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Protective effects of extract of Ginkgo biloba on adriamycin-induced heart failure and its mechanism: role of ghrelin peptide

银杏提取物抗大鼠阿霉素性心衰的作用及机制研究



全 文 :银杏提取物抗大鼠阿霉素性心衰的作用及机制研究
许志威1,吴伟康1,2,蓝涛华1,张选红1
(1.中山大学 中山医学院 病理生理学教研室,广东 广州 510080;
2.中山大学 中西医结合研究所,广东 广州 510080)
[摘要] 目的:探讨银杏提取物(extractofGinkgobiloba,EGB)对大鼠阿霉素性心衰的保护作用及 ghrelin多肽机制的研
究。方法:Wistar大鼠随机分为3组:正常对照组,心衰模型组和银杏组。模型组和银杏组尾静脉注射阿霉素(ADR)复制心衰
模型,银杏组给予银杏提取物水溶液灌胃(100mg·kg-1·d-1),3周后测定各组大鼠的心功能;用放免法检测血浆及心肌组
织中的ghrelin水平,高压液相法检测心肌组织中的三磷酸腺苷(ATP)与磷酸肌酸(CrP)含量,RTPCR法检测心肌组织的 gh
relin基因表达。结果:与正常组比较,模型组心功能明显降低,银杏组心功能指标较模型组显著改善。模型组血浆中的ghrelin
水平明显高于正常组,但心肌组织中ghrelin水平显著低于正常组,心肌组织中的ATP含量及ghrelinmRNA的表达均明显低于
正常组。与正常组和模型组比较,银杏组血浆中的ghrelin水平显著增高;心肌组织中的ATP含量及ghrelinmRNA的表达均明
显高于模型组,接近正常组。结论:心肌细胞能量代谢障碍是阿霉素性心衰发病的主要原因之一,EGB干预治疗可改善阿霉
素性心衰大鼠的心功能及心肌能量代谢,这可能与EGB增强了促能量代谢正平衡的ghrelin多肽的表达与生成有关。
[关键词] 银杏提取物;阿霉素;心衰;ghrelin;能量
[收稿日期] 20090410
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30470697);中澳科技合作基
金DEST协议(30611120147);中国博士后科学基金面上项目
(20080440808)
[通信作者] 吴伟康,Tel/Fax:(020)87331779,Email:w2004wk
@yahoo.com.cn
[作者简介] 许志威,中山大学中山医学院病理生理学教研室博士
后,研究方向为中西医结合心血管病理生理学
  阿霉素(ADR)是一种广谱抗肿瘤药物,因其对
心肌有明显的毒副作用,严重时常导致心力衰竭[1]。
银杏提取物的主要活性成分为银杏总黄酮苷和银杏
内酯,具有清除氧自由基,抑制膜脂质过氧化作用,
已经广泛用于治疗心脑血管疾病。研究发现银杏提
取物具有改善能量代谢的作用[2],动物实验和临床
研究也提示,银杏提取物对慢性心衰有一定的疗效,
但它发挥治疗作用的机制尚未完全阐明。ghrelin是
主要由胃黏膜X/A样细胞合成的一种脑肠肽,也是
一种新的心脑血管活性多肽,研究发现,ghrelin具有
改善能量代谢及抗心力衰竭的作用[3],本实验进而探
讨内源性ghrelin多肽是否参与了银杏提取物抗阿霉
素性心力衰竭的作用及分子机制。
1 材料
1.1 动物
清洁级雄性 Wistar大鼠30只,体重200~220
g,由中山医科大学动物中心提供(动物合格证号
SCXK20040011)。
1.2 药物与试剂
阿霉素注射液(深圳万乐制药股份有限公司,批
号0505E1);ghrelin放免试剂盒(北京康肽生物有限
公司,美国 Phoenix公司生产,批号502247);银杏提
取物粉末(浙江康恩贝制药,批号 0107201。含黄酮
苷24%、银杏内酯6%)溶解于蒸馏水后调其质量浓
度10g·L-1,4℃冷藏备用,ATP及CrP对照品(Sig
ma公司),RTPCR试剂盒(北京塞百胜公司)。
1.3 仪器
成都泰盟BL420生理记录仪,德国安捷伦(Ag
ilent)HP1100高效液相色谱仪,法国 VL凝胶成像
及图像分析系统。
2 方法
2.1 动物分组与处理
30只雄性 Wistar大鼠,随机分为3组,每组10
只。心衰模型组和银杏组以ADR3mg·kg-1剂量尾
静脉注射,正常对照组以等体积生理盐水尾静脉注
射,每5d1次,共3次。第3次注射后,银杏组给予
上述银杏提取物溶液灌胃(100mg·kg-1)[4],正常组
和心衰组给予等体积双蒸水灌胃,每天1次,共3周。
2.2 心功能检测
实验结束时用 3%戊巴比妥钠溶液(45mg·
