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珠子参总皂苷对大鼠心肌缺血/再灌注损伤的保护作用及机制研究



全 文 :◇ 基础研究 ◇
中国临床药理学与治疗学
中国药理学会主办
CN 34-1206/R,ISSN 1009-2501
http://www.cjcpt.com
2013Nov;18(11):1224-1232
2012-10-16收稿 2013-04-12修回
刘爱华,女,本科,实验师,研究方向:组织形态学。
Tel:0717-6396818 E-mail:455213374@qq.com
石孟琼,通信作者,女,本科,实验师,研究方向:心脑血管药理。
Tel:0717-6396818 E-mail:shmq0212@126.com
珠子参总皂苷对大鼠心肌缺血/
再灌注损伤的保护作用及机制研究
刘爱华1,石孟琼1,杨文雁1,颜为红1,
龚学谦1,熊焱强1,周继刚2,罗 涛2,张继红2
1三峡大学医学院,宜昌443002,湖北;2 三峡大学中医临床医学院内科住院部,宜昌443002,湖北
摘要 目的:研究珠子参总皂苷预处理对大鼠心
肌缺 血 再 灌 注 损 伤 (Myocardium ischemia/
Reperfusion injury,MI/RI)的保护作用及可能
的作用机制。方法:实验大鼠随机分为假手术
组、缺血/再灌注模型组、珠子参总皂苷100 和
200mg/kg组。治疗组各组大鼠分别给予相应的
药物,给药 7d 后,行冠状动脉结扎术,结扎
30min后,再灌注24h。记录再灌注后30min
内心律失常发生情况,24h后进行血流动力学测
定,然后取血进行乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶
(CK)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化
物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)和过氧化氢酶
(CAT)含量分析;心脏经TTC染色和 HE染色,
计算心肌梗死面积和心肌组织形态学观察。实时
定量PCR检测SOD/GPX/CAT反应系统SOD1
~SOD3、GPX1和CAT基因表达,Western blot
检测细胞质和细胞核 Nrf2蛋白表达。结果:珠
子参总皂苷(100、200mg/kg)可显著降低心律失
常发生率(P<0.01),能明显改善心功能,降低血
液中 CK、LDH 含量和 MDA 水平,增加SOD、
GSH-Px、CAT酶的活性;减轻ROS所致心肌氧
化应激损伤,降低心肌梗死面积(P<0.05,P<
0.01)和改善心脏组织形态学;上调SOD/GPX/
CAT反应系统基因表达水平和促进 Nrf2核移
位,增加心肌细胞核内 Nrf2的表达水平(P<
0.01)。结论:珠子参总皂苷对 MI/RI具有较好
的保护作用,激活Nrf2抗氧化途径和抗脂质过氧
化可能是其作用机制之一。
关键词 珠子参总皂苷;缺血/再灌注损伤;转录
因子Nrf2;氧化应激;保护机制
中图分类号:R965.2
文献标识码:A
文 章 编 号:1009-2501(2013)11-1224-09
随着人们生活方式的改变和人口老龄化,由
冠状动脉粥样硬化等引起的缺血性心脏病发病率
和死亡率逐年升高,严重威胁着人类的健康,成为
威胁人类健康的常见疾病之一。当前缺血性心脏
病治疗与预防工作面临严峻形势,已成为除脑血
管病、恶性肿瘤以外的人类第三大死亡原因,其发
病及死亡率快速上升给社会带来了巨大的负担。
大量临床研究证实,仅靠单纯的急救和西医治疗
是不够的,因为尽快恢复冠状动脉灌流的措施虽
可以减少心肌梗死范围,但再灌注本身也加重氧
化应激状态,加速心肌细胞的死亡,即心肌缺血/
再灌注损伤(Myocardium ischemia/Reperfusion
injury,MI/RI)[1]。近年来,随着溶栓或冠脉介
入治疗及冠状动脉旁路移植手术、激光心肌打孔
血运重建术等临床诊疗方法的推广应用,使得急
性心肌梗死患者的生存率得到了明显提高,但是
MI/RI的发生率却在日益增加,使其成为当前临
床上心脏病患者猝死的常见原因。因此,如何合
·4221·
理使用或找寻新的药物来延缓和控制 MI/RI病
理过程的发生发展,是目前心血管疾病研究领域
亟待解决的问题之一[2]。
珠子参(Panacis majoris rhizoma)是临床应
用较为广泛的益气活血中药,具补肺养阴、祛瘀止
痛、止血之功,主要用于气阴两虚、烦热口渴、虚劳
咳嗽、跌扑损伤、关节痹痛、咳血、吐血、衄血、崩
漏、外伤出血、心悸等症[3-4]。本课题组前期研究
发现,其主要成分珠子参总皂苷对 H2O2 诱导新
生大鼠心肌细胞氧化应激损伤具有较好的保护作
