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        桃紅四物湯對肢體缺血-再灌注損傷大鼠骨骼肌 三磷酸肌醇受體表達(dá)的影響

        2021-05-20 12:40:20李武平李婕劉宗義易南黃思琦朱付平
        中國中醫(yī)藥信息雜志 2021年5期
        關(guān)鍵詞:腓腸肌桃紅四物湯

        李武平,李婕,劉宗義,易南,黃思琦,朱付平

        1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長沙 410007; 2.湖南中醫(yī)藥大學(xué),湖南 長沙 410208

        肢體缺血-再灌注損傷(limb ischemia-reperfusion injury,LIRI)是肢體缺血損傷和再灌注損傷的合稱,常繼發(fā)于動脈損傷、動脈栓塞、擠壓綜合征、斷肢再植、帶血管蒂組織移植等疾病。目前醫(yī)學(xué)界對缺血-再灌注損傷的防治研究仍主要集中在心、肝、腦、腎等重要臟器,對LIRI缺乏特異性治療,療效不穩(wěn)定,對LIRI的分子病理機制亦尚未完全闡明。Ca2+超載及炎癥反應(yīng)是內(nèi)臟重要器官缺血-再灌注損傷的重要病理機制。前期研究表明,活血化瘀類中藥可調(diào)節(jié)鈣調(diào)蛋白表達(dá),減少LIRI骨骼肌細(xì)胞的凋亡[1];同時研究發(fā)現(xiàn),適量桃紅四物湯(含0.075、0.15 g原藥材/mL)預(yù)處理對LIRI大鼠骨骼肌具有保護作用,且呈量效關(guān)系,而濃度過高(含0.3 g原藥材/mL)不僅未出現(xiàn)理想的量效關(guān)系,反而加重骨骼肌損傷[2];體外細(xì)胞實驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)損傷大鼠骨骼肌細(xì)胞,三磷酸肌醇受體(inositol triphosphate receptor,IP3R)表達(dá)顯著上調(diào),桃紅四物湯預(yù)處理通過調(diào)控Wnt/Ca2+信號通路中Wnt5a/IP3R途徑減輕腓腸肌成肌細(xì)胞損傷[3],其中IP3R作為一種化學(xué)門控的Ca2+釋放通道,其過度激活是誘發(fā)Ca2+超載,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的重要環(huán)節(jié)之一[4]?;诖?,本研究制備大鼠LIRI模型,以IP3R上游信號分子Wnt5a阻滯劑作為陽性對照,觀察桃紅四物湯對大鼠LIRI骨骼肌IP3R表達(dá)的影響,進(jìn)一步從Wnt5a/Ca2+信號通路角度探討大鼠LIRI骨骼肌損傷機制及桃紅四物湯的干預(yù)作用,為豐富LIRI的病理機制和防治方法提供實驗依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 動物

        SD雄性大鼠80只,SPF級,2月齡,體質(zhì)量(230±10)g,購于湖南斯萊克景達(dá)實驗動物有限公司,動物生產(chǎn)許可證號SCXK(湘)2016-0002,動物使用許可證號SYXK(湘)2019-0002。飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心無病原體設(shè)施,溫度20~25 ℃,相對濕度50%~70%,光照12 h,常規(guī)飼料喂養(yǎng),自由飲水。

        1.2 藥物

        桃紅四物湯(桃仁15 g,紅花15 g,熟地黃10 g,赤芍10 g,當(dāng)歸10 g,川芎10 g),湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院制劑科結(jié)合現(xiàn)代工藝加工制成藥液,規(guī)格250 mL/瓶,濃度0.15 g原藥材/mL,批號20160408;FZR5,20 μg/mL,美國Sigma公司,批號20160206。

        1.3 主要試劑與儀器

        DMEM培養(yǎng)基、胎牛血清(FBS)、0.25%胰蛋白酶-EDTA、抗IP3R抗體,艾博抗(上海)貿(mào)易有限公司,貨號ab108517;Trizol,愛普拜斯應(yīng)用生物系統(tǒng)貿(mào)易(上海)有限公司,批號15596-026;DAPI,美國Sigma公司,批號023K1826;Rever Tra Ace?qPCR RT試劑盒,東洋紡上海生物科技有限公司,批號FSQ101;SYBR?Premix Ex TaqTM(perfect real-time)試劑盒,大連寶生物工程公司,批號DRR420A。7500實時PCR擴增儀(美國ABI公司),GL16M臺式高速冷凍離心機(長沙科威實業(yè)),BD-180S雙門冷凍柜(青島海爾),NIS Elements F3.0軟件(日本尼康)。

