桑晶,李璐,姜潔,范偉
(1. 青島大學附屬青島市中心醫(yī)院/青島市腫瘤醫(yī)院急診科,山東 青島 266013;2. 青島大學附屬青島市中心醫(yī)院/青島市腫瘤醫(yī)院輸血科,山東 青島 266013;3. 青島大學附屬青島市中心醫(yī)院/青島市腫瘤醫(yī)院肝膽血管外科,山東 青島 266013)
由于某種原因導致心臟缺血后,再對其進行灌注治療恢復供血稱為心肌缺血再灌注,此過程會對心肌組織造成不可逆轉的損傷[1-2]。減輕心肌缺血再灌注損傷一直是臨床研究的重點[3]。茯苓酸是從茯苓中提取的四環(huán)三萜類化合物,具有抗氧化、抗炎、降血糖等生物活性[4]。江桂萍[5]的研究表明,茯苓酸對缺血再灌注腎損傷具有修復作用。Pang等[6]研究表明,茯苓酸可通過激活PI3K/Akt信號通路減輕腦缺血再灌注引起的腦損傷。研究表明,Shh/Gli1信號通路在組織缺血性損傷修復過程中有關鍵作用,在角膜缺血、腦缺血、骨及骨骼肌缺血的動物模型中,Shh信號通路對缺血損傷發(fā)揮重要的修復作用[7]。Lang等[8]研究表明,通過激活Shh/Gli1信號通路可以降低缺氧/復氧心肌細胞的凋亡率。彭莉等[9]研究表明,異氟醚可激活Shh/Gli1信號通路,從而減輕大鼠腦缺血-再灌注引起的損傷。由此推測,Shh/Gli1信號通路在缺血再灌注損傷中發(fā)揮重要的修復作用。目前茯苓酸在心肌缺血再灌注損傷中的治療效果尚未明確,因此,本研究就茯苓酸調節(jié)Shh/Gli1信號通路減輕心肌缺血再灌注損傷進行探討,以期為臨床用藥提供參考。
實驗動物:SPF級180~200 g雄性SD大鼠60只,購自廣東維通利華實驗動物技術有限公司,生產許可證號:SCXK(粵)2022-0063。大鼠適應性飼養(yǎng)7 d,自由飲食和飲水,環(huán)境溫度(22±2)℃,相對濕度(60±5)%,12 h光照/黑暗循環(huán)。
主要試劑與儀器:茯苓酸購自成都攀達生物科技有限公司;TRIzol試劑購自廣州威佳科技有限公司;Shh/Gli1信號通路抑制劑環(huán)巴胺購自上海信帆生物科技有限公司;蛋白提取試劑盒購自武漢艾美捷科技有限公司;谷草轉氨酶(aspartate aminotransferase,AST)、肌酸激酶(creatine kinase,CK)、心肌肌鈣蛋白T(cardiac troponin T,cTnT)ELISA試劑盒購自江蘇酶免實業(yè)有限公司;RT-PCR試劑盒購自上海西格生物科技有限公司;CX41顯微鏡購自上海信裕生物科技有限公司;RM2245病理切片機購自德國Lecia公司;總RNA提取試劑盒購自上海海方生物技術有限公司;Bax、Bcl-2、Shh、Gli1一抗及二抗均購自美國Abcam公司。
1.2.1 分組與造模 將SD大鼠隨機分為假手術組、模型組、茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組和茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組,每組10只。茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組于造模前3 d分別腹腔注射5、10、20 mg·kg-1·d-1茯苓酸[5];茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組于造模前3 d腹腔注射20 mg·kg-1·d-1茯苓酸,再于缺血前30 min腹腔注射10 mg/kg Shh/Gli1信號通路抑制劑環(huán)巴胺[9];假手術組和模型組腹腔注射等體積生理鹽水。然后麻醉大鼠,進行造模,采用手術結扎大鼠冠狀動脈左前降支,缺血30 min后拉松接線,再灌注供血120 min,假手術組穿線但不進行結扎。心電圖ST段抬高后壓低、部分心肌由紫色變?yōu)榘导t色為造模成功[10],本研究中57只造模成功。術后主動脈采血,各組選取3只大鼠的心臟組織進行TTC染色,測定梗死面積,取剩余7只大鼠心臟左心室組織進行其他檢測。
1.2.2 測定心肌梗死面積 清洗心臟組織后置于-80 ℃冰箱冷凍,然后橫切4~5片,用0.2 g/L的TTC染色,避光孵育后進行拍照,Image J軟件分析梗死面積,并計算其百分比。梗死面積百分比=(梗死面積/左心室橫面積)×100%。
1.2.3 ELISA法檢測大鼠血清AST、CK、cTnT水平抽取大鼠主動脈血,離心后收集上清液,按照ELISA試劑盒說明書檢測AST、CK、cTnT水平。
