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Effect of Panax notoginseng saponins on vascular intima hyperplasia and  PCNA expression in rat aorta after balloon angioplasty

三七总皂苷对大鼠主动脉球囊损伤后血管内膜增生及PCNA表达的影响


目的:研究三七总皂苷(PNS)对大鼠主动脉球囊损伤后血管内膜增生及增殖细胞核抗原(PCNA)表达的影响,阐明其作用机制。方法:以20 F球囊导管建立大鼠主动脉内膜剥脱模型,随机分为假手术组、模型组、三七总皂苷(100 mg·kg-1组、阳性药阿托伐他汀(10 mg·kg-1)组。造模后第2天开始给药,连续给药14 d后取胸主动脉损伤段,以组织形态学和免疫组织化学方法测定血管形态计量指标及PCNA表达。结果:模型组的内膜面积、内膜厚度、内膜面积增生比率、内膜厚度增生比率、内膜/中膜面积比、内膜/中膜厚度比均显著大于假手术组(P<001)。PNS组和阿托伐他汀组上述各指标均低于模型组(P<005)。模型组增生内膜中PCNA表达较假手术组显著增强(P<001)。PNS组、阿托伐他汀组PCNA表达均显著低于模型组(P<001)。结论:PNS可抑制血管内膜损伤后引起的血管内膜增生,其作用可能是通过抑制血管内膜损伤后血管平滑肌细胞增殖而实现的。

Objective: To explore the effect and the mechanism of panax notoginseng saponins (PNS) on the vascular intima hyperplasia and expression of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) after aortic intima injury induced ballcon in rats.  Method: Model of aortic intima denudation in rats was established by 20 forgarty. The rats were randomly divided into sham group,model group, PNS group and atorvastatin group. Drugs were administered at the second day after the aortic intima injury for 14 days. The injured thoracic aorta segment were taken to detected the vascular morphological changes and expression of PCNA by histomorphology and immunohistochemic methods.  Result: The intimal area (IA), intimal thickness (IT), hyperplasia ratio of intimal area (HRIA), the ratio of intimal/mesolamella area and thickness in the model group were significantly higher than those of the sham operation (P<001). The above indexes in PNS and atorvastatin group were markedly lower than those in the model group (P<005). Compared with the sham group, the expression of PCNA in the model was enhanced remarkably (P<001). Compared with the model group, the expression of PCNA in PNS and atorvastatin group was significantly lowered (P<001).  Conclusion: PNS could inhibit intima hyperplasia by inhibiting proliferation of the vascular smooth muscle cell after vascular intima injury.


全 文 :三七总皂苷对大鼠主动脉球囊损伤后
血管内膜增生及 PCNA表达的影响
王建玲,吴 露,张 伟,邓常青
(湖南中医药大学 中西医结合学院,湖南 长沙 410208)
[摘要] 目的:研究三七总皂苷(PNS)对大鼠主动脉球囊损伤后血管内膜增生及增殖细胞核抗原(PCNA)表达的影响,
阐明其作用机制。方法:以20F球囊导管建立大鼠主动脉内膜剥脱模型,随机分为假手术组、模型组、三七总皂苷(100mg·
kg-1组、阳性药阿托伐他汀(10mg·kg-1)组。造模后第2天开始给药,连续给药14d后取胸主动脉损伤段,以组织形态学和
免疫组织化学方法测定血管形态计量指标及PCNA表达。结果:模型组的内膜面积、内膜厚度、内膜面积增生比率、内膜厚度
增生比率、内膜/中膜面积比、内膜/中膜厚度比均显著大于假手术组(P<001)。PNS组和阿托伐他汀组上述各指标均低于
模型组(P<005)。模型组增生内膜中PCNA表达较假手术组显著增强(P<001)。PNS组、阿托伐他汀组 PCNA表达均显
著低于模型组(P<001)。结论:PNS可抑制血管内膜损伤后引起的血管内膜增生,其作用可能是通过抑制血管内膜损伤后
血管平滑肌细胞增殖而实现的。
[关键词] 三七总皂苷;血管再狭窄;血管平滑肌细胞;增殖细胞核抗原
[收稿日期] 20080810
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30572301)
[通信作者] 王建玲,Tel:(0731)5381878,Email:825wjl@sina.