用,并初步证实珠子参总皂苷能够通过诱导 NF-
E2相关因子2(Nuclear factor-erythroid 2-related
facor 2,Nrf2)核移位,来促进抗氧化基因的转
录,促进抗氧化酶体系的表达增强,抑制 H2O2 致
心肌细胞氧化应激损伤中活性氧(Reactive oxy-
gen species,ROS)增加,进而调节心肌细胞Bcl-
2、Bax和Caspase-3、Caspase-9表达,来抑制心肌
细胞凋亡[5-6]。因此本实验拟在此基础上通过在
体大鼠 MI/RI模型,研究其对大鼠 MI/RI的保
护作用及可能作用机制,为其临床用于缺血性心
脏病的防治提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 药物 珠子参总皂苷的制备参见我们前期
研究[6],由三峡大学天然产物研究与利用湖北省
重 点 实 验 室 提 供,纯 度 为 96.5%,批 号:
20110724;其为淡黄色粉末,使用时用0.5%羧甲
基纤维素钠(CMC-Na)配制成所需的浓度。
1.2 动物 SPF级 Wistar大鼠100只,雌雄各
半,体质量(200±20)g,由湖北省疾病控制中心
实验动物中心提供,合格证:SCXK(鄂)2008-
0005。动物分笼饲养于空调室内,室温(22±
2)℃,湿度(60±5)%,每笼5只,每天每只动物
给予标准颗粒饲料,自由饮水和摄食。
1.3 仪器与试剂 Biopac多导生理记录仪
(Biopac Systems,INC,MP150),美国Biopac公
司;ALC-V8型动物呼吸机,上海奥尔特生物科技
有限公司;AV-P960C数字展示台,日本 Victor
有限公司;UV-2000型紫外-可见分光光度计,尤
尼柯仪器有限公司;LDZ5-2型离心机,北京医用
离心机厂;ULTRACUT-R型超薄切片机,德国
Leica公司;Q500型图像分析仪,德国 Leica公
司。2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC),美国Sig-
ma公司;乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、超
氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶
(GSH-Px)、丙二醛(MDA)、过氧化氢酶(CAT)
试剂盒,南京建成生物工程研究所;SOD1、SOD2、
SOD3、GPX1(谷胱甘肽过氧化物酶1)、CAT以
及GAPDH,上海生工生物工程有限公司合成,具
体引物序列见表1;Trizol和DEPC,上海生工生
物工程有限公司;Prime ScriptTM RT reagent
Kit、Taq DNA 聚合酶,大连宝生物工程有限公
司;Nrf2抗体,Bioworld公司;β-actin抗体,北京
博奥森生物技术有限公司;羊抗兔二抗,北京中杉
金桥生物技术有限公司;总蛋白抽提试剂盒、细胞
核与细胞质蛋白抽提试剂盒、ECL发光试剂盒、
蛋白含量测定试剂盒,碧云天生物技术研究所;其
他试剂均为市售分析纯。
表1 实时定量PCR引物序列
基因名称 上游引物 下游引物
基因片段长度
(bp)
SOD1 CAGGGCGTCATTCACTTC  CCAAGTCATCTTGTTTCTCG  205
SOD2 GAGCAAGGTCGCTTACAGA  CTCCCCAGTTGATTACATTC  195
SOD3 GAA CCT CAG CCA TGGTGG  GCT TAA GTG GTC TTG CAC  185
GPX1 TTGTTACTGAATGGCGGCGATGTT  GCGGGGGTGCTTGTTTATGG  357
CAT  CGTATCGAGAGCAAGGAAGC  CAGAGCATGATTAGGCAAACT  319
GAPDH  GCTGGGGCTCACCTGAAGG  GGATGACCTTGCCCACAGCC  343
1.4 方法
1.4.1 分组与给药 术前1周,选取心电图
(ECG)正常的 Wistar大鼠随机分为假手术组、
MI/RI模型组、珠子参总皂苷100mg/kg和珠子
·5221·中国临床药理学与治疗学2013Nov;18(11)
参总皂苷200mg/kg组。给药组灌胃给予相应
的药物,灌胃体积为20mL/kg,每天给药1次,
连续给药1周,假手术组和模型组给予同体积
0.5%CMC-Na溶液。
1.4.2 MI/RI模型的制备 各实验大鼠于末次
给药1h后按文献[7]介绍的方法制作 MI/RI模
型。具体方法如下:MI/RI模型组、珠子参总皂
苷100mg/kg和珠子参总皂苷200mg/kg组大
鼠分别用20%氨基甲酸乙酯溶液(1.5g/kg,i.
