膠成像系統(tǒng)儀、電泳儀、電泳槽(美國Bio-Rad公司)。
Sal B原料藥(上海阿拉丁試劑有限公司,批號(hào):46595,純度:>98%);AngⅡ(美國Sigma公司,批號(hào):1401558214,純度:>97%);SP免疫組化試劑盒(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司,批號(hào):PV-6002);聚丙烯酰胺凝膠電泳試劑盒、增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光試劑盒(上海碧云天生物技術(shù)公司,批號(hào):P0012AC-1、P0018A);兔源Ⅲ型膠原、Smad2/3多克隆抗體(美國ImmunoWay公司,批號(hào):B3201、B3201);兔源波形蛋白、MMP-9、Smad7多克隆抗體(武漢博士德有限公司,批號(hào):BM0135、2844710、12F81);山羊抗兔二抗(上海拜力生物科技有限公司,批號(hào):2000-0003);甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)多克隆抗體(英國Abcam公司,批號(hào):ab9485)。
清潔級(jí)SD大鼠10只,鼠齡1~3 d,♀♂不限,由貴州醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK-(黔)2012-001。
將大鼠用75%乙醇進(jìn)行皮膚消毒后,固定四肢,胸部向上,用75%乙醇分別消毒胸腹部皮膚,用虹膜剪剪開胸部皮膚及肋骨,暴露心臟;取下正在搏動(dòng)的心尖部份,磷酸鹽緩沖液(PBS)洗凈殘留血污,將組織放入含有青霉素和鏈霉素的PBS的安瓿小瓶中,轉(zhuǎn)入超凈臺(tái),用虹膜剪剪成大小約1 mm×1 mm×1 mm的碎塊,PBS洗3次;加入0.125%的胰酶,放入4℃冰箱進(jìn)行冷消化6 h,取出吸棄胰酶;再加入0.125%的胰酶后放入培養(yǎng)箱進(jìn)行熱消化5 min,重復(fù)4次,每次都收集消化的細(xì)胞懸液。終止消化后,以離心半徑為9.6 cm、1 000 r/min離心10 min,收集細(xì)胞沉淀。采用含20%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液重懸細(xì)胞,然后接種于細(xì)胞培養(yǎng)瓶中,90 min后進(jìn)行差速貼壁,以純化心肌成纖維細(xì)胞。
用3~5代的心肌成纖維細(xì)胞制備細(xì)胞爬片,然后以4%多聚甲醛固定,采用0.5%Triton X-100試劑破膜20 min;3%過氧化氫孵育,山羊血清封閉,依次用1∶200稀釋的兔源波形蛋白多克隆抗體、山羊抗兔二抗和辣根過氧化物酶孵育后,二氨基聯(lián)苯胺顯色至棕黃色;乙醇梯度脫水,二甲苯透明后,中性樹膠封片。顯微鏡下觀察并拍照,若胞漿染成棕黃色則判定為陽性;并于顯微鏡下進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù),計(jì)算陽性細(xì)胞率。
2.3.1 MTT法測定細(xì)胞增殖活性 將細(xì)胞接種于96孔板中,用DMEM培養(yǎng)液培養(yǎng)24 h后,棄原培養(yǎng)液,加入新鮮DMEM對(duì)細(xì)胞進(jìn)行同步12 h。將細(xì)胞分為AngⅡ模型組和Sal B低、中、高濃度組,并另設(shè)只加DMEM培養(yǎng)液不加藥物的空白對(duì)照組和只加培養(yǎng)液不加細(xì)胞的調(diào)零孔,每組設(shè)6個(gè)復(fù)孔。Sal B低、中、高濃度組細(xì)胞分別加入12.5、25、50 μmol/L的Sal B預(yù)處理1 h后,加入AngⅡ(終濃度為1 μmol/L);AngⅡ模型組細(xì)胞不加Sal B預(yù)處理,直接加入AngⅡ(終濃度為1 μmol/L)。培養(yǎng)24 h后,棄原培養(yǎng)液,用PBS洗細(xì)胞3次,每孔加入200 μL的二甲基亞砜(DMSO)和 20 μL的MTT溶液(5 mg/mL),繼續(xù)孵育4 h。終止培養(yǎng)后,小心吸棄上清液,每孔加入150 μL的DMSO,振蕩10 min,使結(jié)晶物充分溶解。在酶聯(lián)免疫檢測儀490 nm波長處測定各孔光密度(OD)值,以O(shè)D值的大小表示細(xì)胞的增殖活性。
2.3.2 蘇木精-伊紅(HE)染色觀察細(xì)胞增殖情況 制備細(xì)胞爬片,試驗(yàn)設(shè)置空白對(duì)照組、AngⅡ模型組和Sal B低、中、高濃度組。Sal B低、中、高濃度組加入12.5、25、50 μmol/L的Sal B預(yù)處理1 h后,加入AngⅡ(1 μmol/L);AngⅡ模型組細(xì)胞不加Sal B預(yù)處理,直接加入AngⅡ(1 μmol/L)誘導(dǎo)細(xì)胞增殖。作用24 h后,棄原培養(yǎng)液,用PBS洗細(xì)胞3次,然后加入4%多聚甲醛固定,蘇木精染色15~20 min,95%的乙醇潤洗5 s,伊紅染色20 min。鏡檢,著色滿意后拍照觀察細(xì)胞增殖情況。
