伍啟華 蔡海榮 趙 帥 劉淑玲 張為章 陳伯鈞,,3,4 曾 靖,3,4△
(1.廣州中醫(yī)藥大學,廣東 廣州 510004;2.廣州中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院,廣東 廣州 510120;3.廣東省中醫(yī)急癥研究重點實驗室,廣東 廣州 510102;4.廣州中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院中醫(yī)藥防治心血管急癥臨床研究團隊,廣東 廣州 510006)
急性心肌梗死是冠狀動脈堵塞導致心肌缺血缺氧,引起心肌細胞大量壞死、凋亡的疾病。心肌梗死由于神經(jīng)內分泌因子分泌而導致心室重構,進而引起心臟收縮和舒張功能的改變,最終進展為慢性心力衰竭[1]。心力衰竭是各種心血管疾病的終末期,5年病死率高達52.6%[2],已經(jīng)超越腫瘤。據(jù)統(tǒng)計,我國目前現(xiàn)有冠心病患者1 100萬,心力衰竭患者890萬[3],心肌梗死已經(jīng)成為心力衰竭最主要的原因,而心力衰竭是心肌梗死患者死亡的主要原因。心室重構是指心肌細胞凋亡、壞死、自噬、增生,繼發(fā)細胞外基質改變,最終引起心肌纖維化。因此,有效治療心室重構對改善心肌梗死患者的預后具有重要的意義。
氧化應激是心室重構的重要啟動基質,還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶(NOX)主要存在于心肌組織中,心肌梗死后心肌細胞凋亡、壞死可以促進NOX表達上升,進而導致活性氧(ROS)分泌增加、堆積,產(chǎn)生細胞毒性,引起心室重構[4-5]。LXRα是配體依賴性的核受體超家族成員,在膽固醇轉運、動脈粥樣硬化、心肌肥厚、心肌纖維化等方面具有重要的作用[6]。本課題組前期基礎研究表明,腦心通膠囊可以減少心肌梗死面積和改善心功能[7-9],但是對心梗后心室重構的作用尚未明確。因此,本研究復制了大鼠心肌梗死后心室重構模型,給予腦心通膠囊干預,觀察腦心通膠囊對心梗后心室重構的改善并初步探討其機制。
1.1 實驗動物 SPF級SD雄性大鼠40只,5~6周齡,體質量(200±10)g,購自廣東省醫(yī)學實驗動物中心,許可證號:SCXK(粵)2018-0002。飼養(yǎng)于廣州中醫(yī)藥大學實驗動物中心,飼養(yǎng)環(huán)境:光照和黑暗每天各12 h,溫度19~27℃,濕度50%~70%,通風換氣每8~12小時1次。
1.2 藥物與試劑 1)藥品:腦心通膠囊[規(guī)格:0.4 g/粒,陜西步長制藥有限公司,國藥準字Z20025001],阿托伐他汀鈣片(規(guī)格:10 mg/粒,輝瑞制藥有限公司,國藥準字J20171062)。2)試劑:Masson染液套裝(武漢純度生物科技有限公司,貨號DC389);Trizo(lMRC,貨號Invitrogen);M-MLV Reverse Transcriptase(Promega,貨號M3682);GoTaq(R)qPCR Master Mix(Promega,貨號A6100);中性樹膠(北京凱瑞基生物科技有限公司,貨號87226);蘇木素染液(廣州威佳科技有限公司,貨號G1080)。
1.3 實驗儀器 動物呼吸機(南京卡爾文生物科技有限公司);成像系統(tǒng)[徠卡顯微系統(tǒng)(上海)貿易公司];倒置熒光顯微鏡[徠卡顯微系統(tǒng)(上海)貿易公司];紫外可見分光光度計(武漢純度生物科技有限公司);紫外透射分析儀(太倉市華利達實驗設備有限公司);基因擴增儀(Hema);Real-time Quantitative PCR(Bio-Rad)。
