蘭繼平 張潔玉 童仁超李 娜李 緯李亞娟王崢濤楊 莉*
(1.上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究所, 中藥標(biāo)準(zhǔn)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海201203; 2.上海中醫(yī)藥大學(xué)交叉科學(xué)研究院, 上海201203)
高血壓(Hypertension) 是最常見的心血管疾病之一,它是以體循環(huán)動(dòng)脈壓增高為主要表現(xiàn),可伴有心、腦、腎等器官功能或器質(zhì)性損害的臨床綜合征,可導(dǎo)致腦卒中、冠心病等,在臨床上有高致殘率和高致死率的特點(diǎn)[1?2]。隨著社會(huì)工作頻率和生活節(jié)奏的加快,高血壓的發(fā)病率已在逐年上升。據(jù)報(bào)道,目前我國(guó)18 歲及以上成人高血壓患病率為25.2%[3]。目前臨床上用于治療高血壓的藥物有很多種,但都存在著局限性,長(zhǎng)期服藥甚至有著明顯的不良反應(yīng)[4]。而中藥因其成分的多樣性而具有的多環(huán)節(jié)、多途徑、多靶點(diǎn)的作用特點(diǎn)在治療高血壓方面受到越來(lái)越多人的關(guān)注[5]。
車前子為車前科車前屬植物車前Plantago asiaticaL.或平車前Plantago depressaWilld.的干燥成熟種子,有清熱利尿、滲濕通淋、明目祛痰等功效?,F(xiàn)代研究表明車前子具有治療高血壓、糖尿病和機(jī)體脂質(zhì)紊亂的作用[6]。本實(shí)驗(yàn)以車前子為研究對(duì)象,以原發(fā)性高血壓大鼠(Spontaneous Hy?pertension Rat,SHR) 為模型,探討車前子對(duì)SHR高血壓的作用,通過對(duì)腎素?血管緊張素?醛固酮系統(tǒng)(Renin?Angiotensin?Aldosterone System,RAAS)和血管相關(guān)功能的研究,探討其可能的降血壓途徑。
1.1 藥物與試劑 車前子藥材 (批號(hào)1212030642,產(chǎn)地江西) 購(gòu)自上??禈蛩帢I(yè)有限公司,由上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥所吳立宏副研究員鑒定為正品。福辛普利鈉片(國(guó)藥準(zhǔn)字H20023371)購(gòu)自中美上海施貴寶制藥有限公司生產(chǎn);氯化鎂(批號(hào)20140821)、碳酸氫鈉(批號(hào)201401201)、氯化鈣 (批號(hào) 201201025)、葡萄糖 (批號(hào)20160322)、95%乙醇,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)上?;瘜W(xué)試劑有限公司;水為自制蒸餾水。苯腎上腺素(Phe?nylephrine,PE,批號(hào)P6126)、乙酰膽堿(Acetyl?choline,ACH,批號(hào)A6625)、硝普鈉(Sodium ni?troprusside,SNP,批號(hào) SN?60Q91) 購(gòu)自美國(guó)Sigma 公司。腎素(Renin,批號(hào)EL160617)、血管緊張素Ⅱ (Angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ,批號(hào)EL161117)、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensin con?verting enzyme,ACE,批號(hào)EL170218)、醛固酮(Aldosterone,ALD,批號(hào)EL170618) 酶聯(lián)免疫試劑盒購(gòu)自廣州瑞博奧生物科技有限公司;內(nèi)皮素?1(Endothelin?1,ET?1,批號(hào)SBJ?R0140)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶 (Endothelial nitric oxide synthase,eNOS,批號(hào)SBJ?T0017) 酶聯(lián)免疫試劑盒購(gòu)自南京森貝伽生物科技有限公司。