1.2.4 HE染色觀察大鼠心肌組織病理學變化取大鼠部分左心室組織固定,石蠟包埋后切片,HE染色,顯微鏡下觀察大鼠心肌組織形態(tài)變化。
1.2.5 TUNEL染色檢測心肌細胞凋亡情況 取1.2.4中固定組織,石蠟包埋后切片,經(jīng)脫蠟、乙醇梯度脫水后,按照TUNEL試劑盒說明書進行測定,熒光顯微鏡下觀察細胞凋亡情況。
1.2.6 RT-PCR法檢測心肌組織Shh、Gli1表達 取部分左心室組織剪碎,冰浴研磨勻漿,提取總RNA,將RNA逆轉錄為cDNA,熒光定量PCR擴增cDNA。以β-actin為內參,使用2-ΔΔCt法計算Shh和Gli1的相對表達量。Shh正向5'-GGAGTGAAACTGCGGGTGA-3',反向5'-GCGGTACAGGAAAGTGAGG-3';Gli1正向5'-TTCCT ACCAGAGTCCCAAGT-3',反向5'-CCCTATGTGAAGC CCTATTT-3';β-actin正向5'-CCTCTATGCCAACACAG TGC-3',反向5'-GTCCTCCTGCTTGCTGATCC-3'。
1.2.7 Western blot檢測大鼠左心室組織中Shh/Gli1信號通路相關蛋白表達 取1.2.6中組織勻漿液,提取組織總蛋白,BCA法檢測組織蛋白含量,蛋白變性后進行SDS-PAGE電泳分離,然后轉膜,置于封閉液中封閉,加入Bax(1∶1 500稀釋)、Bcl-2(1∶1 500稀釋)、Shh(1∶1 500稀釋)、Gli1(1∶1 500稀釋)一抗4 ℃搖床過夜,洗膜后分別加入相應二抗(1∶5 000稀釋)常溫下孵育2 h,再加入ECL發(fā)光液進行顯影,最后用Image-Pro Plus軟件進行蛋白定量分析。
數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0軟件進行統(tǒng)計學分析。實驗結果以均數(shù)±標準差()表示,多組間比較用單因素方差分析,兩兩比較采用SNK-q檢驗。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。
假手術組心肌組織呈紅色,無明顯白色梗死區(qū);模型組大鼠心肌組織出現(xiàn)大面積白色梗死區(qū)。與模型組比較,茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組梗死面積顯著減小(P<0.05),且隨著濃度的增加梗死面積逐漸減小(P<0.05);相較于茯苓酸高劑量組,茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組梗死面積明顯增大(P<0.05),見圖1。
圖1 心肌細胞梗死情況
與假手術組相比,模型組大鼠血清AST、CK、cTnT水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,茯苓酸低劑量組大鼠血清AST、CK、cTnT水平無顯著變化(P>0.05),茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組大鼠血清AST、CK、cTnT水平顯著降低(P<0.05);與茯苓酸高劑量組相比,茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組大鼠血清AST、CK、cTnT水平顯著升高(P<0.05),見圖2。
圖2 各組大鼠血清AST、CK、cTnT水平
假手術組大鼠細胞排列整齊,形態(tài)結構完整,無明顯損傷。模型組大鼠心肌細胞固縮,形態(tài)結構不規(guī)則,肌纖維紊亂,有較多炎癥細胞浸潤。與模型組相比,茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組心肌纖維排列稍整齊,炎癥細胞浸潤明顯減少,且隨著劑量增加,心肌損傷逐漸減輕。與茯苓酸高劑量組相比,茯苓酸高劑量+ 環(huán)巴胺組心肌纖維排列紊亂,炎癥細胞浸潤明顯增加,見圖3。
圖3 各組織大鼠心肌組織病理學變化