將處于對(duì)數(shù)生長期的同一批細(xì)胞接種于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)24 h,按“2.3”項(xiàng)下方法分組和給藥處理。培養(yǎng)24 h后,棄培養(yǎng)上清液,用預(yù)冷的PBS漂洗細(xì)胞3次,加入裂解液和苯甲基磺酰氟裂解細(xì)胞并提取總蛋白。蛋白定量后,取總蛋白50 μg加入上樣緩沖液中煮沸3 min變性。聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白,然后轉(zhuǎn)至聚偏二氟乙烯膜上,3%牛血清白蛋白封閉后與兔源Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3、Smad7多克隆抗體(1∶200~1∶1 000)4℃孵育過夜,然后加入山羊抗兔二抗(1∶5 000)室溫孵育90 min。增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光液作用1 min后曝光,用Image Pro Plus 6.0圖像分析軟件對(duì)所有選擇的目標(biāo)條帶灰度值進(jìn)行分析,最后用內(nèi)參GAPDH對(duì)各目標(biāo)條帶進(jìn)行均一化處理,試驗(yàn)重復(fù)3次。
免疫化學(xué)染色后,光鏡下可見細(xì)胞呈梭形或多角形,細(xì)胞質(zhì)被染成棕黃色,呈陽性反應(yīng),符合成纖維細(xì)胞的染色特征,且其純度大于99%,結(jié)果見圖1。
圖1 心肌成纖維細(xì)胞的鑒定結(jié)果(×200)Fig 1 Identification results of cardiac fibroblasts( ×200)
3.2.1 MTT試驗(yàn)結(jié)果 與空白對(duì)照組比較,AngⅡ模型組細(xì)胞的OD值明顯升高(P<0.01),提示加入AngⅡ后可促進(jìn)細(xì)胞增殖;與AngⅡ模型組比較,Sal B低、中、高濃度組細(xì)胞的OD值均顯著降低(P<0.05或P<0.01),提示Sal B預(yù)處理可抑制AngⅡ誘導(dǎo)的心肌成纖維細(xì)胞的增殖??瞻讓?duì)照組、AngⅡ模型組和Sal B低、中、高濃度組細(xì)胞的OD值分別為0.49±0.03、0.64±0.04、0.55±0.01、0.54±0.01、0.51±0.04(n=6)。
3.2.2 HE染色結(jié)果 HE染色后,可見細(xì)胞的胞核被染成藍(lán)色或淡藍(lán)色,胞漿為淡紅色,細(xì)胞形態(tài)飽滿,細(xì)胞膜完整。與空白對(duì)照組比較,AngⅡ模型組細(xì)胞增生活躍,胞體稍微增大,數(shù)量明顯增多;與AngⅡ模型組比較,Sal B各濃度組細(xì)胞的數(shù)量明顯減少,結(jié)果見圖2。
圖2 各組細(xì)胞的HE染色觀察結(jié)果(×200)Fig 2 Results of HE staining of cells in each group( ×200)
與空白對(duì)照組比較,AngⅡ模型組細(xì)胞中Ⅲ型膠原、MMP-9和Smad2/3蛋白表達(dá)均顯著增強(qiáng)(P<0.05),Smad7蛋白表達(dá)顯著減弱(P<0.05);與AngⅡ模型組比較,Sal B低、中濃度組細(xì)胞中MMP-9、Smad2/3蛋白表達(dá)和Sal B高濃度組細(xì)胞中Ⅲ型膠原、MMP-9蛋白表達(dá)均顯著減弱(P<0.05),Sal B各濃度組細(xì)胞中Smad7蛋白表達(dá)均顯著增強(qiáng)(P<0.05)。蛋白電泳結(jié)果見圖3,測定結(jié)果見表1。
圖3 各組細(xì)胞中Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3、Smad7蛋白表達(dá)電泳圖Fig 3 Electrophoresis chart of protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3,Smad7 of cells in each group
表1 各組細(xì)胞Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3、Smad7蛋白表達(dá)測定結(jié)果(±s,n=3)Tab 1 Determination results of protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3,Smad7 of cells in each group(±s,n=3)
表1 各組細(xì)胞Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3、Smad7蛋白表達(dá)測定結(jié)果(±s,n=3)Tab 1 Determination results of protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3,Smad7 of cells in each group(±s,n=3)
注:與空白對(duì)照組比較,*P<0.05;與AngⅡ模型組比較,#P<0.05Note:vs.blank control group,*P<0.05;vs.AngⅡ model group,#P<0.05
組別空白對(duì)照組AngⅡ模型組Sal B低濃度組Sal B中濃度組Sal B高濃度組Smad7 1.00±0.00 0.44±0.01*0.52±0.22#0.95±0.01#1.40±0.04#濃度,μmol/L 1 12.5 25 50Ⅲ型膠原1.00±0.00 2.19±0.48*1.19±0.30 1.10±0.35 0.91±0.30#MMP-9 1.00±0.00 1.35±0.040*0.72±0.01#0.70±0.01#0.59±0.02#Smad2/3 1.00±0.00 1.70±0.16*0.42±0.01#0.76±0.15#1.69±0.28