1.2 儀器 ALC?NIBP 大鼠無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量分析系統(tǒng)(上海奧爾科特生物科技有限公司);BH2 型光學(xué)顯微鏡(日本奧林巴斯株式會(huì)社);ML740 型PowerLab/4SP 生物信號(hào)處理和分析系統(tǒng)(澳大利亞ADInstruments 公司);恒溫平滑肌浴槽為上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究所自制;744 型PH 計(jì)[瑞士Metrohm (萬(wàn)通) 公司];RH?KT/C 型磁力攪拌器[廣州愛卡儀器設(shè)備(IKA) 公司]。
1.3 動(dòng)物 8~12 周齡清潔級(jí)雄性SHR 和Wistar?Kyoto (WKY) 大鼠購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司,生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK (京)2016?006,飼養(yǎng)于上海南方模式生物中心清潔級(jí)屏障動(dòng)物房標(biāo)準(zhǔn)鼠籠,動(dòng)物進(jìn)食進(jìn)水不限,光照周期12 h/12 h,室溫22~23 ℃,相對(duì)濕度45%~50%。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程符合動(dòng)物倫理委員會(huì)的要求。
2.1 藥物制備 取車前子適量,加入10 倍量95%乙醇,熱回流提取2 h,提取3 次,合并提取液,50 ℃減壓回收溶劑,冷凍干燥得到車前子干燥浸膏。4 ℃密封保存,臨用時(shí)取適量浸膏制成0.13 g 生藥/mL溶液。陽(yáng)性藥溶液,取福辛普利鈉片2 粒(含福辛普利鈉,10 mg/片),研碎,溶于40 mL 蒸餾水中,得到質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL 福辛普利鈉溶液。
2.2 配置Krebs?Henseleit (K?H) 溶液 在磁力攪拌器下,2 L 雙蒸水中依次加入氯化鈉13.792 g、氯化鉀0.701 g、氯化鈣0.566 g、硫酸鎂0.284 g、磷酸二氫鉀0.321 g、碳酸氫鈉4.180 g、葡萄糖4.399 g (為避免形成難溶物使溶液渾濁,應(yīng)在上1個(gè)化合物完全溶解后再加下1 個(gè)化合物),充分?jǐn)嚢枞芙夂螅孟←}酸調(diào)節(jié)pH 至7.40 左右,即得。
2.3 配置氯化鉀溶液 在磁力攪拌下,在1 L 水中分別加入氯化鈉36.64 g、氯化鉀44.73 g、磷酸二氫鉀1.632 g、碳酸氫鈉21.004 g、充分溶解得到高濃度氯化鉀母液。取高濃度氯化鉀母液50 mL,氯化鈣0.184 g,氯化鎂0.122 g,葡萄糖1.0 g,加入到450 mL 純水中充分溶解搖勻,調(diào)節(jié)pH 到7.4,即得。
2.4 分組 選用8~12 周齡雄性SHR 24 只和WKY 大鼠8 只,適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d。利用大鼠無(wú)創(chuàng)血壓儀測(cè)量每只SHR 血壓,將SHR 隨機(jī)分為模型組、陽(yáng)性藥組(2.5 mg/kg)、車前子組(1.3 g 生藥/kg),WKY 大鼠作為正常組,每組8 只。各組大鼠按5 mL/kg 灌胃給藥,每日1 次,連續(xù)8 周,其中正常組和模型組給予相同體積蒸餾水。每2 周采用ALC?NIBP 大鼠無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量分析系統(tǒng)測(cè)定各組大鼠尾動(dòng)脈壓。動(dòng)物禁食不禁水8 h,腹腔注射20%烏拉坦麻醉(7 mL/kg),腹主動(dòng)脈收集血液,迅速分離主動(dòng)脈弓下約1 cm 處長(zhǎng)約1.2 cm 的胸主動(dòng)脈,置于K?H 液平皿中,待做后續(xù)處理。
2.5 動(dòng)脈血管環(huán)舒縮功能測(cè)定 大鼠離體動(dòng)脈血管環(huán)的制備,將置于4 ℃預(yù)冷、預(yù)氧飽和的K?H液中的動(dòng)脈條,在顯微鏡下小心清除血管表面多余組織后,每根動(dòng)脈剪約3 mm 長(zhǎng)的血管環(huán)2 根,將血管環(huán)置于盛有37 ℃恒溫K?H 液(4 mL) 中,并持續(xù)通入95%氧氣、5%二氧化碳的混合氣體的麥?zhǔn)显〔壑?,每個(gè)血管環(huán)用2 個(gè)L 型不銹鋼小鉤小心貫穿入血管環(huán)的腔管,一段固定在浴槽底端,另一端通過絲線連接張力換能器,張立的變化傳輸并計(jì)入在PowerLab/4SP 生物信號(hào)記錄分析系統(tǒng)。
