謝亞芹,李浩,趙娟,孟凡星,崔海鵬,李瑞香
(1.承德醫(yī)學(xué)院 病理生理學(xué)教研室,河北 承德 067000;2.河北省承德市中心血站,河北 承德 067000)
近年來(lái)研究表明,瑞舒伐他汀除具有降脂作用之外,還可以通過(guò)改善血管內(nèi)皮功能,抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生,抵抗氧化應(yīng)激等方面發(fā)揮循環(huán)系統(tǒng)保護(hù)作用,降低心血管疾病的發(fā)病率及病死率[1-2]。然而瑞舒伐他汀在心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury, MIRI)中保護(hù)機(jī)制目前尚不明確。本研究通過(guò)觀察大鼠MIRI過(guò)程中缺血心肌組織細(xì)胞凋亡的變化,選擇瑞舒伐他汀作為保護(hù)劑,分析其對(duì)心肌細(xì)胞凋亡及相關(guān)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的影響,為臨床藥物應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
6周齡雄性Wistar大鼠30只,體重(290±20)g,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供,動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(京)-2016-0011,生產(chǎn)合格證:11400700127208。
瑞舒伐他汀鈣片(10 mg)購(gòu)自江蘇省無(wú)錫市阿斯利康制藥有限公司,脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記法(terminal-deoxynucleoitidyl transferase mediated dUTP nick end labeling, TUNEL)細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自美國(guó)羅氏(Roche)公司,B淋巴細(xì)胞瘤2基因(B-cell lymphoma-2, Bcl-2)、B淋巴細(xì)胞瘤2基因相關(guān)X蛋白(B-cell lymphoma-2 associated X protein, Bax)兔抗多克隆抗體均購(gòu)自北京博奧森生物技術(shù)有限公司,免疫組織化學(xué)(簡(jiǎn)稱免疫組化)染色試劑盒購(gòu)自北京中杉金橋生物技術(shù)公司,逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(reverse transcription polymerase chain reaction, RT-PCR)引物由上海生工生物工程技術(shù)公司合成。
1.2.1 動(dòng)物分組及給藥 將30只大鼠隨機(jī)分為3組:假手術(shù)組(Sham組)、心肌缺血再灌注組(MIRI組)、心肌缺血再灌注+瑞舒伐他汀組(MIRI+R組),每組10只。于造模前第7天開始,MIRI+R組給予瑞舒伐他汀5 mg/kg灌胃,同時(shí)Sham組及MIRI組給予同體積生理鹽水灌胃,均為每日1次。
1.2.2 復(fù)制大鼠MIRI模型 參照文獻(xiàn)[3-4]復(fù)制MIRI模型。大鼠采用2%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)腹腔注射麻醉,連接小動(dòng)物呼吸機(jī)進(jìn)行輔助通氣,調(diào)節(jié)呼吸機(jī)參數(shù):呼吸頻率70~80次/min,吸呼比1∶1.5,潮氣量5~6 ml/kg。沿胸骨左緣開胸,在左心耳下2~3 mm處將左冠狀動(dòng)脈前降支結(jié)扎,阻斷冠脈血流。血流阻斷成功的標(biāo)準(zhǔn):以缺血?jiǎng)用}遠(yuǎn)端心肌表現(xiàn)為蒼白,心電圖(采用BL-420多媒體生物信號(hào)記錄儀測(cè)量)呈現(xiàn)ST段上抬,QRS波幅增大,T波高聳或倒置作為血流阻斷成功的標(biāo)準(zhǔn)。冠脈血流阻斷30 min后,將結(jié)扎線剪開,進(jìn)行120 min的再灌注。Sham組只穿線不結(jié)扎。
1.2.3 血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)檢測(cè) 經(jīng)再灌注后由右頸總動(dòng)脈進(jìn)行逆行插管直至左心室,導(dǎo)管另一端接壓力換能器輸入BL-420多媒體生物信號(hào)記錄儀系統(tǒng),記錄左心室舒張末壓(left ventricular end diastolic pressure,LVEDP),左心室內(nèi)壓最大上升和下降速率(±dp/dtmax)等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
1.2.4 標(biāo)本制備 再灌注完成后快速留取左心室梗死部位標(biāo)本,放入4%多聚甲醛固定24 h,常規(guī)脫水、透明、浸蠟和包埋用于病理學(xué)檢測(cè);另取部分梗死部位心肌迅速投入液氮中保存,用于RT-PCR檢測(cè)。
1.2.5 TUNEL原位檢測(cè)細(xì)胞凋亡 將石蠟切片常規(guī)脫蠟至水處理后,按照試劑盒說(shuō)明書操作進(jìn)行染色。凋亡指數(shù)(apoptotic index, AI):以TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量與同一視野心肌細(xì)胞總數(shù)的比值作為左心室心肌細(xì)胞凋亡指數(shù)。
