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Effect of tripterysium glucosides on diabetic cardiomyopathy in rats

雷公藤多苷对实验性糖尿病心肌病大鼠的影响


目的:探讨雷公藤多苷对实验性糖尿病心肌病大鼠的心脏保护作用。方法:用链脲佐菌素(STZ将SD大鼠造模成糖尿病心肌病模型,分为雷公藤多苷组,模型组,另设正常组(均n=8)。雷公藤多苷组给予雷公藤多苷(18 mg·kg-1),其余各组给以等量生理盐水,持续给药3个月。给药结束后测血糖、心功能、心脏指数,用免疫组化法观察心肌核因子 κB(NF κB和细胞间黏附分子 1(ICAM 1)表达,同时用电子显微镜观察大鼠心肌超微结构变化。结果:与模型组比较,雷公藤多苷能减小心脏指数,保护心功能,抑制NF κB和ICAM 1表达;明显延缓心肌细胞线粒体、心肌纤维细胞的病理改变。结论:雷公藤多苷具有保护糖尿病心肌病大鼠心脏作用,其机制可能与抑制炎症反应和免疫抑制作用有关。

Objective: To observe the effect of heart protection on diabetic cardiomyopathy in rats by tripterysium glucosides.  Method: The rat diabetic cardiomyopathy rats model are made by streptozotocin, then divided into tripterysium glucosides group (n=8) and model group (n=8). In addition, the control group is established (n=8). Glucosides group was orally administrated tripterysium glucosides (18 mg·kg-1), the control groups was orally administrated same volume NS for 3 months. Blood sugar, heart function and cardiac index were detected after 3 months. Immunohistochemical techniques were used to detect NF κB and ICAM 1 expression. Ultrastructure of cardiac muscle cell were observed by electronmicroscope.  Result: Compared with model group, cardiac index was decreased after tripterysium glucosides administration, and LVSP, LVEDP, +dp/dtmax, -dp/dtmax,  were improved, and the expression of nuclear Factor κB (NF κB) and intercellular adhension molecule 1  (ICAM 1) was inhibited. Ultrastructure of cardiac muscle cell such as mitochondrion and cardiac muscle fibers was atttenuated.  Conclusion: Tripterysium glucosides could protect rat diabetic cardiomyopathy rats‘ heart. These function may be related to inflammatory reaction inhibition and immunosuppression of tripterysium glucosides.


全 文 :雷公藤多苷对实验性糖尿病心肌病大鼠的影响
唐铭翔1,郭 莹1,周于禄2,吴国琳3
(1.湖南省人民医院,湖南 长沙 410003;
2.中南大学 湘雅三医院,湖南 长沙 410013;
3.浙江大学 医学院 附属第一医院,浙江 杭州 310003)
[摘要] 目的:探讨雷公藤多苷对实验性糖尿病心肌病大鼠的心脏保护作用。方法:用链脲佐菌素(STZ将SD大鼠造模
成糖尿病心肌病模型,分为雷公藤多苷组,模型组,另设正常组(均n=8)。雷公藤多苷组给予雷公藤多苷(18mg·kg-1),其
余各组给以等量生理盐水,持续给药3个月。给药结束后测血糖、心功能、心脏指数,用免疫组化法观察心肌核因子κB(NF
κB和细胞间黏附分子1(ICAM1)表达,同时用电子显微镜观察大鼠心肌超微结构变化。结果:与模型组比较,雷公藤多苷能
减小心脏指数,保护心功能,抑制NFκB和ICAM1表达;明显延缓心肌细胞线粒体、心肌纤维细胞的病理改变。结论:雷公藤
多苷具有保护糖尿病心肌病大鼠心脏作用,其机制可能与抑制炎症反应和免疫抑制作用有关。
[关键词] 雷公藤多苷;糖尿病心肌病;炎症;免疫抑制
[收稿日期] 20080630
[通信作者] 周于禄,Tel:(0731)6570615,Email:yulu0027@126.