心肌纖維化是各種心血管疾病發(fā)生發(fā)展中心臟組織的共同病理改變,心肌纖維化導(dǎo)致的并發(fā)癥已成為心血管疾病死亡的主要原因。心肌纖維化的發(fā)生發(fā)展都與心肌成纖維細(xì)胞增殖、過度分泌膠原及MMP有著十分緊密的聯(lián)系[3]。Sal B抗心肌纖維化的作用在一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已被證實(shí)[4],但是其對(duì)心肌成纖維細(xì)胞的作用目前報(bào)道較少。過度的膠原沉積是心肌纖維化最主要也是最重要的特點(diǎn),減少膠原蛋白的表達(dá)也是評(píng)價(jià)抗纖維化藥物最直觀的指標(biāo)之一[5]。本研究結(jié)果顯示,Sal B可以明顯減少細(xì)胞中Ⅲ型膠原的產(chǎn)生,從而發(fā)揮其抗心肌纖維化的作用。
MMP及其抑制劑維持著心臟組織中細(xì)胞外基質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡,當(dāng)MMP活性增高、MMP抑制劑活性降低時(shí),細(xì)胞外基質(zhì)降解減少,最終造成膠原的過度沉積[6]。因此,抑制MMP-9的活性可以改善心肌纖維化的程度。本研究結(jié)果顯示,低、中、高濃度的Sal B均可降低細(xì)胞中MMP-9蛋白的表達(dá)。
TGF-β1信號(hào)通路是目前已知的最強(qiáng)的促纖維化信號(hào)通路之一。該信號(hào)通路上調(diào)可以促進(jìn)心肌成纖維細(xì)胞增殖,并促進(jìn)其分化為心肌成纖維細(xì)胞,從而促進(jìn)膠原的合成、抑制膠原的降解,最終導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的積聚,并可介導(dǎo)炎癥因子白細(xì)胞介素6產(chǎn)生,促進(jìn)心肌纖維化的發(fā)展[7]。在TGF-β1信號(hào)通路中,TGF-β1受體主要是通過磷酸化Smads蛋白調(diào)節(jié)纖維化基因的表達(dá),促進(jìn)纖維化發(fā)展[8]。Smads蛋白可以分為3種,即受體調(diào)節(jié)Smads蛋白、共同介質(zhì)型Smads蛋白和抑制性Smads蛋白。Smad2/3是受體調(diào)節(jié)Smads蛋白,與受體結(jié)合后,可上調(diào)TGF-β1信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá);Smad7是抑制性Smads蛋白,可競爭性地結(jié)合TGF-β1受體,阻止受體調(diào)節(jié)Smads蛋白磷酸化,從而阻斷TGF-β1信號(hào)通路效應(yīng)[9]。本研究結(jié)果顯示,Sal B可以明顯下調(diào)Smad2/3蛋白的表達(dá)、上調(diào)Smad7的表達(dá),抑制心肌成纖維細(xì)胞的異常增殖,減少Ⅲ型膠原和MMP-9的表達(dá),從而發(fā)揮其抗心肌纖維化的作用。在本研究中,關(guān)于加入AngⅡ后細(xì)胞中Smad2/3、Smad7的變化規(guī)律與文獻(xiàn)[10]報(bào)道基本相符,但是加入Sal B后Smad2/3的變化趨勢卻是隨著Sal B濃度的增加而增強(qiáng)。筆者猜測可能由于低濃度是Sal B抑制細(xì)胞中Smad2/3蛋白表達(dá)的最佳濃度,在此濃度下Smad2/3蛋白的表達(dá)水平最低。關(guān)于Sal B抑制AngⅡ誘導(dǎo)細(xì)胞增殖后細(xì)胞中Smad2/3蛋白表達(dá)的變化規(guī)律還需要設(shè)計(jì)更多的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
綜上所述,Sal B抗心肌纖維化的作用機(jī)制可能與其抑制心肌成纖維細(xì)胞的增殖,下調(diào)細(xì)胞Ⅲ型膠原、MMP-9、Smad2/3蛋白的表達(dá)及上調(diào)Smad7蛋白的表達(dá)有關(guān),但其更多的作用機(jī)制有待進(jìn)一步證實(shí)。
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Study on the Mechanism of Anti-myocardial Fibrosis of Salvianolic Acid B
LUO Hong1,2,WANG Chunhua1,ZHAO Linglu1,YANG Yu1,CHEN Shiping1,XU Yini1,YANG Hongyu2,SHEN Xiangchun1(1.The High Educational Key Laboratory of Guizhou Province for Natural Medicinal Pharmacology and Druggability,Guizhou Medical University,Guiyang 550025,China;2.The Laboratory Animal Center of Guizhou Medical University,Guiyang 550025,China)