p.)麻醉后,经左侧第4肋间剪开皮肤,钝性分离
肌肉组织,打开胸腔,剪开心包膜,挤压出心脏,于
左心耳与肺动脉圆锥间穿6/0号丝线,进行硅胶
管套扎,形成心肌缺血。当观察到结扎点远端心
前壁变紫、ECG显示ST段抬高为冠状动脉结扎
成功,松扎后抬高的ST段回落1/2以上为再灌
注成功的标志。实施30min缺血,再灌注24h,
建立 MI/RI模型。假手术组不造模,在肺动脉圆
锥与左心耳间穿线,不结扎,30min关胸,24h后
进行实验指标检测。
1.5 检测指标
1.5.1 大鼠ECG观察 各组大鼠在实施心肌缺
血30min 后,然后再灌注 30min,动态监测
ECG,记录30min内各组大鼠室性早搏(VP)、室
性心动过速(VT)、心室颤动(VF)的发生率。
1.5.2 血流动力学测定 大鼠在再灌注24h后
进行,分别用20%氨基甲酸乙酯溶液(1.5g/kg,
i.p.)麻醉大鼠后,颈部切开,分离右侧颈总动脉,
进行颈总动脉和左心室插管,测定左心室内压。
首先将连接换能器的聚乙烯导管从向心脏方向由
右侧颈总动脉插入约1cm,记录颈总动脉压1
次,再进入左心室,记录血流动力学指标(心率:
Heart rate,HR;左心室收缩压:Left ventricular
systolic pressure,LVSP;左心室舒张末压:Left
ventricular end-diastolic pressure,LVEDP;左室
内压上升最大速率:Maximal rate of the increase
of left ventricular pressure,LV+dp/dtmax;左室
内压下降最大速率:Maximal rate of the decrease
of left ventricular pressure,LV-dp/dtmax),导管
拔出左心室后,再记录颈总动脉压1次。血流动
力学指标分别取5段进行统计,取平均值。
1.5.3 血清的生化指标测定 记录完实验大鼠
心功能后,打开大鼠腹腔,腹腔主动脉取血,
3500r/min离心15min,分离血清,按试剂盒说
明书标示方法测定血清中 LDH、CK 和 SOD、
CAT、GSH-Px、MDA活性及含量。
1.5.4 心肌梗死面积计算 取血完毕后,快速取
出大鼠心脏,用生理盐水洗去残留血液,用洁净纱
布吸干水分后,进行全心拍照,然后分别随即选取
每组一半大鼠的心脏,沿长轴从心尖到心底横向
均切成5片,将心肌组织切片置于1.0%TTC溶
液中,37℃ 避光孵育,每隔7~8min翻动1次,
染色 15min,然后用生理盐水冲洗干净,并经
AV-P960C数字展示台拍照成像后,用Image/J
图像分析软件计算心肌梗死面积。每组大鼠其余
的心脏分别进行心肌组织形态学观察和分子生物
学实验。
1.5.5 心肌组织形态学观察 每组另取4只大
鼠心脏置于4%多聚甲醛中固定。固定完毕后,
将标本取出,常规梯度乙醇脱水、二甲苯透明、浸
蜡、包埋制成石蜡切块,连续冠状切片,切片厚
5μm,HE染色后光镜下观察。
1.5.6 实时定量PCR检测 用Trizol试剂提取
左心室心肌组织总 RNA,按说明书操作。总
RNA经紫外分光光度计测定260nm 与280nm
处光密度比值 OD(260)/OD(280)为1.8~2.0。
将提取的RNA反转录为cDNA(按照反转录试
剂盒严格操作);在RNase Free处理过的反应管
中加入 SYBR? Premix Ex TaqTM Ⅱ (2X)
12.5μL,PCR Forward Primer(10μmol/L)
1μL,PCR Reverse Primer(10μmol/L)1μL,
DNA 模板2μL,dH2O(灭菌蒸馏水)8.5μL,最
终反应体系为25μL。将样品放入实时定量PCR
扩增仪中按95℃ 预变性30s、95℃ 变性5s、
退火30s、72℃ 延伸20s条件扩增40次。利用
PCR仪汇出扩增曲线,进行结果分析。
1.5.7 Western blot检测 按照细胞质-核蛋白
提取试剂盒说明,提取不同处理组别左心室心肌
组织细胞质蛋白和核蛋白,进行蛋白定量后,加样
品缓冲液煮沸5min,各取20μL加样;10%聚丙
烯酰 胺 凝 胶,在 120V、28mA 条 件 下 电 泳
1.5h;100mA条件下PVDF膜转膜3h;5%脱
脂牛奶封闭,滴加Nrf2一抗(1∶50),4℃ 过夜;
用含0.1% Tween 20的TBS冲洗5min×3次,
再加辣根过氧化物酶标记的二抗(1∶500)室温下
·6221· Chin J Clin Pharmacol Ther 2013Nov;18(11)
孵育2h,用 0.1% TBST 冲洗15min×3次,