假手術組TUNEL染色陽性細胞少,凋亡率低。與假手術組相比,模型組TUNEL染色陽性細胞顯著增加,細胞凋亡率顯著升高(P<0.05);與模型組相比,茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組大鼠TUNEL染色陽性細胞顯著減少,細胞凋亡率降低(P<0.05),且呈劑量依賴性(P<0.05)。與茯苓酸高劑量組相比,茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組TUNEL染色陽性細胞顯著增加,細胞凋亡率顯著升高(P<0.05),見圖4。
圖4 心肌細胞凋亡情況
與假手術組相比,模型組大鼠心肌組織Shh、Gli1 mRNA表達顯著降低(P<0.05);與模型組相比,茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組大鼠心肌組織Shh、Gli1 mRNA表達顯著升高(P<0.05),且呈濃度依賴性(P<0.05);與茯苓酸高劑量組相比,茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組大鼠心肌組織Shh、Gli1 mRNA表達顯著降低(P<0.05),見圖5。
圖5 各組大鼠心肌組織Shh、Gli1 mRNA表達情況
與假手術組相比,模型組大鼠心肌組織Bcl-2、Shh、Gli1蛋白表達顯著降低(P<0.05),Bax表達顯著升高(P<0.05);與模型組比較,茯苓酸低劑量組、茯苓酸中劑量組、茯苓酸高劑量組大鼠心肌組織Bcl-2、Shh、Gli1蛋白表達顯著升高(P<0.05),Bax蛋白表達顯著降低(P<0.05),且呈濃度依賴性(P<0.05);與茯苓酸高劑量組相比,茯苓酸高劑量+環(huán)巴胺組大鼠心肌組織Bcl-2、Shh、Gli1蛋白表達顯著降低(P<0.05),Bax蛋白表達顯著升高(P<0.05),見圖6。
圖6 各組大鼠心肌組織相關蛋白表達
急性心肌梗死是指冠狀動脈急性阻塞,心臟肌肉因缺血壞死,使得心臟功能受損的急性病癥[11]。隨著生活習慣的改變,心肌梗死的發(fā)病率逐漸升高,且有年輕化的趨勢[12]。缺血性心臟病和急性心肌梗死的治療主要是再灌注治療疏通血管,但再灌注會對心肌細胞造成二次損傷[13]。因此,如何減少再灌注損傷一直是臨床研究的方向,也是急需解決的難題。本研究通過結扎再灌注建立心肌缺血再灌注損傷模型,結果顯示,與假手術組相比,模型組大鼠心肌組織有大面積梗死區(qū),心肌細胞固縮,形態(tài)結構不規(guī)則,肌纖維紊亂,有較多炎癥細胞浸潤;同時血清AST、CK、cTnT水平及TUNEL染色陽性細胞、細胞凋亡率、Bax表達顯著升高,提示心肌缺血再灌注可導致心肌細胞損傷和凋亡。
茯苓酸是一種從茯苓中提取的天然活性物質,具有多種藥理作用[14]。劉鳳等[15]研究表明,茯苓酸通過激活Nrf2/HO-1信號通路,減輕OX-LDL誘導的人臍靜脈內皮細胞氧化應激損傷。Jiang等[16]研究表明,茯苓酸可以通過激活Nrf2來發(fā)揮對缺血再灌注引起急性腎損傷的保護作用。本研究結果顯示,與模型組相比,茯苓酸可以提高Bcl-2蛋白表達,降低心肌細胞凋亡率、Bax表達、血清AST、CK、cTnT水平,減少心肌梗死面積,提示茯苓酸可減輕心肌缺血再灌注引起的心肌損傷;HE染色結果顯示,茯苓酸低、中、高劑量組心肌纖維排列稍整齊,炎癥細胞浸潤明顯減少,損傷顯著輕于模型組,提示茯苓酸可減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷。
心肌缺血后的修復與多種信號通路有關。研究表明,Shh/Gli1信號通路是實現(xiàn)血管再生調控的通路之一[17]。伊忻等[18]研究表明,激活Shh信號通路可提高心肌血管生長因子的表達,促進心肌梗死大鼠的血管再生。余萍萍[19]的研究表明,白藜蘆醇通過激活Shh信號通路,促進大鼠腦缺血性損傷后神經(jīng)修復,改善神經(jīng)功能。本研究結果顯示,與假手術組相比,模型組大鼠Shh、Gli1表達顯著降低,提示心肌缺血再灌注過程中Shh/Gli1信號通路被抑制;茯苓酸干預后,Shh表達顯著升高,推測茯苓酸可能通過激活Shh/Gli1信號通路修復損傷的心肌細胞,降低細胞凋亡率;與茯苓酸單獨處理相比,茯苓酸和環(huán)巴胺共同處理可降低Shh、Gli1表達,促進心肌細胞凋亡,增大心肌梗死面積,提示環(huán)巴胺可減弱茯苓酸對心肌細胞的修復作用,增加心肌細胞損傷。
綜上,茯苓酸可通過激活Shh/Gli1信號通路減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷。但中藥治療涉及的信號通路較多,本研究只對一種通路進行探究,后續(xù)還需進一步研究。