com
  雷公藤多苷 (tripterysiumglucosides,TG)为
卫矛科雷公藤提取物,有较强的抗炎和免疫抑制作
用,它能拮抗和抑制炎症介质的释放,广泛应用于
类风湿性关节炎、肾病综合征、器官移植排斥反应
等各类免疫性疾病的治疗。糖尿病心肌病 (diabet
iccardiomyopathy,DCM)是糖尿病状态所导致的
一种心脏疾病,最终发展为充血性心力衰竭,炎症
反应和自身免疫是导致其病理改变的因素之一,目
前国内外尚无统一的治疗方案。本研究通过雷公藤
多苷对实验性糖尿病心肌病大鼠进行干预,比较各
组大鼠的心功能、心脏指数以及心肌超微病理结构
的改变,判断其对 DCM是否具有改善心功能,保
护心脏作用,并分析炎症相关因子的表达,其作用
是否与抑制炎症反应有关,为中药治疗 DCM探索
一条新的治疗途径。
1 材料
1.1 动物 清洁级健康雄性 SD大鼠40只,体重
180~200g,由中南大学湘雅二医院实验动物中心
提供(湖南省实验动物管理委员会,合格证001号,
环境设施合格证028号)。实验动物分组饲养,饲
以标准颗粒饲料。分笼喂养,自由饮食摄水,自然昼
夜光线照明,实验室内通风良好,温度保持在18~
25℃,相对湿度40% ~70%,试验前用快速血糖仪
检查血糖,剔除血糖异常大鼠。
1.2 药物 雷公藤多苷片(湖南协力制药有限公
司,批号2007103)。
1.3  试剂   链脲佐菌素 (Sigma公司,批号
S01301178);血糖试纸 (美国雅培公司,批号
0701051);细胞间黏附分子1(ICAM1)试剂盒(晶
美生物技术有限公司,批号2000703082);NFκB试
剂盒 (北 京 中 山 生 物 技 术 有 限 公 司,批 号
20070425)。
1.4 仪器 雅培血糖仪(美国);OLYMPUS1×70
型倒置相差显微镜(日本);HitachH-7500透射电
镜(日本);Cmias病理图像分析系统(北航图像技术
有限公司);RM-2016病理石蜡切片机(德国);
TP1020全自动组织脱水机(德国);BL-420型生物
信号采集处理系统(成都泰盟)。
2 方法
2.1 糖尿病心肌病大鼠模型的建立 大鼠适应性
喂养1周后,随机取大鼠 30只,参考文献方法
[1]建立实验性糖尿病心肌病大鼠模型:大鼠禁
食12h,一次性腹腔注射链脲佐菌素 (55mg·
kg-1);对照组大鼠腹腔注射等容积的柠檬酸缓冲
液。第3天,用尿糖试纸测尿糖为阳性,快速血糖
仪器检测血糖≥16mmol·L-1则糖尿病成立。4周
后随机抽取2只糖尿病大鼠处死,取部分心肌组织
做电镜检查,心肌细胞内线粒体明显增多,出现肿
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胀,有些嵴断裂,基地空化,肌纤维收缩带形成,
大量糖原颗粒沉积,表明糖尿病性心肌病动物模型
建立成功。
2.2 动物分组及给药方案 选取造模成功大鼠20
只随即分为2组:雷公藤多苷组,给雷公藤多苷生理
盐水混悬液18mg·kg-1;模型组给2mL·kg-1的
生理盐水。另取正常大鼠10只,作正常对照,给2
mL·kg-1的生理盐水。3组均每天灌胃1次,持续
给药3个月。
2.3 血糖测定 药物治疗开始后每月测定血糖1
次。大鼠禁食不限制饮水12h,尾静脉取血测定血
糖,排除血糖恢复正常大鼠。
2.4 心功能指标测定 3个月后,大鼠禁食不禁水
12h,行 4%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉(40mg·
kg-1),仰卧固定,颈正中切口,气管插管。手术游离
右颈总动脉,动物肝素化后,从右颈总动脉插管
(ф15mm,充满1%肝素),经压力换能器自2通道
连接生物信号采集处理系统,记录一段血压后,继续
插入,使之通过动脉瓣进入左心室,当曲线迅速波动
于0~100mmHg时,表明已插入左心室。稳定 20
min后,记录室内压曲线,分析测量左室收缩压(left
ventricularsystolicpressure,LVSP)、左室舒张末期