com
  经皮冠状动脉成形术(percutaneoustransluminal
coronaryangioplasty,PTCA)后再狭窄等血管增生性
疾病严重危害着人类的健康,一直是医学界研究的
热点。但由于其产生的原因复杂,现有的防治措施
还不理想。血管再狭窄的基本病理过程主要是血管
内膜损伤,诱发中膜与外膜平滑肌细胞和成纤维细
胞向内膜迁移、增殖,并合成大量细胞外基质,导致
血管再狭窄的发生。血管平滑肌细胞(vascular
smoothmusclecel,VSMC)增殖是其主要环节,故抑
制VSMC过度增殖,成为防治血管增生性病变的主
要靶点。三七总皂苷(panaxnotoginsengsaponin,
PNS)是三七的主要药理活性成分,在三七中含量高
达12%,可抑制血栓形成、扩张外周血管等。孙继
红[1]等的研究发现:PNS可减少冠脉支架植入术后
患者血小板激活及促 VSMC增殖的生长因子释放,
从而减轻再狭窄的发生。夏豪等[2]指出,PNS对家
兔颈动脉内皮剥脱术所致的 VSMC增殖有抑制作
用。提示PNS对于防治PTCA后血管再狭窄有较大
的应用价值。为此,本实验以大鼠球囊导管损伤建
立的主动脉内膜增生模型,研究 PNS对血管增生性
病变VSMC增殖的作用,为该药的临床合理应用提
供实验依据。
1 材料
1.1 动物 健康 SD大鼠,清洁级,体重300~350
g,雄性,由湖南省卫生防疫站实验动物中心提供,动
物合格证号医动字第20010号。饲养环境室温18~
20℃,湿度65%~70%,自由饮水进食。
1.2 仪器 球囊(天津中拓乳胶科技发展有限公
司);导管(由51/2针头改装自制,河北医科大学基础
医学研究所生物化学室韩梅教授惠赠)。国产20F
球囊导管由球囊和导管组装而成[3]。球囊导管准
备好后,在尾端注入生理盐水充盈球囊(黄豆大
小),回缩自如即可。AsahipakNH2P504E色谱柱
(46mm×250mm,5μm,日本),Waters2487型高
效液相色谱仪(带 Breeze工作站,美国 Waters公
司),MV-265型紫外检测器(日本岛津,多功能双
目显微镜(德国蔡司),MIAS医学图像分析系统(北
京北航公司)。
1.3 试剂 对照品人参皂苷Rg1(纯度>977%,批
号 0703200516)、对照品人参皂苷 Re(纯度 >
980%,批号 0704200517)和三七皂苷 R1(纯度 >
980%,批号0745200508)均购自中国药品生物制品
检定所。增殖细胞核抗原(proliferatingcelnuclear
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antigen,PCNA)免疫组化染色试剂盒、兔抗大鼠平滑
肌α肌动蛋白(SMαactin多克隆抗体、DAB显色试
剂盒、通用型二抗试剂盒(武汉博士德生物工程有限
公司),PolyLLysine(北京中杉金桥生物技术有限公
司),亮绿(长沙丽欣生物技术有限公司)。乙腈、甲
醇为色谱纯,其他试剂均为国产分析纯。
1.4 药物 阿托伐他汀(atorvatatin,规格 10mg/
片,GodeckeGmbH生产,辉瑞制药有限公司分装,批
号65837019),临用时以去离子蒸馏水配成 1g·
L-1混悬液。三七总皂苷提取物[PNS,广西梧州制
药(集团)股份有限公司出品,批号061119],临用时
以去离子蒸馏水配成10g·L-1溶液。
2 方法
2.1 PNS中主要有效成分的测定 采用高效液相
色谱梯度冼脱法同时测定PNS中人参皂苷Rg1、人参
皂苷Re、人参皂苷Rb1和三七皂苷R1含量。色谱条
件:色谱柱AsahipakNH2P504E,流动相乙腈水(81∶
19),流速12mL·min-1,柱温35℃。先建立标准曲
线。分别称取人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷
Rb1和三七皂苷R1对照品5,5,4,5mg,用流动相溶解
并定容至5mL制得对照品溶液。分别吸取对照品人
参皂苷 Rg1(008,012,016,020,024,028mL)、
人参皂苷Re(002,004,006,010,014,018mL)、
人参皂苷Rb1(010,014,018,022,026,030mL)
和三七皂苷 R1(002,004,008,012,014,016
mL),得到系列浓度的对照品溶液,分别进样3次,每
次进样20μL,记录色谱图。以对照品浓度为横坐标
(X),峰面积为纵坐标(Y)进行线性回归,得到人参皂
苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rb1和三七皂苷R1的
标准曲线回归方程,相关系数分别为r=09992,r=
09993,r=09991,r=09991。人参皂苷Rg1、人参
皂苷Re、人参皂苷 Rb1和三七皂苷 R1分别在80~
280,20~180,95~285,18~146mg·L-1呈良好的线
性关系。再测定PNS中主要成分。称取PNS8mg,
以流动相溶解并定容至10mL,制成样品溶液。每次
取样品溶液20μL,注入高效液相色谱仪,重复5次,
记录峰面积,采用标准曲线计算其含量,人参皂苷
Rg1质量分数317%~355%,人参皂苷Rb1质量分
数307%~357%,人参皂苷Re质量分数123%~
127%,三七皂苷R1质量分数53%~71%。
2.2 动物模型建立方法 参照文献方法[3],大鼠
腹腔注射10%水合氯醛麻醉,作颈部正中切口,暴
露及游离左颈总动脉1~15cm,远心端结扎,在左
颈总动脉近心端用动脉夹阻断后,于颈总动脉远心
端剪一“V”形切口,插入球囊导管,仔细操作导管越
过主动脉弓入胸,下至腹主动脉,深度6~7cm。自
导管尾端注入生理盐水01~02mL充盈球囊,使球
囊膨胀至回拉时有较明显的阻力感,保持阻力一致缓
慢回拉导管至主动脉弓处,如此重复6次,再以导丝
为轴线旋转球囊180°,使球囊转至血管腔的另一面,
依上法再重复6次,充分剥脱内皮。完成后撤出导
管,结扎左颈总动脉近心端血管以止血,逐层缝合切
口。术后腹腔注射青霉素每只20万U,连用3d。
2.3 分组及给药方法 大鼠先按体重分层后,再随
机分为假手术组、模型组、阿托伐他汀组(10mg·
kg-1)和三七总皂苷组(100mg·kg-1)。根据预实
验结果,每组造模及实验成功的动物数为 10~12
只。假手术组只进行手术操作,但不插入球囊损伤,
其他操作与各实验组相同。造模后第1天起开始给
药,假手术组和模型组灌胃等量蒸馏水(10mL·
kg-1)。连续灌胃7d后称重,根据体重调整给药用
量,再连续灌胃7d,共给药14d。
2.4 血管组织采集及测定指标 于末次给药后次
日处死动物。取出损伤段胸主动脉分为3段(距主
动脉弓1cm、距膈肌入孔处1cm、中间段约1cm)。
迅速放入5mL冻存管内,置4%多聚甲醛中固定、
移入4℃冰箱中保存备用,8h后取出脱水、透明、石
蜡垂直定向包埋。
取出包埋的血管段,每只大鼠的每段血管间断均
匀切片8~10张,Masson法三色染色后,每段血管标
本各随机取3片进行光镜观察、照相,按组织学划分,
内弹力膜以内为内膜,内弹力膜与外弹力膜之间为中
膜。以MIAS医学图像分析系统分别测量外弹力膜
内面积;内弹力膜内面积;管腔面积、外弹力膜周径;
内弹力膜周径以及管腔周径,计算每段血管的平均测
定值。并在此基础上计算出中膜面积(μm2)=外弹
力膜内面积-内弹力膜内面积、内膜面积(μm2)=内
弹力膜内面积-管腔面积、中膜厚度(μm)=(外弹力
膜周径 -内弹力膜周径)/2Πμm;内膜厚度(μm)=
(内弹力膜周径 -管腔周径)/2Π;内膜面积增生比
率=内膜面积/(内膜面积+中膜面积)×100%;内膜
厚度增生比率 =内膜厚度/(内膜厚度 +中膜厚度)
×100%;内膜/中膜面积比、内膜/中膜厚度比,以评
价血管内膜增生程度。
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同上每只大鼠的每段血管间断均匀切片8~10
张,每段血管标本各随机取3张,以免疫组化法测定
增生内膜中PCNA和SMαactin的表达,以评价血管
平滑肌的增殖情况。以镜下细胞内出现棕黄色颗粒
为阳性表达信号。每个指标在各组都设立一个阴性
对照(阴性对照以 PBS替代一抗)。用图像分析系
统对表达信号进行分析。结果以灰度值表示,灰度
值越小,表示相关抗原表达越强。
2.5 统计学方法 用 SPSS130统计软件进行分
析,实验结果所有数据为正态分布时均采用 珋x±s表
示。原始数据方差不齐时,对数据取自然对数进行
变量变换,使各组数据均符合正态性和方差齐性要
求。多组间均数比较用单因素方差分析,组间两两
比较用LSD检验。P<005为有显著性意义。
3 结果
3.1 各组血管形态计量指标比较 各组中膜面积和
中膜厚度比较差异均无显著性意义。模型组、PNS
组、阿托伐他汀组的内膜面积、内膜厚度、内膜面积增
生比率、内膜厚度增生比率、内膜/中膜面积比、内膜/
中膜厚度比均显著大于假手术组(P<001)。PNS
组的内膜面积、内膜厚度、内膜面积增生比率、内膜厚
