全 文 :荜茇宁对家兔实验性动脉粥样硬化的影响
麻春杰1,3,博日吉汗格日勒图2,呼日乐巴根3,特格希2,苏日娜2
(1.内蒙古大学 生命科学学院,内蒙古 呼和浩特 010021;
2.内蒙古大学 高分子化学及蒙药研究所,内蒙古 呼和浩特 010021;
3.内蒙古医学院,内蒙古 呼和浩特 010020)
[摘要] 目的:观察荜茇宁对家兔实验性动脉粥样硬化(AS)形成的影响,并探讨其作用机制。方法:采用高
脂饲料喂养建立家兔AS模型,将兔随机分为5组:正常组,模型组,荜茇宁高、低剂量组分别给予荜茇宁5,25mg
·kg-1·d-1,辛伐他汀组给予辛伐他汀5mg·kg-1·d-1,连续喂养60d。于实验前1d及开始后第20,40,60天
取空腹血检测血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDLC),
第60天检测血清超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)含量,随后处死动物,取主动脉和心
脏做病理形态学检查。结果:与模型组相比,荜茇宁组的血清 TC,TG,LDLC水平降低(P<005或001),HDLC
有升高趋势,SOD,NO升高(P<005),MDA降低(P<005)。荜茇宁组主动脉斑块面积占总面积的百分比显著低
于模型组(P<001);主动脉、心脏损伤程度减轻,冠状动脉狭窄程度轻于模型组(P<001);透射电镜观察显示荜
茇宁组主动脉的超微结构病变程度明显轻于模型组。结论:荜茇宁能抑制AS斑块的形成和发展,其作用机制可能
与调节血脂、抗氧化有关。
[关键词] 荜茇;荜茇宁;动脉粥样硬化;家兔
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)03043606
[收稿日期] 20070610
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30160103)
[通讯作者] 博日吉汗格日勒图,Tel:13704750866,Fax:(0471)
4992511,Email:borjihan@imu.edu.cn
荜箃宁(piperlonguminine)是从荜箃 Piperlon
gumL.等胡椒科植物中,经提取、分离获得的一种
天然酰胺类化合物[1],荜箃宁与胡椒碱(piperine)同
是中、蒙医常用药材荜茇的主要有效成分,又是胡椒
碱的衍生物。近些年的研究证实,胡椒碱具有降血
脂[2]、抗动脉粥样硬化[3]等多种药理作用,但因具
有一定毒性[4,5]致使进一步开发受到限制,而荜茇
宁的毒性仅为胡椒碱的1/2[6]。本研究组不仅从荜
茇中提取出荜茇宁,而且以胡椒碱为原料通过化学
方法合成了荜茇宁,并获得在降血脂等方面的发明
专利[1]。作者研究了荜茇宁对高脂血症家兔动脉
粥样硬化斑块形成及相关因素的影响,并对其可能
的作用机制进行了初步探讨。
1 材料
1.1 药物及试剂
荜茇宁(白色针状结晶)由内蒙古大学高分子
化学及蒙药研究所制备,经400MHzH1NMR测定,
其纯度高于98%。应用时,以05% CMCNa配制
成所需浓度。阳性对照药辛伐他汀(simvastatin)片
由哈尔滨第三制药厂生产,批号0501203,用蒸馏水
溶解。胆固醇由北京双旋微生物培养基制品厂生
产,批号20050606;蛋黄粉由哈尔滨富荣生物制品
有限责任公司提供,批号20050903;猪油:市售。总
胆固醇(TC),甘油三酯(TG),低密度脂蛋白胆固
醇(LDLC),高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)试剂盒
为中生北控生物科技股份有限公司产品,批号分别
是180091,220111,210061,190041。超氧化物岐化
酶(SOD),丙二醛(MDA),一氧化氮(NO)试剂盒为
南京建成生物工程研究所产品,批号分别是
20051225,20051228,20051222。
1.2 动物
健康新西兰家兔,雄性,体重(20±02)kg,由
北京大学医学部实验动物科学部提供,许可证编号:
SCXK(京)20050002。实验在内蒙古医学院实验动
物中心完成。实验条件:室温(18±2)℃;相对湿
度(40±15)%。
1.3 仪器
意大利PRONTO-E(奔腾加强型)全自动生化