動(dòng)脈血管環(huán)張力的測(cè)定,制備好的血管環(huán)固定在浴槽,給予2 g 張力(靜息張力) 并穩(wěn)定平衡60 min,每20 min 換1 次K?H 液。血管環(huán)張力穩(wěn)定之后,棄去K?H 液,加入已在37 ℃預(yù)熱的氯化鉀溶液,20 min 達(dá)到穩(wěn)定之后,記錄數(shù)據(jù),棄去氯化鉀溶液,重新?lián)Q上37 ℃預(yù)熱的K?H 液,血管舒張達(dá)到穩(wěn)定之后再次換上37 ℃預(yù)熱的氯化鉀溶液,血管收縮達(dá)到穩(wěn)定之后計(jì)入數(shù)據(jù),再次換上37 ℃預(yù)熱的K?H 液。穩(wěn)定之后,以累計(jì)濃度的PE (1×10-10、1×10-9、1×10-8、1×10-7、1×10-6、1×10-5mol/L) 作用于動(dòng)脈血管環(huán)上,每個(gè)濃度作用至平衡,大約時(shí)間為5 min,以最后1 次K?H 液的穩(wěn)定值為基準(zhǔn)值,記錄加入PE 穩(wěn)定時(shí)的數(shù)據(jù)。后棄去浴槽內(nèi)液體,用K?H 也重新平衡3 次,20 min/次。最后一次平衡之后,加入10-6mol/L 濃度的PE 刺激血管環(huán),使血管收縮達(dá)到最大幅度,再先后給予累計(jì)濃度的ACH (1×10-8、1×10-7、1×10-6、1×10-5mol/L) 作用于動(dòng)脈血管環(huán),引起血管舒張,每個(gè)濃度作用5 min。最后穩(wěn)定在最后1 個(gè)ACH 濃度時(shí)加入10 μL SNP,平衡時(shí)記錄數(shù)據(jù)。
以血管環(huán)在10-6mol/L 濃度PE 達(dá)到的最大收縮幅度和加入SNP 穩(wěn)定的舒張幅度之間的差值作為100%,將各濃度ACH 引起的舒張反應(yīng)與最大收縮幅度比較,計(jì)算出各自的舒張百分值,繪制量?效曲線。本實(shí)驗(yàn)在上海中醫(yī)藥大學(xué)穆拉德中心實(shí)驗(yàn)室完成。
2.6 檢測(cè)生化指標(biāo) 按酶聯(lián)免疫試劑盒所述方法分別測(cè)定并計(jì)算血清中Renin、ALD、ACE、AngⅡ、eNOS 和ET?1 的水平。
2.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用GraphPad Prism 7 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)以() 表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩組比較比較采用t檢驗(yàn)。以P≤0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3.1 車前子對(duì)SHR 血壓的影響 如表1 所示,除正常組外,模型組和各給藥組大鼠在給藥前血壓均大于160 mmHg;給藥2 周后,模型組血壓上升至(184.59±3.16) mmHg,與模型組比較,車前子組血壓下降(P<0.001);連續(xù)給藥8 周后,車前子組與模型組(187.83±1.15) mmHg 相比下降幅度達(dá)到20 mmHg 左右(P<0.01)。提示長(zhǎng)期服用車前子可維持收縮壓在較低的水平。
表1 各組給藥8 周大鼠收縮壓(mmHg,1 mmHg=0.133 kPa,, n=8)Tab.1 Systolic blood pressure of rats in each group after 8 weeks of administration in SHR (mmHg,1 mmHg =0.133 kPa,, n=8)
表1 各組給藥8 周大鼠收縮壓(mmHg,1 mmHg=0.133 kPa,, n=8)Tab.1 Systolic blood pressure of rats in each group after 8 weeks of administration in SHR (mmHg,1 mmHg =0.133 kPa,, n=8)