度增生比率、内膜/中膜面积比、内膜/中膜厚度比均
显著低于模型组(P<005)。阿托伐他汀组上述各
指标也均低于模型组(P<001)(表1)。
表1 各组大鼠血管形态学计量指标的比较(珋x±s,n=10)
组别
剂量
/mg·kg-1
内膜面积
/μm2
内膜厚度
/μm
内膜面积
增生率/%
内膜厚度
增生率/%
内膜面积
/中膜面积
内膜厚度
/中膜厚度
假手术   -   000±000 000±000 0±0 0±0 000±000 000±000
模型    - 417375±1804881) 501±2111) 27±91) 29±101) 040±0181) 042±0191)
三七总皂苷 100 291045±733431,2) 350±1111,2) 20±51,2) 21±51,2) 026±0081,2) 027±0091,2)
阿托伐他汀 10 236925±788191,3) 292±1071,3) 17±51,3) 18±51,3) 021±0071,3) 022±0071,3)
  注:与假手术组比较1)P<001;与模型组比较2)P<005,3)P<001(表2同)。
3.2 各组增生内膜 PCNA表达的比较 假手术组
未见到PCNA表达阳性细胞。模型组增生内膜中可
见到大量的阳性细胞,PCNA表达非常明显,分布在
新生内膜和中膜中。PNS组、阿托伐他汀组新生内
膜中也可见到散在的阳性细胞,PCNA表达不及模
型组显著。对各组 PCNA表达比较表明,模型组
PCNA表达较假手术组显著增强(P<001)。三七
总皂苷组、阿托伐他汀组 PCNA表达也较假手术组
均显著增强(P<005~P<001),但均显著低于模
型组(P<001)(图1、表2)。
A.假手术组;B.模型组;C.三七总皂苷组;
D.阿托伐他汀组;箭头指示内膜增生处。
图1 各组PCNA表达的比较(免疫组化DAB染色,×400)
表2 各组PCNA表达(灰度值)的比较
(珋x±s,n=10)
组别 剂量/mg·kg-1 PCNA
假手术   - 1614±223
模型    - 1137±1271)
三七总皂苷 100 1348±1321,3)
阿托伐他汀 10 1361±721,3)
  SMαactin为 VSMC的特异标记物。为进一步
证实内膜增生物中的细胞种类,以免疫组化法检测
了血管段标本SMαactin的表达。假手术组血管内
膜未见到SMαactin阳性细胞。有内膜增生的血管
均可见到增生内膜中有大量 SMαactin阳性细胞。
表明增生内膜的细胞主要是VSMC(图2)。
A.假手术组;B.模型组。箭头指示内膜增生处。
图2 增生内膜中SMαactin阳性表达图
(免疫组化DAB染色,×400)
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4 讨论
研究表明,PTCA后动脉内膜受损,血管内皮细
胞完整性破坏,使内皮下基质暴露于血流中,激活血
小板,引发血小板聚集、黏附,继而形成富含血小板
的血栓,这是冠脉成形术后损伤血管早期的病理生
理过程。血栓随后机化,内膜增生开始在血管再狭
窄的形成中起主导作用。VSMC在多种生长因子和
血管活性物质的刺激下,开始由中层向内膜迁移、增
殖,并同时分泌细胞外基质,使内膜进一步增厚,最
终形成新生内膜[4]。因而,PTCA后血管再狭窄类
似中医血瘀证,采用活血化瘀中药进行治疗常可取
得较好的效果。多种活血化瘀中药复方及有效成分
具有抑制 VSMC增殖的作用,对 PTCA后再狭窄能
进行有效地多靶点多方位的调节[5]。
本研究结果表明,大鼠主动脉内皮剥脱术后14
d即可出现明显的血管内膜增生而引起血管狭窄,
这主要是由于VSMC增殖所致。阳性对照药阿托伐
他汀可使内膜面积、内膜厚度、内膜面积增生比率、
内膜厚度增生比率、内膜/中膜面积比、内膜/中膜厚
度比等显著降低,提示阿托伐他汀可抑制血管损伤
后VSMC增殖导致的血管内膜增生。他汀类药物能
明显降低心血管事件发生[6]。其作用除降脂外,还
与能调节炎症、稳定斑块有关,有重要的独立于调脂
的多重作用[7]。PNS也可抑制内膜增生,表明 PNS
对血管内膜增生也具有抑制作用。
VSMC的异常增殖在动脉粥样硬化、冠状动脉
支架术后再狭窄等的发生中有着重要作用。PCNA
是一种与细胞增殖有关的参与DNA合成的核蛋白,
是仅能在增殖细胞中合成和表达的核内多肽链[7]。
因此,PCNA的合成及表达与细胞的增殖状态、分
化活跃程度有关,能较可靠的反映细胞群体增殖活
性,是一个敏感的反映细胞增殖的指标,被广泛用于