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kg-1,ip)将大鼠麻醉,固定,右侧颈总动脉插入心导
管至左心室,经压力换能器接 BL420生理记录仪,
记录左室内压变化最大速率(±dp/dtmax)及心率
(HR)。待上述指标完成后,缓慢抽出心导管,行气
管切开,连接电动呼吸机辅助呼吸,稳定数分钟后,
沿右侧锁骨中线于第5肋间垂直开胸,暴露心脏,分
离主动脉根部,安置内径15~2mm的电磁流量计
探头,测量心输出量(CO)、心脏指数(CI)与心脏每
搏指数(SI)。实验完毕后立即取抗凝血浆并处死大
鼠取心肌等脏器放液氮以备测。
2.3 心肌及血浆中的ghrelin活性多肽水平测定
2.3.1 血样与心肌样品的制备 采集血样置于含
EDTA的试管中,立即轻摇以防血液凝固。然后将管
中的血样转移到含抑蛋白酶肽(540kU·mL-1血样)
的离心管中,轻摇混匀,以抑制样品中蛋白酶的活性。
4℃,1600×g离心15min,取上清于-80℃冰箱保存
备测。取约50mg左室心肌组织尽快放入1mL的冰
乙酸(HAC,1mol·mL-1)于匀浆器中先沸水煮10min
,迅速冷却后再磨制成匀浆溶液,4℃,1万 r·min-1离
心30min,取上清于-80℃冰箱保存备测。
2.3.2 放免(RIA)测定 分别取上述样品后按gh
relin放免试剂盒说明书步骤进行测定,心肌样品需
先用考马斯亮蓝法进行蛋白定量。
2.4 HPLC测定心肌组织高能磷酸物(HEP)含量
参考文献报道的方法[1]取心肌组织标本 200
mg,加入12mL05mol·L-1的高氯酸(HClO4)于
匀浆器中,在冰上充分匀浆,冰上静置10min后于
0~4℃下以1万 r·min-1低温离心5min,取其上
清液加05mol·L-1氢氧化钾调 pH76~78,再
以1万 r·min-1低温离心5min,将上清液置于液氮
中保存待测。将上述心肌组织提取液10μL注入色
谱分析系统中,CrP与ATP对照品在10min内基线
分离,由标准曲线方程计算出不同时间点心肌组织
样品中CrP与ATP含量。
2.5 心肌组织中的ghrelinmRNA表达及半定量分析
使用TRIzol提取总RNA,紫外分光光度法测定
浓度和纯度。取1μg总 RNA,以 OligodT为引物,
逆转录酶合成 cDNA。以1μLcDNA为模板,加入
上下游引物。经 GeneBank检索获得大鼠 ghrelin
mRNA全序列(EU518497),用美国Primer引物设计
软件自行设计两对引物(上海生物工程公司合成),
序列如下:ghrelin扩增产物长 516bp,5′GGTC
CCTACGCTGCTCAT3′, 3′ACTCCTCCCACCACT
CACGA5′;βactin扩增产物长度 332bp,5′GC
CAACCGTGAAAAGATG3′, 3′ACAACGGGATCT
GAAGCT5′。PCR反应体系最终为25μL,在 PCR
仪上进行基因扩增,反应条件:95℃,变性30s;54
℃,退火60s;72℃,延伸30s),循环35次,取10
μL扩增产物,进行2%琼脂糖凝胶电泳,结果拍照,
采用凝胶成像及分析系统进行灰度扫描,以目标条
带和内参条带的比值表示表达强弱。
2.6 统计学分析
实验数据均以 珋x±s表示,经正态分布和齐性检
验,多组计量资料比较采用单因素方差分析,组间比
较采用LSD法进行双侧检验,α值界定为005。结
果应用SPSS110统计软件进行分析。
3 结果
3.1 心功能相应指标比较
心衰模型组心肌舒缩功能降低明显,较正常组,
银杏组心脏每搏指(SI)数明显增加,心率(HR)降
低;银杏组可以显著改善心肌舒缩功能,与正常组相
比无统计学差异(表1)。
表1 银杏提取物对大鼠心功能的影响(珋x±s,n=10)
分组
剂量
/mg·kg-1
CO
/mL·min-1
CI
/×10-6L·min-1·m-2
SI
/×10-6L·m-2
+dp/dtmax
/mmHg·s-1
-dp/dtmax
/mmHg·s-1
HR
/次/min
正常 - 7340±6348 1977±0241 4123±0691 5291±2066 4593±1590 3907±2818
心衰 - 6800±3464 2425±0327 5882±1198 2799±68702) 2442±74462) 3864±5703
银杏 100 7567±2504 2226±0673 770±24021) 6216±20713) 4966±11603) 2412±10913)
  注:与对照组相比1)P<005,2)P<001;与心衰组相比3)P<001;1mmHg≈013kPa。
3.2 血浆及心肌组织中的ghrelin水平比较
心衰模型组心肌组织中的 ghrelin水平显著降
低,而血浆中的 ghrelin水平较正常组明显升高;与
心衰组及正常组相比,银杏组可显著增加血浆及心