ECL发光检测,X光片显影,扫描图像,测得各条
带的灰度值,以β-actin为内对照标准化后,比较
其表达量的变化。
1.6 统计学处理 所有实验结果的数据以均数
±标准差(x±s)表示,所有数据分析在 SPSS
13.0统计软件包上进行,以单因素方差分析进行
多组间差异的比较,以Dunnett-t检验比较两组
间均数的差异。P<0.05认为差异有统计学意
义。
2 结果
2.1 珠子参总皂苷对大鼠 MI/RI所致心律失常
的影响 假手术组在ECG观察期间未见心律失
常,而模型组大鼠在再灌注30min期间出现了
VP和/或VT,其总发生率高达94.12%,并有2
只大鼠因VF而死亡,与假手术组比较具有统计
学差 异 (P <0.01);珠 子 参 总 皂 苷 (100、
200mg/kg)预处理后,其发生率显著降低,与模
型组比较具有统计学差异(P<0.01,表2)。
表2 珠子参总皂苷对大鼠 MI/RI所致心律失常的影响
组别 n
VP发生率
(%)
VT发生率
(%)
VF发生率
(%)
心律失常总发生率
(%)
假手术组 16  0.00  0.00  0.00  0.00
模型组 17  41.18  52.94  0.00  94.12c
珠子参总皂苷100mg/kg组 18  33.33  0.00  0.00  33.33f
珠子参总皂苷200mg/kg组 19  21.05  0.00  0.00  21.05f
与假手术组比较c P<0.01;与模型组比较f P<0.01
2.2 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠血流动力学的
影响 与假手术组比较,模型组LVSP、LV+dp/
dtmax、LV-dp/dtmax显著降低,LVEDP明显升高
(P<0.01),提示大鼠 MI/RI后导致了心功能受
损;珠子参总皂苷(100、200mg/kg)预处理后能
使异常变化的 LVEDP、LVSP、LV+dp/dtmax、
LV-dp/dtmin水平得到明显逆转,与模型组比较,
具有统计学差异(P<0.05或P<0.01);各实验
组心率变化没有统计学差异(表3)。
表3 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠血液流变学的影响(x±s)
组别 n
HR
(beats/min)
LVSP
(mm Hg)
LVEDP
(mm Hg)
LV+dp/dtmax
(mm Hg/s)
LV-dp/dtmax
(mm Hg/s)
假手术组 16  422.8±44.5  143.2±5.8  6.12±1.74  3790.1±175.9 -3411.1±256.3
模型组 17  418.0±48.8  110.4±11.8c  17.03±2.75c  3068.6±157.3c -2972.6±119.9c
珠子参总皂苷100mg/kg组 18  430.2±27.5  124.5±8.8e  14.30±2.13  3277.2±147.1e -3138.5±131.8e
珠子参总皂苷200mg/kg组 19  427.8±53.0  129.2±8.0f  13.98±1.32e  3389.6±188.9f -3245.5±201.4e
与假手术组比较c P<0.01;与模型组比较e P<0.05,f P<0.01
2.3 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠血清心肌酶的
影响 由表4可知:模型组大鼠血清CK和LDH
酶活性显著升高,与假手术组比较具有统计学差
异(P<0.01);珠子参总皂苷(100、200mg/kg)预
处理后,其活性均明显降低,与模型组比较具有统
计学差异(P<0.05或P<0.01)。
表4 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠血清心肌酶的影响(x±s)
组别 n  CK(U/mL) LDH (U/mL)
假手术组 16  0.54±0.10  3.00±0.58
模型组 17  1.47±0.14c  5.36±0.65c
珠子参总皂苷100mg/kg组 18  1.28±0.14e  4.29±0.51f
珠子参总皂苷200mg/kg组 19  1.23±0.11f  4.16±0.56f
与假手术组比较c P<0.01;与模型组比较e P<0.05,f P<0.01
·7221·中国临床药理学与治疗学2013Nov;18(11)