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分析仪,TDL-5-A离心机、TGL-16G冷冻离心机
(上海安亭科学仪器厂制造)、岛津 UV-1601紫外
可见分光光度仪、奥林巴斯CH30生物显微镜、日立
公司H-700H电子显微镜。
2 方法
2.1 动物分组与处理
将50只家兔分笼喂养,实验环境下用普通饲料
喂养2周后,随机分为5组,每组10只。正常对照
组喂普通饲料,其他4组喂高脂饲料[7](15%胆固
醇、5%猪油、10%蛋黄粉、835%基础饲料)。荜茇
宁高、低剂量组分别灌胃(ig)给予荜茇宁5,25mg
·kg-1·d-1,阳性对照组给予辛伐他汀5mg·kg-1
·d-1。给药体积为8mL·kg-1体重,正常组与模
型组分别ig同体积的05% CMCNa,每天1次,连
续60d。实验结束后戊巴比妥钠麻醉下心脏取血后
处死动物,迅速取出心脏及主动脉。心脏用10%中
性甲醛溶液固定;同时尽快剥离主动脉壁脂肪组织,
沿背侧面纵行剪开、铺平、肉眼观察斑块。随后取主
动脉弓下1cm一分为二,其中一半用10%中性甲
醛溶液固定,另一半用3%戊二醛固定液(磷酸缓冲
液配制,pH72~74)4℃固定2h以上。取剩余
主动脉部分用15%中性甲醛溶液固定。
2.2 观察及检测指标
2.2.1 一般状况 每天观察家兔的精神状态、行为
活动、毛色、摄食、饮水、粪便等情况,20d称体重1
次,计算每组平均体重。
2.2.2 血脂 于实验前1d及开始后第20,40天
禁食12h后耳缘静脉采血,第60天心脏取血,分离
血清,全自动生化分析仪上分别测定 CHO,TG,
HDLC,LDLC,并进行统计。计算动脉硬化指数
AI=(CHOHDLC)/HDLC。于第60天测定各组
血清SOD活力和 MDA,NO的含量,均按照测试盒
使用说明书进行操作。
2.2.3 病理形态学检查 将15%中性甲醛溶液中
固定的主动脉按文献方法[8]染色、观察,并用数码
相机拍下主动脉斑块照片,输入计算机用 MATLBA
图像处理模块测算斑块面积占主动脉总面积之百分
比。将 10%中性甲醛溶液中固定的主动脉、心脏
(心脏1/3处横切)常规取材、石蜡包埋、切片、HE
染色,主动脉还进行弹力纤维染色,光镜下观察并照
相。将3%戊二醛固定液中的主动脉按常规方法制
备电镜标本,染色后在透射电子显微镜下观察记录
组织的超微结构变化并照相。
2.3 统计学处理
采用SPSS140软件包进行数据分析。实验数
据用 珋x±s表示,两组均数间差异采用t检验。
3 结果
3.1 动物一般状况
实验中家兔健康状况良好,有2只(模型组、辛
伐他汀组各1只)因腹泻、感冒而死亡,其余各组家
兔精神状态、行为活动、毛色、摄食、饮水、粪便未见
明显异常,体重增长速度组间无差异。
3.2 对家兔血清脂质的影响
实验前各组家兔间血脂水平的差异无显著性,
正常组的血脂水平在整个实验过程中无明显变化。
实验进行至第 20天,喂饲高脂饲料各组 TC,TG,
LDLC及AI均较正常组明显升高(P<0001),给
药各组TC,LDLC,AI明显低于模型组(P<005),
同时荜茇宁高剂量组的 TG亦低于模型组(P<
005),而 HDLC则无明显变化。第40天,给药各
组TC,LDLC,AI仍明显低于模型组(P<005),而
TG和HDLC无变化。第60天,荜茇宁组和辛伐他
汀组TC,LDLC,AI,TG(除外荜茇宁低剂量组)明显
低于模型组(P<005),HDLC水平有高于模型组
的趋势,见表1。
3.3 对家兔血清SOD,MDA,NO的影响
实验第 60天,模型组与正常组比较血清中
SOD,NO明显降低(P<001),而 MDA明显升高
(P<001)。荜茇宁高剂量组和辛伐他汀组与模型
组相比,血清 SOD,NO明显升高(P<005),MDA
明显降低(P<005),而荜茇宁低剂量组仅升高 NO
(P<005),见表2。
3.4 对家兔主动脉病理形态学的影响
3.4.1 主动脉肉眼观察 正常组家兔主动脉管腔
光滑完整,无粥样病损,无脂质斑块形成。模型组家
兔主动脉内膜粗糙不平,肉眼可见有大量黄白色条
纹状脂纹及斑块,向内膜表面显著隆起,其中2例主
动脉(升、降段)内膜全为粥样斑块,几乎占满整段
动脉内膜,其他略轻些。荜茇宁高剂量组有2只动
物主动脉内膜光滑无增厚、无粥样病损,无脂质斑块
形成,其他有病变的主动脉亦较模型组减轻,呈早期
脂纹期改变。荜茇宁低剂量组和辛伐他汀组各例兔
主动脉虽有黄白色条纹状脂纹及斑块,但多数例主