        1.4 造模

        采用課題組前期造模方法[5],用塑料套管和市售橡皮筋阻斷SD大鼠右后肢血流4 h,制備缺血-再灌注損傷模型。正常組大鼠不阻斷血流。

        1.5 分組和給藥

        將80只實驗大鼠按隨機數(shù)字表分為正常組、模型組、桃紅四物湯組和阻滯劑組,每組20只。桃紅四物湯組于造模前3 d開始給予桃紅四物湯藥液灌胃,2次/d,造模前2 h再給藥1次,共7次,給藥劑量根據(jù)體質(zhì)量通過體表面積-劑量換算法計算得出,依據(jù)課題組前期動物實驗結(jié)果,桃紅四物湯中劑量(0.15 g原藥材/mL)為最佳藥效濃度[2],即每只大鼠每日給藥劑量為1 mL桃紅四物湯藥液+3 mL蒸餾水;阻滯劑組造模前2 h腹腔注射1 mL FZR5;正常組和模型組大鼠同時點給予等體積蒸餾水灌胃。

        1.6 取材

        在缺血-再灌注0、2、4、8 h 4個時間點,各組隨機選取5只大鼠,3%戊巴比妥鈉(1.5 mL/kg)腹腔注射麻醉,大鼠仰臥位固定在自制手術(shù)臺,沿右側(cè)后肢長軸方向依次切開皮膚、皮下組織、深筋膜,充分暴露腓腸肌肌腹組織,切取腓腸肌100 mg,冰鹽水迅速洗凈血液,濾紙吸干水分,剪刀切割剪碎后裝入凍存管,置于-70 ℃冰箱保存。根據(jù)前期實驗結(jié)果,HE染色、細(xì)胞凋亡及免疫組化檢測只選擇缺血-再灌注損傷后肢體損傷最嚴(yán)重的時點(8 h)進(jìn)行檢測。

        1.7 HE染色

        取大鼠部分腓腸肌組織,4%中性甲醛溶液固定,石蠟切片(厚4 μm),HE染色,切片均進(jìn)行常規(guī)組織學(xué)評價。

        1.8 DAPI熒光染色

        取大鼠部分腓腸肌組織,DAPI熒光染色,激光共聚焦顯微鏡觀察腓腸肌細(xì)胞凋亡,使用Image-Pro Plus version 6.0圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行分析,每個樣品取5個視野,計算凋亡指數(shù)(細(xì)胞核濃縮細(xì)胞數(shù)÷細(xì)胞總數(shù)×100%)。

        1.9 免疫組化檢測

        取大鼠腓腸肌組織,多聚甲醛固定,切片,3%過氧化氫處理,并與10%山羊血清預(yù)孵育,然后與抗IP3R(1∶100)抗體4 ℃孵育,用HRP標(biāo)記的IgG孵育樣品,DAB進(jìn)行顯色反應(yīng),顯微鏡下觀察顯色過程,使用NIS Elements F3.0軟件200倍光學(xué)顯微鏡下采集圖像,用Image Pro Plus versionv 6.0單盲法檢測陽性表達(dá)積分光密度(IOD值)。

        1.10 RT-PCR檢測

        采用Trizol法提取腓腸肌總RNA,取約100 mg腓腸肌組織,加入Trizol溶液,加Oligo(dT)181 μL、5×M-MLV buffer 4 μL、總RNA 2 μL、M-MLV 1 μL,補水至20 μL體系,按照反轉(zhuǎn)錄酶說明書進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,獲得cDNA。PCR反應(yīng)體系:SYBR?Premix Ex TaqTM(perfect real-time)試劑盒mix 10 μL,cDNA 1 μL,上下游引物各1 μL(引物序列見表1),補水至20 μL。PCR反應(yīng)條件:按照SYBR?Premix Ex TaqTM(perfect real-time)試劑盒說明進(jìn)行。采用相對定量PCR的方法,以GAPDH為內(nèi)參,測定靶基因相對表達(dá)量,采用2?ΔΔCt法計算mRNA的相對表達(dá)量。ΔCt=Ct目的基因-Ct內(nèi)參基因,ΔΔCt=ΔCt對照組-ΔCt樣品組。