1.2.6 免疫組化檢測(cè)左心室心肌組織Bcl-2、Bax蛋白水平 Ⅰ抗(Bcl-2、Bax多克隆抗體),稀釋濃度均為1∶100。采用MiVnt圖像分析系統(tǒng)半定量分析對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,在200倍顯微鏡下以免疫陽(yáng)性產(chǎn)物面積與視野面積的比值表示該抗原的相對(duì)含量。
1.2.7 RT-PCR檢測(cè)Bcl-2和Bax mRNA水平 準(zhǔn)確稱取心肌組織100 mg,按Trizol說(shuō)明書提取組織總RNA,經(jīng)RNA濃度和純度測(cè)定后,進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄。按試劑盒說(shuō)明書操作。Bax引物序列:正向5'-TTTCATCCAGGATCGAGCAG-3',反向 5'-CAAAGT AGAAGAGGGCAACCAC-3';Bcl-2引物序列:正向5'-GACGAGAAGTGCTATTGGT-3',反向 5'-TCAGGCTGG AAGGAGAAGAT-3';β-肌動(dòng)蛋白(β-actin)引物序列:正向5'-GAGAGGGAAATCGTGCG-3',反向5'-CATCTGCTGGAAGGTGGACA-3'。Bax、Bcl-2、β-actin擴(kuò)增產(chǎn)物大小分別為263、205及452 bp。采用Quantity One-v4.6.2軟件進(jìn)行定量分析,以β-actin為內(nèi)參照,目的基因表達(dá)水平以其吸光度(A)與內(nèi)參照β-actin A的比值表示。
數(shù)據(jù)分析采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,比較用方差分析,兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
各組大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意 義(P<0.05);Sham 組 與 MIRI組 LVEDP、±dp/dtmax比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI組大鼠LVEDP水平升高、±dp/dtmax水平下降。
MRI組與MIRI+R組LVEDP、±dp/dtmax比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI+R組大鼠LVEDP水平降低、±dp/dtmax水平升高。見表1。
各組大鼠心肌細(xì)胞AI比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);Sham組與MIRI組AI比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI組心肌細(xì)胞凋亡增高;MRI組與MIRI+R組AI比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI+R組心肌細(xì)胞凋亡降低。見表1和圖1。
各組大鼠Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)及Bcl-2/Bax比值,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Sham組與MIRI組Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)及Bcl-2/Bax比值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI組Bax蛋白表達(dá)升高,Bcl-2蛋白表達(dá)及Bcl-2/Bax比值降低。
表1 各組大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)及AI比較 (n =10,±s)
表1 各組大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)及AI比較 (n =10,±s)
注:1)與Sham組比較,P <0.05;2)與MIRI組比較,P <0.05
組別 LVEDP/mmHg +dp/dtmax/(mmHg/s) -dp/dtmax/(mmHg/s) AI Sham 組 4.76±0.95 4 755.46±214.51 3 729.44±277.52 0.080±0.012 MIRI組 15.64±2.051) 3 806.86±161.971) 2 721.71±223.251) 0.366±0.0361)MIRI+R組 9.78±0.482) 4 300.93±247.392) 3 350.22±195.572) 0.243±0.0242)F值 49.736 15.181 14.121 90.628 P值 0.000 0.004 0.005 0.000
圖1 瑞舒伐他汀對(duì)MIRI大鼠心肌細(xì)胞凋亡的影響 (TUNEL×400)
MIRI組與MIRI+R組Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)及Bcl-2/Bax比值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI+R組Bax蛋白表達(dá)下降,Bcl-2蛋白表達(dá)及Bcl-2/Bax比值升高。見表2。
各組大鼠Bcl-2、Bax mRNA表達(dá)及Bcl-2/Bax比值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Sham組與MIRI組Bcl-2、Bax mRNA表達(dá)及Bcl-2/Bax比值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI組Bax mRNA表達(dá)升高,Bcl-2 mRNA表達(dá)及Bcl-2/Bax比值降低。
MIRI組與MIRI+R組Bcl-2、Bax mRNA表達(dá)及Bcl-2/Bax比值比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),MIRI+R組Bax mRNA表達(dá)下降,Bcl-2 mRNA表達(dá)及Bcl-2/Bax比值升高。見表3和圖2。