压(leftventricularenddisatolicpressure,LVEDP)、
室内压最大上升速率(+dp/dtmax)、室内压最大下降
速率(-dp/dtmax)和室内压上升达最大速率所需时
间(t-dp/dt)等心功能指标。
2.5 左心室质量指数(LVMI)的计算 将麻醉后大
鼠称体重,然后开胸迅速取出心脏,冰生理盐水冲
洗,滤纸吸干,剪去心房及血管组织,沿室间隔分离
左心室,包括室间隔,用电子天平称重。LVMI=左
心室质量(g)/体重(g)×1000。
2.6 心肌NFκB和ICAM1免疫组化测定 取部分
心肌组织,常规固定,石蜡包埋。采用漂片法进行免
疫组化检测,具体操作按照试剂盒说明书进行。各抗
体按以下方法稀释:NFκB1∶100稀释,ICAM11∶100
稀释,阴性对照以001mol·L-1PBS代替第一抗体。
将切片置高倍镜下(×400)计数单位面积或细胞膜中
有棕色颗粒物者为NFκB和ICAM1阳性反应细胞,
采用显微图像分析仪进行 NFκB和 ICAM1蛋白积
分吸光度分析,计算平均积分吸光度(A)。
2.7 心肌组织观察  取1mm3大小的心肌组织数
块,用25%戊二醛固定,经戊二醛及锇酸双固定,
梯度乙醇系列脱水,环氧树脂包埋,超薄切片,经醋
酸铀/硝酸铅双重染色,加速电压80kV,透射电镜
观察。
2.8 统计学处理 用 SPSS115统计软件对数据
进行分析处理,计量资料用 珋x±s表示。组间比较采
用单因数方差分析,各组间比较方差齐时采用 LSD
检验,方差不齐者用Tamhane'sT2检验。
3 结果
造模过程中大鼠死亡5只,并有5只造模不成
功被剔除,2只用于判断是否成模,最后18只成模
大鼠进入实验。实验过程中雷公藤多苷组、模型组
各死亡1只,DCM大鼠死亡原因是血糖过高导致糖
尿病酮症酸中毒、感染或其他糖尿病并发症,无自动
恢复血糖大鼠;正常组大鼠因灌胃操作不当死亡2
只。共24只大鼠最终完成实验,每组8只。
3.1 对大鼠心功能的影响 雷公藤多苷干预后3个
月,模型组大鼠心功能与正常组相比,LVSP,LVEDP,
+dp/dtmax,-dp/dtmax和室内压上升达最大速率所需
时间(tdp/dt)心功能各项指标均有显著性差异(P<
001)。雷公藤多苷组与模型组相比较,心功能指标
改变量明显减轻(P<005),提示雷公藤多苷对糖尿
病心肌病大鼠心肌具有部分保护作用(表1)。
表1 雷公藤多苷对DCM大鼠心功能的影响(珋x±s,n=8)
组别 剂量/mg·kg-1 LVSP/kPa LVEDP/kPa +dp/dtmax/kPa·s-1 -dp/dtmax/kPa·s-1 -dp/dt/ms
正常    - 2241±184 008±002 59411±3745 39012±5645 1882±512
模型    - 1528±2541) 045±0111) 45834±89561) 28357±88311) 2374±3341)
雷公藤多苷 18 1954±2941,2) 035±0131,2) 50549±110821,2) 35120±71281,2) 2143±3851,2)
  注:与正常组比1)P<001;与模型组组比2)P<005(表2,3同)。
3.2 对大鼠血糖、LVMI的影响 模型组、雷公藤多
苷组血糖无明显差异。糖尿病心肌病大鼠左心室质
量较正常组大鼠高,而体重低于正常组大鼠,模型组、
雷公藤多苷组左室质量指数较正常组有显著性差异
(P<001)。经药物干预后,雷公藤多苷组左心室质
量指数较模型组有所降低(P<001)(表2)。
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表2 雷公藤多苷对大鼠血糖和左心室质量指数的影响(珋x±s,n=8)
组别 剂量/mg·kg-1 血糖/mmol·L-1 左室质量/g 体重/g 左室质量指数
正常    - 425±032 054±012 212±45 254±048
模型    - 2718±3921) 081±0251) 177±581) 485±0731)
