白 跳， 遲麗屹， 高宇勤， 胡小菁

(1西安市第九醫(yī)院老年病一科， 西安 710054； 2解放軍第四五一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科， 西安 710054；3西安市第九醫(yī)院心血管內(nèi)科， 西安 710054)

糖尿病與心力衰竭風(fēng)險增加有關(guān)，這類心臟疾病不依賴于高血壓和潛在的冠心病，稱為糖尿病心肌病[1]。糖尿病性心肌病的特征在于功能和結(jié)構(gòu)性心臟變化，包括心肌細胞凋亡和細胞外基質(zhì)蛋白的積聚[2]，其中心肌纖維化是糖尿病心肌病心臟變化最常見的機制[2-3]。慢性高血糖可增加炎癥相關(guān)細胞因子如轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)的水平，從而參與心肌纖維化的發(fā)展[4]。雖然慢性高血糖在糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病機制中起著重要作用，但是心肌纖維化的分子機制尚不清楚。

中藥提取物如葡萄制品中的多酚，最近因其對心肌的保護作用而引起相當大的關(guān)注[5]。其中，異鼠李素(分子式：C16H12O7)是一種從中藥中分離出的黃酮苷元，在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中可用于預(yù)防和治療多種疾病，已發(fā)現(xiàn)其具有抗氧化、抗炎癥、抗腫瘤等保護作用[6]。據(jù)報道，異鼠李素可以保護大鼠心室肌細胞免受缺血和再灌注損傷[7]。在Ⅱ型糖尿病大鼠模型中，異鼠李素能夠抑制腎臟氧化應(yīng)激并減少炎性介質(zhì)的產(chǎn)生[8]。同時已有文獻報道，異鼠李素可通過抑制TGF-β/Smad信號通路減輕肝臟纖維化和氧化應(yīng)激[9]。因此，本研究擬探討異鼠李素對糖尿病心肌病大鼠心肌纖維化和TGF-β/Smad信號通路的作用。

1 材料與方法

1.1動物與藥物雄性Wistar大鼠30只，體質(zhì)量約為170～210 g，由吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院動物實驗中心提供,異鼠李素由美國Sigma公司提供。

1.2主要試劑鏈脲佐菌素(STZ)(美國Sigma公司)，膠原蛋白Ⅰ(Collagen Ⅰ)和膠原蛋白Ⅲ(Collagen Ⅲ)抗體(美國Abcam公司)，β-actin抗體(美國Santa Cruz公司)，轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)和SMAD蛋白2/3(Smad 2/3)抗體(美國Cell Signaling Technology公司)，馬森(Masson)三色染色試劑盒(福州邁新生物技術(shù)開發(fā)公司)，超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、蛋白提取試劑盒和BCA蛋白濃度檢測試劑盒購自碧云天生物公司，丙二醛(MDA)試劑盒購自南京凱基公司。

1.3實驗分組及實驗方案雄性Wistar大鼠隨機分為對照組、糖尿病組和異鼠李素組，每組10只。參照文獻[10]建立大鼠糖尿病模型。整個實驗過程中，對照組大鼠予以普通飼料喂養(yǎng)，糖尿病組和異鼠李素組大鼠以高糖高脂飼料(含10%豬油、20%蔗糖，70%常規(guī)飼料)。喂養(yǎng)8 w后，糖尿病組和異鼠李素組大鼠腹腔單次注射溶于枸櫞酸鈉緩沖溶液鏈脲佐菌素(45 mg/kg)，對照組大鼠僅腹腔注入等量的枸櫞酸緩沖溶液。鏈脲佐菌素或單純枸櫞酸緩沖溶液腹腔注射后72 h于大鼠尾靜脈采血，采用Roche公司血糖檢測儀測量大鼠血糖濃度，判定大鼠空腹血糖濃度>11.6 mmol/L為糖尿病大鼠模型建立。此后，行4 w的藥物治療，異鼠李素組大鼠每日口飼生理鹽水溶解的異鼠李素(30 mg/kg)，糖尿病組和對照組每日口飼等體積生理鹽水。已有文獻報道異鼠李素(30 mg/kg)可有效抑制肝臟TGF-β/Smad信號通路從而減輕肝纖維化[9]，故參照該文獻,本研究采用異鼠李素(30 mg/kg)治療4 w,以觀察異鼠李素對糖尿病大鼠心肌纖維化的影響。