动脉内膜的条纹状脂纹较模型组少,只有个别病例
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表1 各组家兔用药后不同时间血清脂质动态变化情况(珋x±s)
指标 组别 n 剂量/mg·kg-1 0d 20d 40d 60d
TC/mmol·L-1 正常 10 - 143±089 181±0373) 209±0553) 220±0493)
模型 9 - 145±069 3172±661 3451±620 4430±1002
荜茇宁 10 50 143±037 2041±4672) 2672±4541) 2800±6241)
10 25 145±077 2480±5991) 2861±5041) 3030±8881)
辛伐他汀 9 50 145±035 2351±5541) 2683±5541) 2730±9261)
TG/mmol·L-1 正常 10 - 112±038 102±0403) 118±0642) 107±0523)
模型 9 - 145±074 329±080 247±108 222±103
荜茇宁 10 50 112±057 178±1051) 191±102 130±0641)
10 25 108±065 311±182 233±121 165±081
辛伐他汀 9 50 112±084 302±163 227±108 153±0811)
HDL-C/mmol·L-1 正常 10 - 033±022 038±017 034±013 036±012
模型 9 - 035±021 049±015 053±011 044±009
荜茇宁 10 50 028±012 052±018 058±019 062±021
10 25 030±021 049±021 056±020 060±024
辛伐他汀 9 50 032±015 051±022 055±012 059±019
LDL-C/mmol·L-1 正常 10 - 087±047 070±0343) 072±0173) 092±0413)
模型 9 - 108±067 1031±499 1085±344 1360±499
荜茇宁 10 50 102±065 476±3062) 693±3741) 845±2392)
10 25 112±075 514±3061) 637±3851) 954±2391)
辛伐他汀 9 50 104±020 488±1772) 706±3631) 931±2131)
正常 10 - 313±102 386±0983) 525±1113) 521±0883)
AI 模型 9 - 384±095 5365±1052 6483±1522 8103±2899
荜茇宁 10 50 408±122 3357±8512) 4588±12381) 4490±20232)
10 25 395±105 4357±8511) 5166±13561) 4588±26331)
辛伐他汀 9 50 358±101 2248±9442) 4769±10871) 5150±21212)
注:与模型组比1)P<005,2)P<001,3)P<0001(表2,3同)
表2 荜茇宁对家兔血清SOD,MDA,NO的影响(珋x±s)
组别 n 剂量/mg·kg-1 SOD/U·mL-1 NO/μmol·L-1 MDA/nmol·mL-1
正常 10 - 37839±22292) 10476±18732) 380±0962)
模型 9 - 16824±1606 8831±2545 1006±196
荜茇宁 10 50 22177±31851) 10012±26222) 635±2631)
10 25 18836±2655 9402±21721) 793±240
辛伐他汀 9 50 20456±13661) 9202±22271) 740±2041)
病灶范围稍大。油红O染色后,斑块面积占主动脉
总面积百分比经统计学处理,荜茇宁各组、辛伐他汀
组与模型组比较有显著性差异(P<005),见表3。
表3 家兔主动脉油红O染色后图像分析结果
(珋x±s)
组别 n 剂量/mg·kg-1 斑块面积与总面积比/%
正常 10 - 0
模型 9 - 5280±3223
荜茇宁 10 50 1521±16312)
10 25 2293±15031)
辛伐他汀 9 50 2314±14331)
3.4.2 主动脉光镜观察 正常组主动脉形态正常,
内皮细胞连接紧密,表面光滑,内膜无脂质沉积改