肌组织中的ghrelin水平(表2)。
3.3 心肌组织中ATP及CrP含量的比较
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表2 银杏提取物对心衰大鼠血浆及心肌组织中
ghrelin水平的影响(珋x±s,n=10)
分组
剂量
/mg·kg-1
血浆ghrelin
/ng·L-1
心肌ghrelin
/ng·g-1
正常 - 66254±23452 68376±29949
心衰 - 87476±306221) 54522±239452)
银杏 100 166763±654642,3) 85509±220612,3)
  注:与正常组相比1)P<005,2)P<001;与心衰组相比3)P<
001(表3同)。
心衰组心肌组织中的 ATP含量明显降低,CrP
含量较正常组降低但无统计学差异;与心衰组及正
常组相比,银杏组可显著增加心肌组织中的 ATP水
平;银杏组CrP含量较心衰组升高但无统计学差异
(表3)。
表3 银杏提取物对心衰大鼠心肌组织中ATP及
CrP水平的影响(珋x±s,n=10)
分组
剂量
/mg·kg-1
ATP
/μmol·g-1
CrP
/μmol·g-1
正常 - 00259±00072 04577±010496
心衰 - 00208±000841) 03892±004981
银杏 100 00344±000582,3)04511±012557
3.4 心肌组织中ghrelinmRNA表达强弱比较
心衰组心肌组织中的 ghrelinmRNA表达显著
降低;与心衰组及正常组相比,银杏组可显著增加心
肌组织中的ghrelinmRNA表达(图1)。
M.marker标识物;Con.正常组;HF.心衰组;EGB.银杏提取物;
与正常组相比1)P<001;与心衰组相比2)P<001。
图1 各组大鼠心肌ghrelinRTPCR扩增产物电泳图
及灰度半定量分析
4 讨论
本实验沿用课题组已经成熟的阿霉素性心衰建
模方法[5],随着药物在体内毒性累计效应,最终导
致模型组大鼠的心功能与正常组比明显下降,同时
出现一些心力衰竭的体征,如消瘦、水肿、毛发稀疏
无光泽,活动性欠佳,而给予银杏提取物干预后,大
鼠的心功能及体征得到明显改善。
目前阿霉素所引起的心脏毒性的机制尚未完全
阐明,有报道认为阿霉素性心肌病的心肌损伤与其所
引发的能量代谢障碍有关,也是加速阿霉素心衰发病
的重要原因之一[6]。心脏是耗能显著的器官,当心脏
的能量代谢不足时,则使左心室收缩功能进行性恶
化;心衰后也可导致心肌代谢异常,如ATP含量降低,
线粒体功能障碍,这些变化又必然促进心衰的发生发
展,从而形成恶性循环。本实验中心衰组大鼠心肌组织
中的高能磷酸化合物 ATP的含量明显低于正常组,
CrP的含量也呈降低趋势,进一步验证了能量代谢障碍
参与了阿霉素性心衰的病理演变过程。因此,调节心
脏的能量代谢将成为心衰治疗的一种新方法[7]。
银杏叶提取物的心血管药理作用和临床疗效已
经被医学界广泛确认,其主要活性成分银杏总黄酮
苷,具有直接清除氧自由基,捕捉脂质自由基,防止
细胞膜脂质过氧化。研究表明银杏提取物对小鼠心
肌线粒体过氧化损伤具有保护作用[8],同时可提高
线粒体呼吸率,增加ATP合成,改善能量代谢[9];其
另一活性成分总萜内酯中的银杏内酯还具有营养和
保护神经组织细胞的作用[10]。本实验也表明银杏
提取物能改善心肌能量代谢,对慢性心衰有一定的
疗效,但其具体机制还不太清楚。
ghrelin,主要是由胃黏膜合成分泌的一种新的
脑肠肽,可促进能量代谢正平衡,此外,ghrelin还可
通过改善左室功能失调及心衰恶病质来发挥抗心衰
的作用[3]。有资料显示心衰并伴有恶病质的患者
其血浆中ghrelin水平显著高于正常者,这就提示心
衰发展过程中 ghrelin可能代偿性升高以保护心
脏[11]。作者也报道了阿霉素性心衰大鼠内源性gh
relin水平可代偿性升高来阻逆心衰的发病[12]。本
实验也发现心衰组大鼠血浆中的 ghrelin水平较正
常组略有升高,而银杏干预后血浆及心肌组织中的
ghrelin水平较正常组及心衰组可显著增加。研究表
明ghrelin可显著增加缺血再灌时的心肌细胞 ATP
的含量,还可减少 ATP的消耗[13]。而本实验中银
杏组大鼠心肌组织中的 ATP含量较心衰组及正常
组比显著升高,CrP含量接近正常组,较心衰组有所
升高但无统计学差异,故推测本实验中银杏促心肌
能量代谢的作用极可能是由 ghrelin介导的。而且
本实验还发现心衰组心肌组织中的 ghrelinmRNA
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表达较正常组显著降低;与心衰组及正常组相比,银
杏可显著增加心肌组织中的 ghrelinmRNA表达。
因次,银杏提取物可能是从增强了内源性 ghrelin多