注:與正常組比較,##P<0.01;與模型組比較,**P<0.01。
3.2 血清中RAAS 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 如圖1 所示,與正常組比較,模型組中調(diào)控血壓升高相關(guān)指標(biāo)ALD、Renin、ACE、Ang Ⅱ水平增加(P<0.01)。給藥8 周后,與模型組比較,車前子組中大鼠血清ALD、Renin、ACE、Ang Ⅱ水平下降(P<0.05,P<0.01)。表明車前子可通過調(diào)控RAAS 的紊亂,進(jìn)而達(dá)到調(diào)控血壓的目的。
圖1 各組大鼠RAAS 的水平(n=8)Fig.1 Levels of RAAS in each group (n=8)
3.3 PE 作用于胸主動(dòng)脈血管環(huán)收縮率 SHR 胸主動(dòng)脈血管環(huán)收縮率比較,模型組收縮率在PE 濃度為1×10-8、1×10-7、1×10-6、1×10-5mol/L 時(shí)與正常組比較分別增強(qiáng)了438.0%、68.4%、32.6%和33.0%,均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,P<0.01),表明模型組SHR 的胸主動(dòng)脈的收縮明顯增強(qiáng)。與模型組比較,車前子組在PE 濃度為1×10-6、1×10-5mol/L 收縮率分別減小了17.8%、18.1% (P<0.01),表明車前子對(duì)這幾個(gè)濃度PE引起的血管收縮上有抑制作用(P<0.01)。結(jié)果見表2、圖2。
表2 各組大鼠在不同PE 濃度下的血管環(huán)收縮率(%,, n=8)Tab.2 Vascular ring contraction rate of rats in each group at different PE concentrations (%,, n=8)
表2 各組大鼠在不同PE 濃度下的血管環(huán)收縮率(%,, n=8)Tab.2 Vascular ring contraction rate of rats in each group at different PE concentrations (%,, n=8)
注:與正常組比較,#P<0.05,##P<0.01;與模型組比較,**P<0.01。
圖2 各組大鼠在不同PE 濃度下的血管環(huán)收縮率曲線(n=8)Fig.2 Vascular ring contraction rate curves of rats in each group at different PE concen?trations (n=8)
3.4 ACH 作用于胸主動(dòng)脈血管環(huán)舒張率 與正常組比較,模型組胸主動(dòng)脈血管環(huán)在1×10-8~1×10-5mol/L ACH 作用下,舒張率下降 (P<0.05,P<0.01),表明高血壓大鼠血管的舒張受到明顯的抑制。給藥之后,與模型組比較,車前子組胸主動(dòng)脈血管環(huán)在1×10-8、1×10-7、1×10-6mol/L ACH 作用下舒張率升高(P<0.05),表明車前子能顯著性的改善ACH 誘導(dǎo)的高血壓大鼠血管舒張受抑制的情況。結(jié)果見表3、圖3。
3.5 血清中eNOS 和ET?1 水平的測(cè)定 如圖4 所示,與正常組大鼠比較,模型組大鼠中eNOS 和ET?1 的水平分別上升了17.1%、24.0%,均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。給藥后,與模型組相比,車前子組中模型大鼠血清中的eNOS、ET?1 水平分別降低了11.1%、30.5%,均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。表明車前子可抑制SHR 中高表達(dá)eNOS、ET?1 水平,這可能是車前子能降低血壓的途徑之一。
表3 各組大鼠在不同ACH 濃度下的血管環(huán)舒張率(%,, n=8)Tab.3 Vascular ring relaxation rate in each group at different ACH concentrations (%,, n=8)
表3 各組大鼠在不同ACH 濃度下的血管環(huán)舒張率(%,, n=8)Tab.3 Vascular ring relaxation rate in each group at different ACH concentrations (%,, n=8)