OBJECTIVE:To study the effects of salvianolic acid B(Sal B)on angiotensinⅡ(AngⅡ)-induced cardiac fibroblast proliferation,secretion of type Ⅲ collagen,protein expressions of matrix metalloproteinase 9(MMP-9),Smad2/3,Smad7,and explore its mechanism of anti-myocardial fibrosis.METHODS:Cells were divided into blank control group(culture medium)Ang Ⅱ model group,Sal B low-dose,medium-dose,high-dose groups(12.5,25,50 μmol/L).After cultured 1 h by blank or drug-containing culture,except for blank control group,cells in other groups were added 1 μmol/L Ang Ⅱ to induce proliferation.for 24 h.MTT method and hematoxylin-eosin staining method were adopted investigate the effect of Sal B on proliferation.Western blot method was adopted to detect the effects of Sal B on protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3,Smad7.RESULTS:Compared with blank control group,cells in AngⅡ model group were significantly proliferated,protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3 were obviously enhanced,protein expression of Smad7 was obviously weakened,with statistical significances(P<0.05).Compared with Ang Ⅱ model group,the cell proliferation in Sal B groups were inhibited,protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3 were weakened,while protein expression of Smad7 was enhanced.Except the pro-tein expression of typeⅢ collagen in Sal B low-dose and medium-dose groups,the protein expression of Smad2/3 in Sal B high-dose group did not change significantly,other indexes had statistical significances(P<0.05).CONCLUSIONS:The anti-myocardial fibrosis effect of Sal B may be associated with inhibiting the proliferation of cardiac fibroblasts,down-regulating protein expressions of typeⅢ collagen,MMP-9,Smad2/3 and up-regulating protein expression of Smad7.
Salvianolic acid B;Cardiac fibroblasts;TypeⅢ collagen;Matrix metalloproteinase 9;Transforming growth factor β1signaling pathway
R541
A
1001-0408(2017)28-3900-04
2017-02-23
2017-08-12)
(編輯:林 靜)
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81560588);貴州省科技合作計(jì)劃項(xiàng)目(No.黔科合LH字〔2016〕7356號(hào));貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目(No.黔科合JZ字〔2015〕2002號(hào));貴州省高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)項(xiàng)目(No.黔科合人才〔2015〕4029號(hào));貴州醫(yī)科大學(xué)2015年高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(No.201510660007)
*實(shí)驗(yàn)師,碩士。研究方向:心血管藥理學(xué)。電話:0851-86908928。E-mail:luohong1011@163.com
#通信作者:教授,博士生導(dǎo)師,博士。研究方向:心血管藥理學(xué)。電話:0851-88416149。E-mail:shenxiangchun@126.com
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.28.04