1.4 模型制備 大鼠經(jīng)2.5%阿佛丁腹腔注射麻醉后固定于手術臺上,胸腹部和頸部備皮。碘伏消毒頸部皮膚后沿頸部中線剪開皮膚,分離肌肉和甲狀腺,暴露氣管,將氣管導管插入大鼠氣管中,調整呼吸機頻率、潮氣量、呼吸比等。然后用碘伏消毒胸部皮膚,橫向剪開大鼠左側乳頭下方2 cm處的皮膚,分離肌肉至胸膜,剪開胸膜,暴露心臟,胸腔內放置棉球固定心臟。尋找左心耳后確定冠狀動脈左前降支的位置,用5-0縫合線縫扎左前降支,結扎后可見左心室變白,室壁運動減弱。關閉胸腔,注射器抽吸胸腔積液和積氣,逐層縫合肌肉和皮膚。斷開呼吸機,縫合頸部皮膚。假手術組只開胸不結扎冠狀動脈左前降支。1周后行Doppler超聲檢測,若左心室射血分數(shù)(EF)<40%則判定為心肌梗死后心室重構模型構建成功。
1.5 分組和給藥 將心肌梗死后心室重構模型構建成功大鼠隨機分為模型組、腦心通組、他汀組。按照《藥理實驗方法學》[10]計算大鼠藥物劑量,他汀組給予阿托伐他汀鈣片20 mg(/kg·d)灌胃,腦心通組給予腦心通膠囊378 mg(/kg·d)灌胃,模型組和假手術組給予等體積的生理鹽水灌胃,灌胃時間為4周。
1.6 指標檢測 1)心臟超聲檢測:在灌胃4周結束后,采用Doppler超聲檢測大鼠的心功能,包括左室舒張末期內徑(LVDd)、左室收縮末期內徑(LVDs)、左室射血分數(shù)(LVEF)、短軸收縮率(FS)、每搏輸出量(SV)、心排血量(CO)。2)QPCR檢測心肌組織LXRα mRNA、NOX mRNA、COLⅠmRNA、COLⅢ mRNA的表達:心臟超聲檢測結束后,大鼠腹腔注射麻醉劑,剪開胸腔,剪取心臟組織,保存于-80℃冰箱。檢測時提取心室總RNA,逆轉錄合成cDNA,以GAPDH為內參,進行QPCR擴增試驗,檢測各因子mRNA表達水平。引物序列采用Primer Express5.0設計,引物序列如下。LXRα上游引物:TGATGTTCCCACGGATGCTA,下游引物:GCCAACACAGAGGACACGG;NOX2上游引物:CAGGA TGGAGGTGGGACAA,下游引物:GTCGCCAACAATG CGGATA;COI上游引物:GCCCAGTTTGGTATCAAA GGT,下游引物:AAAAGGAACATTTGCTGGTCT;COⅢ上游引物:GCCTCCCAGAACATTACATACC,下游引物:CCAGTGTGTTTAGTGCAGCCAT。QPCR擴增試驗結束后,檢測各樣本的Ct值,然后計算相對表達量。3)ROS檢測:采用 DCFH-DA(2,7-Dichlorofuorescin Diacetate)探針檢測心肌組織ROS的相對熒光度。4)HE染色:剪取心臟組織用甲醛固定后,脫水機脫水,石蠟包埋,切片機切片,烘箱內烤片,脫蠟,蘇木素和伊紅染色,脫水封片,置于顯微鏡下觀察。5)Masson染色:心肌組織制成石蠟切片后脫蠟,分別重鉻酸鉀、鐵蘇木素、麗春紅酸性品紅染色、磷鉬酸染色、苯胺藍染色,分化,透明封片,顯微鏡下觀察。
1.7 統(tǒng)計學處理 應用SPSS26.0統(tǒng)計軟件。計量資料以()表示,組間采用單因素方差分析,兩兩間比較采用LSD-t法檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 各組大鼠心肌組織HE染色結果 見圖1。HE染色示假手術組大鼠心肌結構正常;模型組大鼠可見大量增生的纖維結締組織和炎性細胞浸潤;腦心通組和他汀組大鼠心肌纖維結締組織減少,炎性細胞浸潤較輕,正常心肌細胞較模型組多。
圖1 各組大鼠心肌組織(HE染色,200倍)