注:與正常組比較,#P<0.05,##P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。
圖3 各組大鼠在不同ACH 濃度下的血管環(huán)舒張率曲線(n=8)Fig.3 Vascular ring relaxation rate curves of rats in each group at different ACH concentrations (n=8)
圖4 給藥后各組大鼠內(nèi)皮相關(guān)功能指標(biāo)水平(n=8)Fig.4 Levels of endothelial?related function indexes after administration (n=8)
RAAS 不僅在心血管系統(tǒng)的發(fā)育、血壓和血容量的調(diào)節(jié)、以及心血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的重塑方面起著重要作用,還與水鹽代謝有著密切的聯(lián)系,在人類高血壓形成中起著至關(guān)重要的作用[7]。腎素是由腎小球細(xì)胞合成和分泌的一種酸性蛋白酶,通過腎靜脈進(jìn)入血液循環(huán)后,刺激使血中由肝生成的血管緊張素原(屬α 球蛋白) 產(chǎn)生血管緊張素Ⅰ(AngI,10 肽),而Ang 在ACE 作用下變成AngⅡ(10 肽)[8]。AngⅡ是已知最強(qiáng)的縮血管活性物質(zhì)之一,可作用于血管平滑肌,使全身微動(dòng)脈收縮,動(dòng)脈血壓增高,另外AngⅡ促進(jìn)ALD 的分泌,激活RAAS,引起血壓升高[9]。AngⅡ不僅具有調(diào)節(jié)血管的收縮作用,并且和氧化應(yīng)激和炎癥因子息息相關(guān)[10]。在本實(shí)驗(yàn)中,車前子能顯著降低SHR Renin、ACE、AngⅡ和ALD 的水平,從而達(dá)到降壓的目的。
血管腔的大小由血管平滑肌的收縮狀態(tài)決定,所以血管平滑肌的緊張程度異常增大參與了血管性疾病的發(fā)生機(jī)制[11]。其中Ca2+和血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放的一系列,如NO、前列腺素、超極化因子,作為關(guān)鍵性因子影響著血管平滑肌的舒縮。其中Ca2+的影響主要源于它的內(nèi)流和外流。Ca2+的內(nèi)流主要通過平滑肌細(xì)胞的電壓依賴性Ca2+通道和受體操縱性Ca2+通道來(lái)完成的[12]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,給予藥物車前子之后,胸主動(dòng)脈在PE 的刺激下的收縮明顯得到了抑制,在ACH 的刺激下的舒張有明顯的促進(jìn)作用。結(jié)果表明車前子對(duì)于高血壓大鼠的血管舒縮功能有著改善作用,這可能是車前子降血壓作用的重要途徑之一。
另外,血管內(nèi)皮功能障礙在高血壓的發(fā)病及其所致的慢性并發(fā)癥中起重要作用。NO 和ET?1 之間復(fù)雜的相互作用可以促使血管內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生。ET?1 與血壓水平呈正相關(guān)外,與靶器官損害程度呈平行關(guān)系,因此,ET?1 在高血壓病及其并發(fā)癥的診斷和療效判定上有重大的意義。NO 是內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的具有可擴(kuò)散性、擴(kuò)張血管的一種物質(zhì),內(nèi)皮細(xì)胞釋放的NO 在生理狀態(tài)下可使內(nèi)皮下血管平滑肌細(xì)胞處于增殖靜止?fàn)顟B(tài)從而達(dá)到抗血管壁增殖的作用[13?14],因此對(duì)于血壓的調(diào)控同樣起著重要的作用。而給予藥物車前子之后,模型大鼠中ET?1 和eNOS 的水平顯著降低,表明調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能亦是車前子降血壓的重要途徑之一。
綜上所述,車前子對(duì)SHR 有著良好的降低血壓作用,其對(duì)SHR RAAS 中紊亂Renin、ACE、AngⅡ、ALD 水平,血管舒張和收縮功能障礙以及血管內(nèi)皮相關(guān)功能ET?1 和eNOS 紊亂的改善作用可能是降低血壓的重要途徑。