1.4血清生化指標檢測藥物治療結(jié)束后，以戊巴比妥鈉(50 mg/kg)過量麻醉處死大鼠并行下腔靜脈取血，檢測空腹血糖濃度并收集血清，使用酶法測得血清甘油三酯和總膽固醇的含量。

1.5Masson染色各組取5只大鼠，麻醉后打開胸腔,完整分離取出心臟，反復(fù)沖洗后將心臟組織置于4%多聚甲醛溶液中固定12 h，包埋為石蠟組織塊后切成厚度為5 μm的切片。參照Masson染色試制盒說明書行心臟Masson三色染色，觀察心肌組織中膠原纖維的含量。Masson染色后以95%酒精和二甲苯行充分脫水透明，封片后于光學(xué)顯微鏡下檢測。每個樣本隨機選擇5個鏡下低倍視野框(×100)，鏡下膠原纖維呈藍色，肌肉呈紅色。計算每個視野的心肌膠原纖維面積與心肌總面積比值，記為心肌纖維化面積比值。

1.6Westernblot蛋白分子檢測各組取5只大鼠，用于Western blot檢測和氧化應(yīng)激水平檢測。Western blot蛋白分子檢測時，稱取心肌組織約200 mg，剪碎后加入裂解液充分裂解，參考蛋白廠家說明書操作步驟提取心肌組織總蛋白。采用BCA法測定各樣本蛋白總含量后，用等量蛋白樣本行聚丙烯酰胺凝膠電泳并電轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上，并用5%脫脂牛奶封閉約30 min。用特定濃度一抗(抗Collagen Ⅰ抗體，1∶1 000；抗Collagen Ⅲ抗體，1∶750；抗TGF-β抗體，1∶1 000；抗Smad 2/3抗體，1∶1 000；抗β-actin抗體，1∶400)與PVDF膜4℃孵育過夜。加入HRP標記山羊抗兔或山羊抗小鼠二抗室溫下孵育2 h，行ECL顯色。

1.7氧化應(yīng)激水平檢測通過檢測超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量反應(yīng)心肌氧化應(yīng)激水平。取心肌組織約100 mg，與10倍重量的磷酸鹽緩沖液(50 mmol/L，pH 7.4)充分勻漿。收集的勻漿上清產(chǎn)物根據(jù)試劑盒廠家說明書以分光光度計法測定SOD和MDA值。

2 結(jié)果

2.1異鼠李素對大鼠代謝及生化指標的影響與對照組比較，糖尿病組大鼠體質(zhì)量減輕，但空腹血糖值和血清甘油三酯、總膽固醇含量明顯增加(P<0.05)。與糖尿病組比較，異鼠李素組大鼠出現(xiàn)體質(zhì)量增加，空腹血糖值和血清甘油三酯、總膽固醇含量下調(diào)(P<0.05)，見表1。

表1 異鼠李素對大鼠代謝及生化指標的影響

注：與對照組比較，*P<0.05； 與糖尿病組比較，△P<0.05。

2.2異鼠李素對心肌纖維化面積的影響與對照組比較，糖尿病組大鼠心肌纖維化面積比例明顯增加(P<0.05)，而糖尿病組、異鼠李素組大鼠心肌纖維化面積比例明顯下降(P<0.05)，見圖1、圖2。

圖1 異鼠李素對心肌纖維化面積的影響

注:n=5, 與對照組比較，*P<0.05; 與糖尿病組比較，△P<0.05。

對照組

糖尿病組

異鼠李素組

圖2對照組、糖尿病組、異鼠李素組的Masson染色病理結(jié)果

2.3異鼠李素對心肌CollagenⅠ和CollagenⅢ蛋白表達的影響與對照組比較，糖尿病組大鼠心肌Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達明顯增加(P<0.05)，與糖尿病組比較，異鼠李素組大鼠心肌Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達更低(P<0.05)，見圖3。

2.4異鼠李素對心肌TGF-β和Smad2/3蛋白表達水平的影響與對照組比較，糖尿病組大鼠心肌TGF-β和Smad 2/3蛋白表達明顯增加(P<0.05)，與糖尿病組比較，異鼠李素組大鼠心肌TGF-β和Smad 2/3蛋白表達水平較低(P<0.05)，見圖4。

圖3 異鼠李素對心肌Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達的影響

a： 心肌Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達結(jié)果統(tǒng)計圖(n=5, 與對照組比較，*P<0.05；與糖尿病組比較，△P<0.05)； b： 對照組、糖尿病組、異鼠李素組的Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達結(jié)果Western blot圖。