2.2 各組大鼠心肌組織Masson染色結果 見圖2。Masson染色示假手術組大鼠心肌結構正常,無纖維化組織;模型組大鼠可見膠原纖維結締組織增生;腦心通組和他汀組大鼠膠原纖維結締組織增生較模型組輕。
圖2 各組大鼠心肌組織(Masson染色,100倍)
2.3 各組大鼠心功能指標比較 見表1。灌胃4周結束后,與假手術組比較,模型組大鼠LVIDd、LVIDs升高,LVEF、FS、SV、CO降低,差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。與模型組比較,腦心通組大鼠LVIDd、LVIDs降低,LVEF、FS、SV、CO升高,差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。
表1 各組大鼠心功能指標比較(±s)
表1 各組大鼠心功能指標比較(±s)
注:與假手術組比較,*P<0.05;與模型組比較,△P<0.05。下同。
組別假手術組模型組腦心通組他汀組n 10 10 10 10 LVIDd 5.96±0.30 9.20±0.79*6.67±0.49△6.53±0.37△LVIDs 3.67±0.39 7.57±0.91*4.32±0.32△4.03±0.23△LVEF 61.92±3.53 26.54±4.86*53.93±5.26△57.90±3.41△FS 35.17±2.21 16.35±1.81*31.60±2.62△32.89±2.36△SV 130.33±4.10 92.09±3.33*121.34±7.24△124.72±5.78△CO 53.38±7.16 32.86±7.24*42.89±4.92△48.74±6.45△
2.4 各組大鼠心肌LXRα、NOX、COLⅠ、COLⅢmRNA和ROS表達水平比較 見表2。灌胃4周結束后,與假手術組比較,模型組大鼠心肌組織LXRα mRNA表達降低,NOX、COLI、COLⅢ mRNA表達水平和ROS活性增加,差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05);與模型組比較,腦心通組大鼠心肌組織LXRα mRNA表達增加,NOX、COLI、COLⅢmRNA表達水平和ROS活性降低,差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。
表2 各組大鼠心肌LXRα、NOX、COLI、COLⅢmRNA和ROS表達水平比較(±s)
表2 各組大鼠心肌LXRα、NOX、COLI、COLⅢmRNA和ROS表達水平比較(±s)
組 別n LXRα mRNA NOX mRNA ROS COLI mRNA COLⅢmRNA假手術組模型組腦心通組他汀組10 10 10 10 1.02±0.10 0.37±0.08*0.87±0.10△1.05±0.30△1.02±0.10 3.25±0.27*1.11±0.15△0.94±0.07△1.01±0.08 3.10±0.37*1.25±0.17△1.11±0.12△1.09±0.17 2.98±0.27*1.13±0.18△0.83±0.15△1.00±0.13 3.16±0.21*1.22±0.23△0.89±0.13△