2.4 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠血清氧化指标
的影响 与假手术组比较,模型组大鼠血清
SOD、CAT 和 GSH-Px 活 性 显 著 降 低 (P<
0.01),而 MDA含量明显升高(P<0.01);珠子
参总皂苷(100、200mg/kg)预处理后,大鼠血清
SOD、CAT和 GSH-Px活性升高,MDA 含量降
低,与模型组比较具有统计学差异(P<0.05或P
<0.01)。实验结果表明珠子参总皂苷能减轻再
灌注时的脂质过氧化损伤,显示出对大鼠 MI/RI
具有较好保护作用(表5)。
表5 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠血清氧化指标的影响(x±s)
组别 n  SOD(U/mL) CAT(U/mL) GSH-Px(U/mL) MDA(nmol/mL)
假手术组 16  150.2±7.5  22.46±1.87  391.5±23.5  3.06±0.41
模型组 17  125.1±9.0c  13.54±1.43c  331.6±16.0c  4.79±0.48c
珠子参总皂苷100mg/kg组 18  135.6±6.1e  16.02±2.12e  354.8±17.4e  3.85±0.49f
珠子参总皂苷200mg/kg组 19  139.5±5.2f  19.67±1.89f  363.9±18.3f  3.79±0.46f
与假手术组比较c P<0.01;与模型组比较e P<0.05,f P<0.01
2.5 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌梗死面积
的影响 肉眼观察心肌缺血再灌注大鼠心脏,我
们发现除假手术组外,可见全心有轻度水肿,并可
观察到结扎点远端左心室心前壁颜色变浅、变紫,
其中以模型组最为明显(图1A)。取心肌组织切
片,用1.0%TTC染色后,可见梗死部位为白色
略带粉红色、非梗死部位为红褐色,图中箭头所示
的区域分别心肌梗死区和非梗死区(图1B);经
Image/J图像分析软件分析,模型组大鼠心肌梗
死面积(%)为:21.70±3.56,与假手术组(0.00±
0.00)比较具有统计学差异(P<0.01);珠子参总
皂苷(100、200mg/kg)预处理后,心肌梗死面积
减小为:17.33±3.02和14.90±2.99,与模型组
比较具有统计学差异(P<0.05或P<0.01)(图
1C)。
图1 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌梗死程度的影响(TTC染色)
A:全心照片;B:心脏切片经1.0%TTC染色后照片;C:心肌梗死面积。a:假手术组;b:模型组;c:珠子参总皂苷100mg/kg组;d:珠子参
总皂苷200mg/kg组;与假手术组比较c P<0.01;与模型组比较e P<0.01,f P<0.01
2.6 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌组织形态
学的影响 由图2可见,假手术组大鼠心肌纤维
排列整齐结构清楚,无心肌纤维的破坏,组织间隙
无炎性渗出,胞核清晰、胞间间隙正常;模型组大
鼠心肌内可见较大范围灶性病变,并伴有明显的
变性和坏死,心肌纤维变长呈波浪形,排列紊乱和
·8221· Chin J Clin Pharmacol Ther 2013Nov;18(11)
断裂,肌纤维间距增宽,间质水肿、充血,有炎症细
胞浸润;珠子参总皂苷(100、200mg/kg)预处理
后,心肌病变的程度明显减轻,大部分心肌无明显
病变,有病变的心肌病灶也较局限,局部有散在心
肌细胞变性坏死,仅少量炎细胞浸润。实验结果
表明,珠子参总皂苷对大鼠 MI/RI具有较好的保
护作用。
图2 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌组织病理学的影
响(HE染色)
A:假手术组;B:模型组;C:珠子参总皂苷100mg/kg组;D:珠子
参总皂苷200mg/kg组
2.7 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌组织
SOD、GPX1和CAT基因表达的影响 与假手术
组比较,模型组大鼠心肌细胞中SOD1、SOD2、
SOD3、GPX1和CAT mRNA表达水平明显下降
(P<0.05 或 P<0.01);珠子参总皂苷(100、
200mg/kg)处理后可使 SOD1、SOD2、SOD3、
GPX1和CAT mRNA表达水平得到明显改善,