变,含少量胶原纤维和平滑肌纤维,弹力纤维分布均
匀,弹力板完整,未见异常改变。模型组内皮细胞
广泛损伤脱落,内皮下有大量泡沫细胞堆积,多者达
20层以及脂质沉积,形成粥样斑块病灶,1例有钙化
颗粒物,多数内弹力板厚薄不均,有的分离、断裂,甚
至消失。中膜平滑肌细胞(smoothmuscularcel,
SMC)增生。光镜下荜茇宁高剂量组较低剂量组病
变稍轻,无病变的主动脉壁、内膜、中膜、外膜均清晰
可见,各层结构正常;病变主动脉内膜轻微增厚,内
皮细胞下有少量泡沫细胞聚集,弹力板基本完整。
辛伐他汀组部分内皮细胞脱落,结构较完整,泡沫细
胞层数减少,少见或未见弹力板断裂(图1)。
3.4.3 主动脉透射电镜观察 正常对照组血管内
皮细胞正常,胞浆内线粒体正常,内弹力膜连续,厚
薄均匀,平滑肌细胞正常(见图2),胞质内未见脂肪
空泡。模型组血管内皮细胞有坏死,坏死处内皮
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图1 各组AS家兔主动脉结果比较(HE,×100)
A.正常组;B.模型组;C.荜茇宁50mg·kg-1组;D.荜茇宁25mg·kg-1组;E.辛伐他汀组
细胞消失,代以细胞碎片及大量纤维样物质,可见大
量脂质沉积的细胞,内弹力膜中断,厚薄不一,有灶
性溶解,SMC脂质沉积,可见大量脂滴(见图2),
呈泡沫样改变。荜茇宁高剂量组内皮较整齐,内皮
细胞接近正常,但内皮细胞的线粒体水肿,有的内皮
下层有少量散在脂滴浸润,SMC多数正常,偶有线
粒体水肿及泡沫样变,弹力膜基本正常(见图 2)。
辛伐他汀组的病变程度与荜茇宁组近似,但有的弹
力膜高度不均匀(见图2E)。
3.5 心脏光镜病理形态学变化
图2 各组家兔主动脉电镜结果比较
A.正常组(×6000);B.模型组(×7000);C.荜茇宁50mg·kg-1组(×6000);D.荜茇宁25mg·kg-1组(×6000);E.辛伐他汀组(×6000)
正常组心肌细胞无变性坏死;冠状动脉正常,内
皮完整,未见脂质沉积。模型组近心内膜处心肌细
胞空泡变性,心肌纤维横纹不清,重者肿胀、断裂;多
处点样坏死,1例灶性坏死,2例肌间有炎细胞浸润
(中性粒细胞、淋巴细胞);大多数冠状动脉管腔狭
窄,管壁增厚,内皮细胞脱落明显;少数可见冠状动
脉壁内皮下泡沫细胞堆积。两个给药组病变较模型
组轻,心肌细胞除少数空泡变性,多数正常;心肌纤
维可见肿胀,未见断裂;少数冠状动脉管腔狭窄,无
灶性坏死,个别动物偶见点样坏死。从冠状动脉分
支是否狭窄上看,在模型组的23条冠状动脉中,无
狭窄的3条,占131%;有狭窄的20条,占869%。
而在荜茇宁高剂量组的 26条动脉中,无狭窄的有
15条,占577%;狭窄的为11条,占423%。荜茇
宁低剂量组的28条动脉中,无狭窄的有 16条,占
571%;狭窄的为12条,占429%。辛伐他汀组29
条动脉中,无狭窄的有16条,占552%;狭窄的为
13条,占448%。3个给药组的狭窄程度明显轻于
模型组(P<001)(图3)。
图3 正常冠状动脉与狭窄的冠状动脉
(HE,×100)
A.正常冠状动脉;B.冠状动脉狭窄
4 讨论
动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是目前危害
人类健康最严重的疾病之一,因其所导致的心、脑血
管疾病在人类死亡原因中居于首位,因此日益受到
重视。从中、蒙药材中寻找安全、有效的抗 AS药物
仍是当今的研究热点。
本研究结果显示,家兔喂饲高脂饲料20d其血
清TC,TG,LDLC,AI水平明显升高,60d可形成明
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显的AS斑块,但同时给予荜茇宁,可降低血脂水平
和动脉硬化指数。病理形态学检查发现,荜茇宁能
明显缩小动脉粥样硬化斑块面积,减轻对内皮细胞、
弹力板的损伤,减少泡沫细胞的数量,减轻血管
SMC的增殖等。同时,荜茇宁组的心脏细胞损伤程
度、冠状动脉的狭窄程度亦较模型组明显减轻。尤
以高剂量组作用明显,结果表明荜茇宁具有显著的
抗AS作用,调节血脂可能是其作用机制之一。
自由基引发脂质过氧化参加 AS的形成已被众
多学者证实[9]。脂质过氧化能够直接损伤血管内
皮细胞,或氧化修饰低密度脂蛋白,形成氧化型低密
度脂蛋白,进入血管壁内皮下间隙,被单核细胞巨
噬细胞识别和吞噬,均可致使内皮细胞蜕变,形成泡