雷公藤多苷 18 2684±4171) 064±0201,2) 184±611,2) 347±0461,2)
3.3 对大鼠心肌 NFκB和 ICAM1的影响 模型
组3个月后 NFκB和 ICAM1表达明显增多,与正
常组比较有显著性差异(P<001)。经雷公藤多苷
治疗后DCM大鼠心肌 NFκB和 ICAM1表达虽仍
高于对照组(P<001),但与模型组比较有显著性
减低(P<005)(表3)。
表3 雷公藤多苷对心肌细胞NFκB,ICAM1
表达(A)的影响(珋x±s,n=8)
组别
剂量
/mg·kg-1
NFκB ICAM1
正常    - 077±015 021±005
模型    - 122±0241) 189±0321)
雷公藤多苷 18 108±0242) 071±0152)
3.4 大鼠心肌细胞超微结构变化 正常组心肌细胞
的各带结构清晰,质膜下吞饮小泡丰富,线粒体结构
完好,嵴密集排列,基质密度适中。模型组大鼠间质
内可见大量胶原纤维分布;微血管管腔狭窄,内皮细
胞肿胀明显,呈柱状向管腔突起;心肌纤维稀疏灶性
溶解,心肌细胞排列紊乱,Z线模糊,有断裂现象;线
粒体数目增多,排列紊乱,挤压,且线粒体肿胀变性,
有空泡化,嵴断裂,稀疏。雷公藤多苷组大鼠左室心
肌组织改变较模型组明显减轻,细胞排列较整齐;肌
原纤维断裂、溶解现象较轻,可见T管系统略有扩张,
线粒体大小较一致,排列较规整,间质内胶原堆积明
显减少,微血管腔内皮细胞肿胀减轻(图1)。
A.正常组;B.模型组;C.雷公藤多苷组。
图1 各组大鼠心肌细胞超微结构比较
(醋酸铀/硝酸铅双重染色,×1万)
4 讨论
糖尿病心肌病早期表现为无症状的舒张功能障
碍,心室顺应性下降,收缩功能受损,最终发展为充
血性心衰[2],常规治疗为控制血糖,使用 β受体阻
断剂、血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张
素Ⅱ受体拮抗剂 (ARB)类药物以及对症治疗,使用
免疫抑制剂治疗少有报道。本研究发现,雷公藤多
苷可降低实验性 DCM大鼠心脏指数,抑制室肥大,
同时保护心功能。心肌超微结构明显好于模型组,
尤其是对心肌线粒体、心肌纤维病变抑制作用明显,
说明雷公藤多苷对糖尿病心肌病的心脏是具有保护
作用的。
自身免疫反应是DCM除了与代谢障碍、自主神
经功能紊乱外,重要的发病机制之一。DCM体内出
现β1肾上腺素受体自身抗体(β1AABs)、心肌肌球
蛋白自身抗体(CMAABs、钠钾三磷酸腺苷酶自身
抗体等多种体液免疫抗体。β1AABs可以使心肌细
胞钙瞬变减弱及细胞缩短程度减少[3],延长心肌细
胞晚期复极时程[4],降低心肌细胞 β1受体密度、增
加抑制性G蛋白及G蛋白耦联受体激酶的表达[5];
心肌肌球蛋白可作为自身抗原引起自身免疫并导致
心肌炎症反应转化为慢性充血性心衰[6];Na+K+
ATP酶活性下降,导致心电不稳定从而诱发更高的
室性心动过速发生率。同时自身细胞免疫也参与了
DCM的发病机制,DCM患者的心脏有 CD4+,
CD8+,T细胞及活化巨噬细胞浸润[6]。雷公藤多苷
对T,B细胞均有抑制作用[89],直接抑制机体的细
胞免疫和体液免疫,因而对DCM的病程发展有直接
的抑制作用。
本研究发现模型组的实验性 DCM大鼠心肌
NFκB表达明显高于正常对照组,与文献报道相
似[1011]。DCM早期就有 NFκB表达增强[12],NF
κB异常激活可以启动不正常的炎症反应和自身免
疫反应。这可能与高血糖氧化应激有关:高糖环境
下非酶糖基化产物(AGEs)与其受体 RAGE结合可
引起 NFκB持续活化,NFκB也可以促进 AGEs与
RAGE的结合,进一步恶化 DCM的微血管病变[11]。
NFκB活化后能调控其下游的一系列基因的表达,
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如细胞间黏附分子1(ICAM1)、前炎症性细胞因子
肿瘤坏死因子(TNFα)、白细胞介素1β(IL1β)、及
iNOS,COX2等。作用于微血管内皮细胞或血细
胞,介导它们之间的相互作用,从而导致局部炎症、