与模型组比较具有统计学差异(P<0.05或P<
0.01),而且其改善作用随珠子参总皂苷剂量的增
加而增强(图3,表6)。
2.8 珠子参总皂苷对MI/RI大鼠心肌组织Nrf2
蛋白表达的影响 由图4可知,实验各组大鼠左
心室心肌组织细胞质中 Nrf2蛋白表达水平无明
显差别。在细胞核中可见假手术组细胞核中
Nrf2表达较少,模型组胞核中 Nrf2表达较正常
组有所增加,但没有统计学差异(P>0.05);珠子
参总皂苷(100、200mg/kg)预处理后可使细胞核
中Nrf2蛋白表达水平升高,与模型组比较具有统
计学差异(P<0.01)。
图3 SOD、GPX1、CAT和GAPDH mRNA电泳结果
图4 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌组织Nrf2蛋白表
达的影响
1:假手术组;2:模型组;3:珠子参总皂苷100mg/kg;4:珠子参
总皂苷200mg/kg;与模型组比较c P<0.01
表6 珠子参总皂苷对 MI/RI大鼠心肌组织SOD、GPX1和CAT基因表达的影响(x±s,n=4)
组别 SOD1 SOD2 SOD3 GPX1 CAT
假手术组 2.42±0.11  0.78±0.12  0.58±0.08  1.27±0.11  1.89±0.11
模型组 1.52±0.14c  0.46±0.07b  0.32±0.06c  0.63±0.07c  1.12±0.13c
珠子参总皂苷100mg/kg组 1.91±0.15e  0.59±0.04e  0.45±0.05e  0.88±0.06f  1.41±0.11e
珠子参总皂苷200mg/kg组 2.22±0.09f  0.65±0.06e  0.50±0.04f  0.97±0.08f  1.74±0.10f
与假手术组比较b P<0.05,c P<0.01;与模型组比较f P<0.01
·9221·中国临床药理学与治疗学2013Nov;18(11)
3 讨论
目前随着冠心病的发病率的增高,无论是溶
栓治疗还是心脏移植、冠状动脉搭桥术及经皮冠
状动脉球囊扩张术治疗,都会引起 MI/RI[1,8],进
而影响临床治疗的预后,因此,探索新的心肌保护
机制是十分必要的,同时如何最大程度地减轻
MI/RI也成为医学界的研究热点之一。中医药
在缺血性心脏病的防治方面有其独特的优势,许
多中药及复方(如:三七、丹参、速效救心丸、丹参
滴丸等)对心肌缺血所致心绞痛、心肌梗死有良好
的防治效果。近年来,国内外学者通过借助现代
药物化学和药理学等研究手段,对中药抗心肌缺
血的药效物质基础进行了研究,从中发现了部分
具有良好抗心肌缺血的药物,如川芎嗪、丹参酮、
三七总皂苷、人参皂苷等[9]。因此,积极利用现代
研究手段找寻防治心肌缺血的中药及阐明其抗心
肌缺血的物质基础,将有助于提高缺血性心肌病
的防治水平。
珠子参具有较广泛的药理作用,对消化系统、
中枢神经系统、心脑血管系统、免疫系统等具有广
泛的药理作用[10-11]。本课题组前期研究发现珠
子参及其主要成分珠子参总皂苷对心肌缺血性损
伤具有较好的保护作用,并初步证实了抗氧化损
伤可能是其作用机制之一[5-6,12]。本实验将在此
基础上进一步证实其对心肌缺血性损伤的保护作
用及作用机制。实验结果表明,珠子参总皂苷能
有效拮抗 MI/RI所诱发的心律失常,能有效逆转
心功能指标中升高的LVEDP和降低的LVSP、
LV±dp/dtmax水平;在进行心肌梗死面积和形态
学分析时后,研究发现珠子参总皂苷能显著降低
MIRI大鼠心肌梗死面积,使心肌病变的程度明
显减轻,减少炎细胞浸润,显示出珠子参总皂苷对
MI/RI具有较好的保护作用。
近年来,随着对ROS研究的深入,国内外学
者证实它是导致 MI/RI发生发展的“关键物质”
之一[13]。研究表明,在正常情况下,心肌细胞内
ROS的产生和清除是平衡的,但是在心肌缺血,
特别是再灌注期间,引起高能磷酸化合物耗竭,使
依赖能量的离子泵功能受损,导致线粒体钙超载,
并通过心肌细胞线粒体、黄嘌呤氧化酶、中性粒细
胞的呼吸爆发等不同的信号传导途径产生大量
ROS,进而破坏线粒体膜和心肌细胞膜的完整性,
导致心肌细胞膜的通透性增加,使心肌细胞内
LDH、CK等大量释放 [14],因此,过量ROS产生
和聚集被认为是引起 MI/RI的主要机制。在进
行实验大鼠血液中心肌酶和氧化指标分析后,研
究发现模型组心肌细胞心肌酶和氧化还原系统受
到明显破坏,提示大鼠 MI/RI诱发了心肌氧化损
伤,实验结果与文献报道一致[15-16]。
通常情况下,内源性抗氧化物酶(如SOD、
CAT和GSH-Px等)是防止氧化应激产生的心肌