沫细胞,成为 AS病变的基础或加重 AS斑块的形
成。从本实验结果看,模型组与正常对照组相比,家
兔血清SOD明显降低,MDA明显增高,表明高脂血
症期间,机体抗氧化能力降低,氧自由基产生过多,
氧化损伤明显。通过给予荜茇宁,可显著提高 SOD
活力,增强机体抗氧化能力,减少自由基的损伤,同
时降低 MDA,减轻脂质过氧化物对血管内皮的损
伤,减轻了 AS斑块的形成。荜茇宁的抗氧化作用
可能是其减轻AS病变的另一机制。
另外,NO是由血管内皮细胞(EC)衍化释放的
一种血管内皮舒张因子(endotheliumderivedrela
xingfactor,EDRF),在生理情况下有舒张血管、抗血
小板聚集和抗血管平滑肌增生等保护血管的作用。
因血管内皮细胞损伤是 AS的始动环节,在高血脂、
氧自由基等因素影响下,携带大量胆固醇的氧化型
低密度脂蛋白侵入血管内皮,引起动脉壁脂质沉积,
损伤了血管内皮细胞,影响其产生生物活性物质,致
使NO释放减少,由此血管舒张功能发生障碍,引起
血管痉挛,血管 SMC增殖,成为 AS的发生机制之
一[10]。本研究中发现,模型组血清中 NO的含量明
显低于正常组,这与文献所证实的 AS形成时血循
环中NO的释放及活性减低相一致[11]。而荜茇宁
能显著提高NO的水平,推测可能是由于荜茇宁能
够促使一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOS)的
活性增加,或诱导 NOSmRNA的表达上调,提高了
NOS的数量,从而增加了内皮产生NO的能力,因此
起到抗AS的作用。
总之,本实验结果表明荜茇宁具有抗 AS作用,
推测其可能是通过调节脂代谢、抗氧化及提高 NO
水平来实现的,但其确切机制有待进一步研究。
[参考文献]
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(下转第469页)
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第33卷第4期
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Vol.33,Issue 4
February,2008
3 小结与讨论
以小檗碱、总生物碱、干浸膏为指标,采用均匀
设计法优选左金丸方药 SBE法的工艺条件,结果:3
煎用水的pH依次为210,654,899;煎煮时间依
次为171,86,43min。验证实验的综合评价值接近
预测值,说明优选条件可行。结合生产实际,确定其
工艺条件为:第一煎用水以HCl调至pH20;第2,3
煎用水依次以NaOH调至 pH65,90;煎煮时间依
次为170,85,40min。半仿生提取法是利用“灰思维
方式”为中药口服制剂创立的一种提取新技术。以
一种或几种有效成分、总浸出物及不同极性部分等
做指标和(或)主要药理作用做指标,多指标综合评
判,优选工艺。不拘泥于某化学成分或适合纯化学
成分的药理模型,而是考虑到综合成分的作用。某
种单体成分含量的高低,不能反映全方的整体效应。
另外,黄连中含小檗碱等多种同型生物碱,其盐酸盐
难溶水,硫酸盐溶解度较大。本研究未用硫酸,而用
盐酸调整pH,是基于人工胃液一般用盐酸配制。
有人认为,半仿生提取物中NaCl的量可能会超
出09%的 NaCl等渗液,对肠胃会产生高渗脱水。
在常规剂量下是不会引起肠胃渗透压变化的,而且
口服药剂并没有考察“渗透压”的规定。本研究旨
在为口服药“左金丸”方药提取优化工艺,是模仿口
服药物在胃肠道的转运过程,采用选定 pH的酸性
水和碱性水依次连续提取,其目的是提取含指标成
分高的“活性混合物”,它与纯化学观点的“酸碱法”
不是等同的。酸碱法是针对单体成分的溶解度与酸
碱度有关的性质,在溶液中加入适量酸或碱,调节
pH至一定范围,其目的是使单体成分溶解或析出。
为验证左金丸半仿生提取液的药效,作者对左
金丸的水提取液(WE液)和半仿生提取液(SBE
液),采用抑菌环试验和二甲苯致小鼠耳肿胀法分
别评价其的抑菌、抗炎的药效作用,结果2种提取液
的抑菌、抗炎作用为:SBE液>WE液。
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[责任编辑 鲍 雷]
(上接第440页)
2.InstituteofMacromolecularChemistryandMongolianMedicine,InnerMongoliaUniversity,Huhhot010021,China;