微循环障碍的发生,心肌纤维化,最终心肌肥大出现
心力衰竭。实验发现雷公藤多苷对实验性 DCM大
鼠NFκB具有明显的抑制作用,并使 ICAM1表达
减少,提示雷公藤多苷对DCM大鼠心脏保护作用与
抑制炎症因子有关。
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Efectoftripterysiumglucosidesondiabeticcardiomyopathyinrats
TANGMingxiang1,GUOYin1,ZHOUYulu2,WUGuoling3
(1.People'sHospitalofHunan,Changsha400003,China;
2.ThirdXiangyaHospital,CentralSouthUniversity,Changsha410013,China;
3.FirstAfiliatedHospitalColegeofMedicine,ZhejiangUniversity,Hangzhou310003,China)
  [Abstract] Objective:Toobservetheefectofheartprotectionondiabeticcardiomyopathyinratsbytripterysiumglucosides.
Method:Theratdiabeticcardiomyopathyratsmodelaremadebystreptozotocin,thendividedintotripterysiumglucosidesgroup(n=8)
andmodelgroup(n=8).Inaddition,thecontrolgroupisestablished(n=8).Glucosidesgroupwasoralyadministratedtripterysium
glucosides(18mg·kg-1),thecontrolgroupswasoralyadministratedsamevolumeNSfor3months.Bloodsugar,heartfunctionand
cardiacindexweredetectedafter3months.ImmunohistochemicaltechniqueswereusedtodetectNFκBandICAM1expression.Ultra
structureofcardiacmusclecelwereobservedbyelectronmicroscope.Result:Comparedwithmodelgroup,cardiacindexwasdecreased
aftertripterysiumglucosidesadministration,andLVSP,LVEDP,+dp/dtmax,-dp/dtmax,wereimproved,andtheexpressionofnuclear
FactorκB(NFκB)andintercelularadhensionmolecule1(ICAM1)wasinhibited.Ultrastructureofcardiacmusclecelsuchasmito
chondrionandcardiacmusclefiberswasattenuated.Conclusion:Tripterysiumglucosidescouldprotectratdiabeticcardiomyopathyrats
'heart.Thesefunctionmayberelatedtoinflammatoryreactioninhibitionandimmunosuppressionoftripterysiumglucosides.
[Keywords] tripterysiumglucosides;diabeticcardiomyopathy;inflammatoryreaction;immunosuppression
[责任编辑 古云侠]
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