心肌梗死屬于中醫(yī)學“胸痹”范疇,中醫(yī)學認為氣虛血瘀是心肌梗死后心室重構的核心病機[11]。《素問·痹論》曰“心痹者,脈不通……倘若心陽不振,則搏動無力,致血行緩滯而積瘀”。氣與血相互為用,氣為血之帥,氣行則血行,心肌梗死患者多為中老年人群,正氣虧虛,心氣不足,心主血脈,心氣虛則無力推動血行,血行瘀滯,瘀血內生,痹阻血脈,不通則痛;且瘀血為有形之邪,瘀血留滯心絡、心肌,隨著病程進展,瘀血日漸堆積,引起血管狹窄、增生和心肌增厚等。因此,心肌梗死后心室重構應以益氣活血為法則。腦心通膠囊出自補陽還五湯,方中黃芪重用為君,補氣益氣,氣足則心脈通暢,心有所主。地龍活血通絡,全蝎息風通絡,水蛭破血消癥,3藥合用為臣,活血化瘀,通絡止痛。川芎為血中之氣藥,理氣活血;牛膝活血化瘀;當歸、雞血藤補血活血,活血不傷正;紅花活血痛經(jīng);桃仁活血化瘀;赤芍涼血活血;丹參活血化瘀、清心除煩。8味藥合用為佐,加強活血化瘀功效。桂枝溫陽通經(jīng),桑枝通經(jīng)絡,二藥合用為使藥,引藥入心絡、血脈。諸藥合用,共奏益氣活血功效。已有研究發(fā)現(xiàn),腦心通膠囊具有減少心肌梗死面積和改善心功能的作用[7-8]。
心肌梗死后心力衰竭的發(fā)生率為25%[12],一旦出現(xiàn)心力衰竭,心肌梗死患者的病死率明顯升高。心室重構是心肌梗死發(fā)生心力衰竭的重要機制,主要表現(xiàn)為心肌細胞凋亡、壞死、自噬、纖維化,進一步導致心室壁增厚和心腔擴大,LVEF下降。HE染色可以顯示心肌組織形態(tài)結構、心肌細胞排列循序和纖維化等,Masson染色可以直接顯示心肌組織膠原纖維增生的程度。本研究結果顯示,假手術組大鼠心肌細胞排列有序,未見纖維化和炎性細胞浸潤等病理改變;模型組大鼠正常細胞心肌細胞大部分消失,代之以增生的纖維細胞,并可見炎性細胞浸潤,提示模型組大鼠出現(xiàn)了心室重構。而經(jīng)過腦心通膠囊干預后大鼠正常心肌細胞增多,心肌纖維化程度減輕。Masson染色示假手術組大鼠心肌組織無膠原纖維增生,模型組大鼠可見大量膠原纖維增生,而腦心通膠囊干預后心肌組織膠原纖維減輕。提示腦心通膠囊可以減輕心肌梗死后心室重構大鼠的纖維化。
心肌梗死后心室重構會出現(xiàn)心力衰竭,心功能是臨床上重要評價指標。心室重構患者心室壁增厚,心腔增大,故LVIDd和LVIDs增大,而心肌收縮能力下降,故LVEF、FS、SV、CO均降低。本研究結果顯示,與對照組比較,模型組大鼠LVIDd、LVIDs升高,EF、FS、SV、CO降低;經(jīng)過腦心通膠囊干預后,大鼠LVIDd、LVIDs降低,EF、FS、SV、CO升高。提示腦心通膠囊可以抑制心肌梗死后心室重構和改善心功能。
LXRα是配體依賴性的核受體超家族成員,在調節(jié)膽固醇轉運、動脈粥樣硬化、炎癥反應方面均起到重要的作用。有研究指出,LXRα基因敲除小鼠出現(xiàn)心肌細胞凋亡、壞死、纖維化,減少心臟血管新生,從而加重心室重構[13]。氧化應激也是心室重構的重要機制,氧化應激主要是氧化應激物質產(chǎn)生過多或機體抗氧化能力不足,導致ROS堆積,產(chǎn)生細胞毒性,引起心肌細胞凋亡、壞死、膠原纖維增生和纖維化,發(fā)生心室重構。NOX2是ROS生成的主要來源,NOX2主要存在于心肌細胞中,心肌梗死后心肌分析大量NOX2,催化大量ROS生成,引起氧化應激損傷[14]。細胞外基質是心肌細胞外的主要成分,主要包括膠原和成纖維細胞。心肌梗死后ROS可以激活金屬基質酶家族,促進成纖維細胞分泌大量的Ⅰ型和Ⅲ型膠原纖維,導致心肌纖維化和疤痕形成[15]。本研究結果顯示,與假手術組比較,模型組大鼠心肌LXRα mRNA表達降低,NOX、COLI、COLⅢmRNA表達水平和ROS活性增加;腦心通膠囊干預后大鼠心肌LXRα mRNA表達升高,NOX、COLI、COLⅢmRNA表達水平和ROS活性下降;提示腦心通膠囊可以上調LXRa mRNA的表達,抑制NOX、COLI、COLⅢmRNA的表達水平和ROS活性。
綜上所述,腦心通膠囊可能通過上調LXRα mRNA,抑制NOX、COLI、COLⅢ mRNA的表達和ROS活性,從而延緩心肌梗死后心室重構。