3.InnerMongoliaMedicalColege,Huhhot010020,China)
[Abstract] Objective:Toinvestigateofantiatherogenicefectandpossiblemechanismsofpiperlonguminine.Method:The
atheroscleroticmodelwasestablishedbythehypercholesterolfeedingrabbits.MaleMewZealandrabbitswererandomlydividedinto
fivegroups:normalgroup,modelgroup,thehighdose(5mg·kg-1·d-1)andlowdose(25mg·kg-1·d-1)groupofpiperlon
guminine,andsimvastatingroup(5mg·kg-1·d-1).Altherabbitswerefedfor60days.Bloodsamplesweretakenfromtheear
edgeveinofrabbitsinthedaybeforetheexperiment,andinthedaysof20,40and60daysaftertheexperiment,respectively.Althe
rabbitswerefastedforatleasttwelvehoursbeforethebloodwastaken.Thebloodserumwereanalyzedfortotalcholesterol(TC),tri
glyceride(TG),lowdensitylipoproteincholesterol(LDLC)andhighdensitylipoproteincholesterol(HDLC)Thebloodserumof
the60thdaywerealsoanalyzedforsuperoxidedismutase(SOD),malondialdehyde(MDA)andnitricoxide(NO).Atlast,thepatho
logicalobservationofaortaandheartsampleswerecariedout.Result:Comparedwiththoseinmodelgroup,theTC,TGandLDLC
levelswerereduced(P<005)andtheHDLCwasraisedinthepiperlongumininegroup;also,theserumSODandNOlevelwas
raised(P<005),MDAlevelwasreducedinthepiperlongumininegroup(P<005).Areapercentageofaortaplaquewasreduced
(P<001)inthepiperlongumininegroup.Theaortaandheartinjurywasabatedandcoronaryarteryangustyextentwasmarkedly
abatement(P<001).Theresultsofobservationthroughtransmissionelectronmicroscope(TEM)indicatedthatthefinestructureof
aortalpathologicaldegreewasmarkedlyabated.Conclusion:Thepiperlongumininecouldinhibittheatherogenesisformationandde
velopment,whichmightbeduetoregulatingthelipidmetabolismandenhancingtheantioxidation.
[Keywords] longpepper;piperlonguminine;atherosclerosis;rabbit [责任编辑 古云侠]
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第33卷第4期
2008年2月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 4
February,2008