细胞增殖功能的检测[8]。本研究证明,增生内膜中
的细胞主要为 VSMC,血管损伤后内膜增生主要是
由VSMC增殖引起,因而,检测增生内膜中PCNA表
达主要反映了 VSMC的增殖情况。本研究表明,血
管内皮损伤后内膜增生明显,PCNA表达增强,提示
VSMC向内膜迁移、增殖。阿托伐他汀组增生内膜
中PCNA表达强度显著降低,表明阿托伐他汀对增
生内膜中的细胞增殖活性具有抑制作用,通过抑制
VSMC增殖而阻抑内膜增生。PNS也可降低增生内
膜中PCNA的表达,提示 PNS对 VSMC增殖也具有
抑制作用,其抗血管内膜增生的作用也可能是通过
抑制VSMC增殖而介导的。
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EfectofPanaxnotoginsengsaponinsonvascularintimahyperplasiaand
PCNAexpressioninrataortaafterbaloonangioplasty
WANGJianling,WULu,ZHANGWei,DENGChangqing
(SchoolofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicine,HunanUniversityofTraditionalChineseMedicine,
Changsha410208,China)
[Abstract] Objective:Toexploretheefectandthemechanismofpanaxnotoginsengsaponins(PNS)onthevascularintima
hyperplasiaandexpressionofproliferatingcelnuclearantigen(PCNA)afteraorticintimainjuryinducedbalconinrats.Method:
Modelofaorticintimadenudationinratswasestablishedby20forgarty.Theratswererandomlydividedintoshamgroup,model
group,PNSgroupandatorvastatingroup.Drugswereadministeredattheseconddayaftertheaorticintimainjuryfor14days.Thein
juredthoracicaortasegmentweretakentodetectedthevascularmorphologicalchangesandexpressionofPCNAbyhistomorphologyand
immunohistochemicmethods.Result:Theintimalarea(IA),intimalthickness(IT),hyperplasiaratioofintimalarea(HRIA),the
ratioofintimal/mesolamelaareaandthicknessinthemodelgroupweresignificantlyhigherthanthoseoftheshamoperation(P<
001).TheaboveindexesinPNSandatorvastatingroupweremarkedlylowerthanthoseinthemodelgroup(P<005).Compared
withtheshamgroup,theexpressionofPCNAinthemodelwasenhancedremarkably(P<001).Comparedwiththemodelgroup,the
expressionofPCNAinPNSandatorvastatingroupwassignificantlylowered(P<001).Conclusion:PNScouldinhibitintimahyper
plasiabyinhibitingproliferationofthevascularsmoothmusclecelaftervascularintimainjury.
[Keywords] panaxnotoginsengsaponins;vascularrestenosis;vascularsmoothmusclecels;proliferatingcelnuclearantigen
[责任编辑 古云侠]
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