圖4 異鼠李素對心肌TGF-β和Smad 2/3蛋白表達水平的影響

a：心肌TGF-β和Smad 2/3蛋白表達結(jié)果統(tǒng)計圖(n=5, 與對照組比較，*P<0.05；與糖尿病組比較，△P<0.05)；b：對照組、糖尿病組、異鼠李素組的TGF-β和Smad 2/3蛋白表達結(jié)果Western blot圖。

2.5異鼠李素對大鼠心肌氧化應(yīng)激水平的影響與對照組比較，糖尿病組大鼠心肌MDA含量增加(P<0.05)，而SOD活性減少(P<0.05)，與糖尿病組比較，異鼠李素組大鼠心肌MDA含量減少(P<0.05)，而SOD活性增加(P<0.05)，見表2。

表2 異鼠李素對大鼠心肌氧化應(yīng)激水平的影響

注：與對照組比較，*P<0.05； 與糖尿病組比較，△P<0.05。

3 討論

糖尿病心肌病最重要的病理特征是高血糖誘導(dǎo)的細胞外基質(zhì)(主要是Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ)過量產(chǎn)生，從而改變心臟的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致心臟順應(yīng)性下降和心臟的收縮及舒張功能減退[11]。本研究采用高脂高糖飲食誘發(fā)胰島素抵抗并單次注射鏈脲佐菌素(STZ)導(dǎo)致胰腺β細胞的部分功能失調(diào)的方法構(gòu)建糖尿病心肌病大鼠動物模型[12]。該方法處理后大鼠出現(xiàn)了明顯的高糖血癥和高膽固醇血癥，心肌Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達增加，同時心肌Masson膠原染色發(fā)現(xiàn)糖尿病組大鼠心肌組織中出現(xiàn)膠原堆積，提示糖尿病大鼠心肌纖維化。

異鼠李素是一種從野生植物醋柳果實中提取出的黃酮苷元[6]。已有研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可通過抑制TGF-β/Smad信號通路減輕肝臟纖維化[9]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可減少糖尿病組大鼠心肌Collagen Ⅰ和Collagen Ⅲ蛋白表達，而心肌Masson染色發(fā)現(xiàn)異鼠李素組大鼠心肌纖維化面積明顯減少，說明異鼠李素可有效地緩解糖尿病大鼠的心肌纖維化。研究證實TGF-β/Smad信號通路與糖尿病心肌病中心肌纖維化的關(guān)鍵信號通路[13]。心肌TGF-β可在過量血糖影響下產(chǎn)生增多，促使心肌組織間質(zhì)中成纖維細胞激活，導(dǎo)致心肌纖維蛋白和膠原的合成。本研究結(jié)果顯示，異鼠李素組大鼠心肌TGF-β和Smad 2/3的蛋白表達水平較糖尿病組大鼠明顯降低，提示異鼠李素的抗心肌纖維化作用可能和其抑制TGF-β/Smad信號通路相關(guān)。

研究表明，糖尿病所導(dǎo)致的心肌纖維化與氧化應(yīng)激反應(yīng)密切相關(guān)[1, 14]。高血糖可使機體產(chǎn)生大量的活性氧物，從而導(dǎo)致正常心肌細胞造成氧化應(yīng)激損傷，并通過TGF-β等信號通路誘發(fā)細胞外基質(zhì)過量生成[15]。本研究檢測了心肌氧化應(yīng)激相關(guān)標記物SOD和MDA的含量，結(jié)果顯示糖尿病大鼠心肌抗氧化應(yīng)激物質(zhì)SOD活性下調(diào)而脂質(zhì)過氧化物MDA釋放量明顯上調(diào)。大量研究表明，異鼠李素具有明顯的抗氧化應(yīng)激作用。本研究結(jié)果表明，異鼠李素可明顯增加心肌SOD活性并減少MDA含量，提示異鼠李素對糖尿病大鼠心肌的保護作用可能與其抗氧化應(yīng)激效果有關(guān)。

綜上所述，本研究通過制備大鼠糖尿病心肌病模型，探討異鼠李素對糖尿病大鼠心肌纖維化的影響，結(jié)果表明異鼠李素可緩解糖尿病大鼠心肌膠原蛋白聚集和纖維化進程，其可能與其抗氧化應(yīng)激作用和抑制TGF-β/Smad信號通路相關(guān)。