        1.11 統(tǒng)計學(xué)方法

        采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。實驗數(shù)據(jù)以±s表示,采用獨立樣本t檢驗對建模前后數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,多重比較用方差分析,再進(jìn)行Fisher最小顯著性差異檢驗。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        表1 各基因PCR引物序列

        2 結(jié)果

        2.1 HE染色結(jié)果

        正常組腓腸肌纖維呈長索狀,肌纖維排列整齊,結(jié)構(gòu)清晰,肌漿豐富,每一肌纖維內(nèi)表面有多個緊密附著的細(xì)胞核,核大小、著色均勻,未見異常改變;模型組缺血-再灌注后肌纖維紊亂不規(guī)則,增厚、水腫,部分肌纖維完整,肌纖維間縫隙擴大,肌細(xì)胞破壞,明顯炎性浸潤;桃紅四物湯組和阻滯劑組肌纖維輕度破壞,細(xì)胞受損腫大,排列尚整齊,肌纖維間縫隙稍擴大,炎性浸潤不明顯,較模型組減輕。見圖1。

        圖1 各組大鼠腓腸肌形態(tài)(HE染色,×200)

        2.2 DAPI熒光染色結(jié)果

        正常組細(xì)胞核呈圓形或橢圓形狀,核形完整,染色均勻;除正常組外,其余各組均可見凋亡小體,即核碎裂成大小不等的圓形小體,被細(xì)胞膜包繞,細(xì)胞核邊緣不規(guī)則,細(xì)胞凋亡率明顯高于正常組(P<0.05),桃紅四物湯組、阻滯劑組細(xì)胞著色較重,核出現(xiàn)濃縮、呈新月形聚集于核膜一邊,但細(xì)胞凋亡率明顯低于模型組(P<0.05),桃紅四物湯細(xì)胞凋亡率明顯低于阻滯劑組(P<0.05)。見圖2、圖3。

        2.3 桃紅四物湯對模型大鼠腓腸肌三磷酸肌醇受體蛋白表達(dá)的影響

        與正常組比較,模型組大鼠腓腸肌IP3R蛋白表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.05);與模型組比較,桃紅四物湯組、阻滯劑組大鼠腓腸肌IP3R蛋白表達(dá)顯著下調(diào)(P<0.05),桃紅四物湯組與阻滯劑組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見圖4、圖5。

        2.4 桃紅四物湯對模型大鼠腓腸肌三磷酸肌醇受體mRNA表達(dá)的影響

        與正常組比較,模型組大鼠各時點腓腸肌IP3R mRNA表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.05);與模型組比較,桃紅四物湯組、阻滯劑組大鼠再灌注0、2、4、8 h腓腸肌IP3R mRNA表達(dá)顯著下調(diào)(P<0.05),不同再灌注時間點差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

        圖2 各組大鼠腓腸肌細(xì)胞核形態(tài)(DAPI熒光染色,×200)

        圖3 各組大鼠腓腸肌細(xì)胞凋亡率比較(±s,每組5只)

        圖4 各組大鼠腓腸肌IP3R蛋白陽性表達(dá)(免疫組化染色,×200)

        圖5 各組大鼠腓腸肌IP3R蛋白陽性表達(dá)比較(±s,每組5只)

        表2 各組大鼠不同時間點腓腸肌IP3R mRNA表達(dá)比較(±s)

        表2 各組大鼠不同時間點腓腸肌IP3R mRNA表達(dá)比較(±s)

        注:與正常組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05

        組別 只數(shù) 0 h 2 h 4 h 8 h 正常組 20 31.37±0.13 31.37±0.13 31.37±0.13 31.37±0.13模型組 20 57.23±1.71*58.43±1.23* 62.16±0.73*59.74±1.75*桃紅四物湯組 20 40.83±0.65#44.40±1.51# 48.60±0.93#46.20±0.84#阻滯劑組 20 40.72±1.59#44.20±1.07# 48.90±1.14#46.58±1.04#