损伤的第一道防线,这些内源性的抗氧化物酶通
过清除过量的ROS使机体处于平衡状态[6]。而
产生这一生物体抗氧化应激的防御机制主要是通
过抗氧化反应元件(Antioxidant response ele-
ment,ARE,是许多抗氧化基因上游中的顺式作
用增强元件)。Nrf2作为机体内一个尤为重要的
保护性转录分子,在机体正常生理情况下,Nrf2
与胞质接头蛋白(Keap1)偶联,并与肌动蛋白细
胞骨架结合锚定于胞浆,处于非活化状态。当受
到 ROS 或其他亲电子试剂攻击后,Nrf2 与
Keap1解离,激活后转位进入细胞核中,与小 Maf
蛋白结合形成异二聚体,异二聚体与 ARE结合
后激活了Nrf2-ARE信号通路以及其下游的抗氧
化蛋白基因的表达(如 HO-1,Txn-1、Txnrd-1和
GCLc等),从而发挥着重要的细胞保护作用[17]。
国内外研究[18]证实:Nrf2-ARE通路是体内有效
调节氧化应激平衡的重要因素,也是重要的抗氧
化应激通路,其在抗缺血性心肌损伤等方面发挥
重要作用。本研究中,检测了心肌组织细胞核内
和质 Nrf2蛋白表达情况,结果表明,珠子参总皂
苷能够诱导Nrf2由质转入核内,从而促进了相关
抗氧化基因的转录。
在生物体内源性抗氧化体系中,SOD/GPX/
CAT是一组重要的抗氧化酶体系,它们分工合作
共同抵御机体在受到外源或内生的氧化应激损
伤,通常情况下,SOD(SOD1~SOD3)负责将活性
氧转换成 H2O2,然后通过GPX1和CAT将其解
离成水[6];在心肌缺血时,SOD将产生的超氧阴
离子、转化为 H2O2,后者能直接诱导心肌细胞凋
亡,故H2O2 等须被GSH-Px和CAT及时转化成
H2O。研究证实SOD基因的表达将增强机体清
·0321· Chin J Clin Pharmacol Ther 2013Nov;18(11)
除氧自由基的能力,而 GPX1、CAT缺失将导致
严重的氧化损伤[19-20]。本实验为了明确SOD/
GPX/CAT基因是否参与了 MI/RI,我们分别对
MI/RI大鼠血液中SOD、GSH-Px、CAT、MDA
含量和左心室心肌组织SOD(SOD1~SOD3)、
GPX1和CAT基因表达水平进行了分析。实验
结果表明,模型组血液中SOD、GSH-Px、CAT含
量和心肌组织中SOD1、SOD2、SOD3、GPX1和
CAT基因表达显著下降,MDA含量显著升高,而
珠子参总皂苷能够明显逆转上述变化。上述结果
提示珠子参总皂苷可能通过上调 SOD/GPX/
CAT抗氧化酶体系的基因表达,增强心肌细胞清
除超氧阴离子、H2O2 的能力,从而保护心肌缺血
及再灌注所诱导的氧化损伤。
综上所述,珠子参总皂苷可拮抗因心肌缺血
再灌注所诱发的心律失常发生,改善心功能和心
肌组织形态学,增加血液中SOD、CAT、GSH-Px
酶活性,降低CK、LDH 含量和血液中脂质过氧
化产物 MDA水平,减轻ROS对心肌的损伤和降
低心肌梗死面积。其可能的作用机制是通过诱导
Nrf2核移位,来上调抗氧化基因(SOD、GPX1和
CAT等)的转录,促进抗氧化酶体系的表达增强,
进而抑制 MI/RI时ROS增加,从而发挥对心肌
缺血及 MI/RI的保护作用。
参 考 文 献
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Cardioprotective effect and its mechanism of total saponin from Pana-
cis majoris rhizoma on myocardium ischemia/reperfusion injury in
rats
LIU Ai-hua1,SHI Meng-qiong1,YAN Wen-yan1,YANG Wei-hong1,GONG Xue-qian1,
XIONG Yan-qiang1,ZHOU Ji-gang2,LUO Tao2,ZHANG Ji-hong2
1 Medical Science College,China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,China;
2 Medical Inpatient Department,Traditional Chinese Medicine Clinical Hospital,China Three Gor-
ges University,Yichang 443002,Hubei,China
ABSTRACT AIM:To investigate the cardio-
protective effects of total saponin from Panacis