表2 各組大鼠左心室心肌組織Bcl-2和Bax蛋白表達(dá)(n =10,±s)
表2 各組大鼠左心室心肌組織Bcl-2和Bax蛋白表達(dá)(n =10,±s)
注:1)與Sham組比較,P <0.05;2)與MIRI組比較,P <0.05
組別 Bcl-2蛋白 Bax蛋白 Bcl-2/Bax Sham 組 0.085±0.011 0.025±0.006 3.492±0.323 MIRI組 0.034±0.0121) 0.088±0.0101) 0.394±0.1501)MIRI+R 組 0.065±0.0142) 0.059±0.0082) 1.101±0.1682)F值 12.683 45.265 152.936 P值 0.007 0.000 0.000
表3 各組大鼠左心室心肌組織Bcl-2、Bax mRNA表達(dá)(n =10,±s)
表3 各組大鼠左心室心肌組織Bcl-2、Bax mRNA表達(dá)(n =10,±s)
注:1)與Sham組比較,P <0.05;2)與MIRI組比較,P <0.05
組別 Bcl-2 mRNA Bax mRNA Bcl-2/Bax Sham 組 0.455±0.064 0.220±0.026 2.087±0.380 MIRI組 0.111±0.0191) 0.660±0.0791) 0.168±0.2381)MIRI+R組 0.228±0.0352) 0.450±0.0452) 0.511±0.1052)F值 81.456 80.178 100.502 P值 0.000 0.000 0.000
圖2 瑞舒伐他汀對(duì)MIRI大鼠心肌組織Bcl-2、Bax mRNA表達(dá)的影響
急性心肌梗死等缺血性心臟病目前在臨床主要采用的溶栓、介入以及搭橋手術(shù)等手段進(jìn)行治療,能夠盡快恢復(fù)缺血心肌的血流,減少心肌梗死范圍,然而研究發(fā)現(xiàn)心肌缺血再灌注后,伴隨著活性氧的產(chǎn)生、中性粒細(xì)胞被活化等改變,最終可導(dǎo)致炎癥的出現(xiàn)、心肌細(xì)胞的損傷甚至細(xì)胞凋亡的發(fā)生[5-6]。因此認(rèn)為心肌細(xì)胞凋亡與MIRI密切相關(guān),是MIRI過(guò)程當(dāng)中的標(biāo)志事件[7]。如何降低心肌凋亡細(xì)胞的數(shù)目,保護(hù)心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能,減小梗死周邊危險(xiǎn)區(qū)的面積已成為近年來(lái)心血管領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[8]。MIRI心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜,其過(guò)程需要多種凋亡相關(guān)基因共同調(diào)控得以完成,其中Bcl-2和Bax被認(rèn)為是一組重要的細(xì)胞凋亡調(diào)控基因[9]。Bax可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡,而Bcl-2則是抑制細(xì)胞凋亡的基因,凋亡細(xì)胞內(nèi)兩者的平衡狀態(tài)直接影響細(xì)胞凋亡的調(diào)控。因此,Bcl-2和Bax兩者在細(xì)胞中的含量和功能間的平衡是細(xì)胞在受到凋亡刺激后細(xì)胞死亡或存活的重要機(jī)制[10]。本研究中血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)顯示,MIRI組LVEDP水平增高,+dp/dtmax與-dp/dtmax則降低,表明心肌發(fā)生缺血再灌注過(guò)程中出現(xiàn)了心功能的惡化。TUNEL細(xì)胞凋亡檢測(cè)結(jié)果顯示,在MIRI組AI增高,并且凋亡相關(guān)基因Bax表達(dá)升高,Bcl-2表達(dá)及Bcl-2/Bax比值降低,提示在心肌細(xì)胞凋亡可能是造成MIRI的重要機(jī)制之一,且相關(guān)的凋亡基因Bcl-2、Bax參與了該凋亡的調(diào)控過(guò)程。
他汀類藥物作為應(yīng)用最為普遍的調(diào)脂藥物,已成為治療高脂血癥及防治動(dòng)脈粥樣硬化性疾病的基石。其作用機(jī)制主要通過(guò)與3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A(HMG-CoA)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合酶的活性部位從而阻礙HMG-CoA還原酶的作用,阻斷甲羥戊酸的代謝途徑,最終抑制甲羥戊酸的合成。目前發(fā)現(xiàn)他汀類藥物不僅具有降低血脂、改善動(dòng)脈粥樣硬化等作用,還可以發(fā)揮抗炎、改善血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能、抗氧化應(yīng)激、抑制心肌肥厚等多種功能[11]。研究發(fā)現(xiàn)瑞舒伐他汀可減輕MIRI過(guò)程中引起的心肌損傷,保護(hù)心室功能[12]。本研究結(jié)果顯示,給予瑞舒伐他汀預(yù)處理后,心肌缺血再灌注的大鼠心功能明顯好轉(zhuǎn),心肌細(xì)胞AI降低,促凋亡基因Bax mRNA表達(dá)降低,而抑凋亡基因Bcl-2 mRNA表達(dá)增加,提示瑞舒伐他汀對(duì)再灌注損傷心肌的保護(hù)作用,而對(duì)心肌細(xì)胞凋亡的抑制作用可能是其發(fā)揮作用的機(jī)制之一。然而MIRI的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜,其中涉及諸多信號(hào)傳導(dǎo)通路及內(nèi)源性、外源性因子,因此瑞舒伐他汀對(duì)于MIRI心肌的保護(hù)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。