        3 討論

        LIRI對骨骼肌的影響是毀滅性的,生理解剖學(xué)研究表明,缺血3 h后即出現(xiàn)不可逆的肌細(xì)胞損傷,6 h時幾乎完全消失[6-7]。目前較為一致的觀點認(rèn)為,LIRI可通過能量代謝障礙、氧應(yīng)激和Ca2+超載導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞凋亡,其中Ca2+是介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的重要第二信使[8-11];骨骼肌細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+主要存在于肌漿網(wǎng)中,有IP3敏感和IP3不敏感兩類鈣池,分別由IP3R系統(tǒng)和蘭尼啶受體系統(tǒng)控制,Wnt/Ca2+通路是一種Ca2+調(diào)節(jié)信號網(wǎng)絡(luò),該通路激活可上調(diào)IP3R的表達(dá),從而誘導(dǎo)細(xì)胞Ca2+超載。

        研究表明,桃紅四物湯及其組方藥物在缺血-再灌注損傷性疾病中治療效果顯著。紅花提取物可通過調(diào)節(jié)Bax和Bcl-2基因表達(dá)起到對抗缺血-再灌注損傷時細(xì)胞凋亡的作用[12]。川芎有效成分川芎嗪在多個內(nèi)臟器官的缺血-再灌注損傷中具有保護作用[13-14]。桃紅四物湯可降低肢體缺血-再灌注損傷模型大鼠血清丙二醛含量,提高超氧化物歧化酶活性,減少氧自由基產(chǎn)生,減輕過氧化損傷[2]。桃紅四物湯可抑制腦缺血-再灌注損傷后大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元Caspase-3和p53的表達(dá),從而減輕腦細(xì)胞凋亡[15],在腎臟缺血-再灌注損傷方面,桃紅四物湯通過抗氧化作用改善缺血-再灌注大鼠腎臟功能[16]。

        本研究結(jié)果顯示,桃紅四物湯組、阻滯劑組細(xì)胞凋亡率和熒光強度明顯低于模型組,提示阻滯劑、桃紅四物湯預(yù)處理可減少細(xì)胞凋亡,從而達(dá)到減輕LIRI作用。RT-PCR和免疫組化結(jié)果顯示,與正常組比較,模型組IP3R蛋白和mRNA表達(dá)均上調(diào),鑒于骨骼肌IP3R的化學(xué)門控Ca2+釋放通道屬性,該受體過度激活可誘導(dǎo)Ca2+超載從而開啟細(xì)胞凋亡[17],表明IP3R是LIRI中的關(guān)鍵蛋白;與模型組比較,阻滯劑組IP3R蛋白和mRNA表達(dá)均下調(diào),表明IP3R是Wnt5a/Ca2+信號通路的下游分子,阻斷該通路可調(diào)節(jié)IP3R表達(dá);與模型組比較,桃紅四物湯組IP3R蛋白和mRNA表達(dá)均下調(diào),表明桃紅四物湯預(yù)處理后可下調(diào)IP3R的表達(dá)而減輕LIRI,鑒于桃紅四物湯組和阻滯劑組IP3R表達(dá)差異無統(tǒng)計學(xué)意義,表明桃紅四物湯可通過調(diào)控Wnt5a/Ca2+信號途徑下調(diào)IP3R的表達(dá)從而起到減輕LIRI作用,與本課題組體外實驗研究結(jié)果一致[2]。這為LIRI骨骼肌細(xì)胞損傷的分子機制和桃紅四物湯的防治作用提供了實驗證據(jù)。本研究桃紅四物湯組細(xì)胞凋亡率低于阻滯劑組,鑒于中藥多環(huán)節(jié)、多途徑、多靶點效應(yīng),以及G蛋白偶聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的復(fù)雜性,同一配體可通過不同Wnt受體途徑激活多條信號通路發(fā)揮不同效應(yīng),不同配體也可作用于同一受體發(fā)揮相同效應(yīng),各通路之間存在相互作用,最終形成復(fù)雜的Wnt蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò),Wnt5a是眾多Wnt家族中的一員,桃紅四物湯在Wnt5a/Ca2+信號通路中的具體作用靶點及是否還有其他信號途徑介導(dǎo)LIRI,尚需今后進(jìn)一步研究。

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