肽的生成与表达及改善心肌细胞能量代谢两方面来
保护心肌,进而改善心功能以发挥抗心衰作用。这
两方面的机制是分别独立还是互相依存的,尚需进
一步深入研究。
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ProtectiveefectsofextractofGinkgobilobaonadriamycininducedheart
failureanditsmechanism:roleofghrelinpeptide
XUZhiwei1,WUWeikang1,2,LANTaohua1,ZHANGXuanhong1
(1.ZhongshanMedicalColege,SunYatsenUniversity,Guangzhou510080,China;
2.InstituteofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicine,SunYatsenUniversity,Guangzhou510080,China)
  [Abstract] Objective:ToexploretheprotectiveefectsofextractofGinkgobiloba(EGB)inadriamycin(ADR)induced
heartfailure(HF)andthemechanismofghrelinpeptide.Method:Wistarratswererandomlydividedintothreegroups:control
group,HFgroupandEGBgroup.ADRwasinjectedintheratsofHFgroupandEGBgroupbycaudalvein.Afterthelastinjection,
theratsinEGBgroupweregivenintragastricadministrationofEGBsolution(100mg·kg-1·d-1).Threeweekslater,cardiac
functionwasdetected;Ghrelinlevelsinplasmaandmyocardiumweremeasuredbyradioimmunologyassay(RIA);Highenergyphos
phates(HEP)contentsinmyocardiumweremeasuredbyHPLC;MyocardialgeneexpressionofghrelinwasmeasuredbyRTPCR.
Result:Comparedwithcontrolgroup,HFgrouphadobviouslydecreasedindexofcardiacfunction,andtheseindexessuchas±dp/dt
maxinEGBgroupwerehigherthanthoseinADRgroup.PlasmaghrelinlevelinHFgroupwashigherthanthatincontrolgroupwhile
myocardialghrelinlevelwassignificantlylowerthanthatincontrolgroup.MyocardialATPcontentandgeneexpressionofghrelin
mRNAinHFgroupweresignificantlylowerthanthoseincontrolgroup;PlasmaghrelinlevelinEGBgroupwassignificantlyincreased.
MyocardialATPcontentandgeneexpressionofghrelinmRNAinEGBgroupweresignificantlyhigherthanthoseinHFgroup,andwere
closedtothoseofcontrolgroup.Conclusion:MyocardialenergydysfunctionisanimportantreasonofADRinducedHF.EGBtherapy
canimprovecardiacfunctionandenergymetabolisminHFrats,partlybecauseitmightincreasetheexpressionandproductionofghre
lin,whichcanpromotepositiveenergymetabolism.
[Keywords] extractofGinkgobiloba;adriamycin;heartfailure;ghrelin;energy [责任编辑 古云侠]
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