majoris rhizoma on myocardium ischemia/reper-
fusion injury (MI/RI)and its mechanism.
METHODS:Al rats were randomly divided into
four groups:sham-operated,model group and
total saponin of Panacis majoris rhizoma(100,
200mg/kg);The pretreated group was given
total saponin of Panacis majoris rhizoma.After
pretreating for 7days,the myocardium ischemia
model was induced by ligating the left anterior
descending coronary artery in rats.After liga-
ting 30min,and then reperfusing 24h.The in-
cidence of arrhythmia at the begining 30min,
and hemodynamic parameters after 24h were
measured;The serum levels of LDH,CK,
SOD,GSH-Px,CAT and MDA were also meas-
ured;Real-time PCR was applied to detect the
mRNA expressions of SOD1-SOD3,GPX1and
CAT antioxidative genes,the expressions of
Nrf2in the cel hyalomitome and nucleus were
detected by Western blotting.RESULTS:Total
saponin from Panacis majoris rhizome(100,200
mg/kg)might significantly decrease incidence of
arrhythmia,improve heart function and heart
histomorphpolgy,decrease the levels of serum
LDH,CK,MDA and infarct size,improve the
activities of SOD,GSH-Px,CAT(P<0.05,P
<0.01,respectively);Moreover,the mRNA
expressions of SOD1-SOD3,CAT and GPX1in
the myocardial tissues decreased remarkably in
the model group,while were up-regulated in to-
tal saponin from Panacis majoris rhizome-pre-
treatment groups(P<0.05,P<0.01,respec-
tively),the protein expressions of Nrf2in the
nucleus were significantly increased compared
with model group(P<0.01,respectively),but
it did not influence in the cel nucleus among the
group.CONCLUSION:Total saponin from Pana-
cis majoris rhizome exerts beneficialy cardiopro-
tective effects on MI/RI rats,mainly activating
anti-oxidative pathway of Nrf2and opposing lip-
id peroxidation.
KEY WORDS Total saponin from Panacis ma-
joris rhizome;Myocardium ischemia-reperfusion
injury; Nrf2; Oxidative stress; Protection
mechanism
本文编辑:储冀汝
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