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Experimental study of effect of tanshinone on artery restenosis in rat carotid injury model

丹参酮抑制大鼠颈动脉损伤后再狭窄的实验研究



全 文 :丹参酮抑制大鼠颈动脉损伤后再狭窄的实验研究
李 欣1,杜俊蓉1,2,王文东3,郑晓媛1,孙 伟1
宗 旭1,郑 虎1,钱忠明2
(1四川大学 华西药学院,四川 成都 610041;
2香港理工大学 应用生物及化学科技学系,香港;
3四川大学 华西公共卫生学院,四川 成都 610041)
[摘要] 目的:观察丹参酮对大鼠颈动脉损伤后再狭窄的防治作用,并探讨其作用机制。方法:雄性 SD大鼠
随机分为模型组、丹参酮高、中及低剂量组,每组10只。用自制2F球囊对大鼠右侧颈总动脉进行损伤造成颈动脉
狭窄模型。术前2d开始给药,高、中、低剂量组分别灌胃给予丹参酮120,40,133mg·kg-1·d-1,给药体积为10mL·
kg-1,模型组给予等体积的溶媒。给药2周后,取伤侧及对侧颈总动脉做 HE染色,光镜下观察动脉形态并用计算
机图像分析系统分析动脉内膜面积、中膜面积及内膜/中膜面积,用免疫组化测定增殖细胞核抗原(PCNA)、核因子
(NF)κB及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达水平并计算阳性率。结果:损伤动脉内膜面积和内膜/中膜面积显著
增加,提示造模成功。与模型组比较,丹参酮低剂组内膜面积、内膜/中膜面积、PCNA阳性指数、NFКB及 iNOS阳
性率有所降低,但差异不显著,中剂组和高剂组则效果明显,差异具有显著性(P<005)。结论:丹参酮可抑制大鼠
颈动脉损伤后再狭窄,这种作用与其抑制平滑肌增殖和炎症作用有关。
[关键词] 丹参酮;再狭窄;大鼠;内膜增生;炎症
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)07058005
[收稿日期] 20050910
[通讯作者]  杜俊蓉,Tel:(028)85503938,Fax:(028)
85503938,Email:dujr1@163com
经皮腔内冠状动脉成形术(PTCA)是缺血性心
脏病的主要治疗手段之一,其即刻有效率高达90%
以上,但术后 3~6个月再狭窄的发生率为 30%~
50%[1],严重影响了远期疗效。研究表明,再狭窄是
局部血管损伤后的一种修复反应,涉及复杂的病理
生理机制,其中最主要的机制为弹性回缩、内膜增生
和血管重构,而越来越多的临床和基础研究表明,炎
症在再狭窄的形成中可能起着重要的作用[2]。近年
来PTCA术后应用冠脉支架虽然能有效防止弹性回
缩和血管重构,但不能抑制内膜增生[3],并且对于人
体以及生物体来说,支架作为异物植入必然会引起
炎症反应。资料显示在支架植入术后再狭窄的各个
阶段都能观察到炎症细胞尤其是巨噬细胞[4]。因此
寻找有效的手段抑制炎症和平滑肌细胞增殖迁移引
起的内膜增生是防治再狭窄的重要措施之一。
丹参酮是传统中药丹参的主要有效成分之一。
前期的研究结果表明,丹参酮 IA可显著抑制 bFGF
诱导的人血管平滑肌细胞的增殖,并具有良好的剂
量相关性[5],并且体内实验[6]证明丹参酮可显著抑
制由于结扎引起的小鼠颈动脉狭窄。作者观察丹参
酮对大鼠颈动脉损伤后再狭窄的防治作用,并进一
步探讨其抑制再狭窄的作用机制。
1 材料与方法
11 动物
雄性SD大鼠,300g左右,购自华西实验动物中
心;实验室温度(22±1)℃,湿度 50%~60%,常规
饲养。
12 主要试剂
丹参酮(广汉世亨原料药业有限公司,含量 >
99%);小鼠抗大鼠增殖细胞核抗原(PCNA)单克隆
抗体(克隆号 PC10)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)
多克隆抗体(克隆号 C19)、核因子(NF)κB单克隆
抗体(克隆号 F6)SP,DAB(北京中山生物技术有限
公司);其余试剂皆为市售分析纯。
13 方法
131 分组给药 将 40只雄性 SD大鼠随机分为
模型组、丹参酮高、中及低剂量组,每组10只。术前
2d开始给药,高、中、低剂量组分别灌胃给予丹参酮
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120,40,133mg·kg-1,给药体积为10mL·kg-1,模型
组给予等体积的溶媒。用药至术后2周。
132 模型建立 大鼠用10%水合氯醛腹腔注射
(003mL·kg-1)麻醉后,仰位固定于手术台上。依
文献[7]方法在无菌条件下沿颈中线剪开皮肤,游离
右侧颈总动脉、颈内外动脉。结扎颈外动脉远心端
和甲状腺上动脉,用微型血管夹暂时夹闭颈总动脉
和颈内动脉。在右侧颈外动脉上剪一切口,从切口
向心方向插入自制2F球囊导管至颈总动脉,松开颈
总动脉上的血管夹,将导管送入至主动脉弓处,然后
回拉导管至切口部位。如此拖动球囊导管5次以损
伤血管内膜。退出导管后,结扎颈外动脉,松开颈总
动脉及颈内动脉的微型血管夹,恢复血流。缝合伤
口,术后大鼠肌注青霉素(4万U/只)3d。
133 组织学处理 术后 14d,大鼠尾静脉注射
05%伊文思兰溶液1mL。1h后,大鼠于麻醉状态
下,以生理盐水为灌注液,采用经心主动脉灌流,至
流出液清亮。取下右侧蓝染段颈总动脉置 12%中
性福尔马林溶液内固定。同时取同样长度的左侧颈
总动脉作为正常对照。固定 48h后,常规脱水,石
蜡包埋(向心端向下),于不同切面切取 3张切片进
行HE染色。光镜下观察动脉形态,并用 SimplePCI
图像系统分析新生内膜面积(NA)、中膜面积(MA)
及内膜/中膜面积(NA/MA)。同一血管取平均值。
134 免疫组化染色 将石蜡包埋标本做5μm厚
切片。切片常规脱蜡至水,3%H2O2灭活内源酶,蒸
馏水与PBS洗涤,置pH60枸橼酸盐缓冲液中高压
3min修复抗原。首先加入 5%正常山羊血清封闭
30min。PCNA一抗为即用型,37℃孵育30min后4
℃过夜;iNOS一抗稀释度1∶100,NFКB一抗稀释度
1∶50,37℃孵育4h,4℃过夜。PBS洗涤后加入第
2抗体(1∶200稀释),37℃下孵育30min,PBS洗涤,
加SP孵育30min,DAB显色,镜下观察,及时终止反
应。最后苏木素复染,常规脱水,封片镜检。PCNA
及NFКB阳性表达为细胞核呈棕黄色,iNOS阳性表
达部位在细胞浆。随机选取 3个视野,高倍镜(200
倍)下计数100个细胞中阳性细胞数,取平均值计算
阳性率。
14 统计学处理
数据以珋x±s表示,均数的比较用 SPSS100统
计软件进行单因素ANOVA检验,并进行 t检验。
2 结果
21 组织学分析
显微镜下(10×10倍)观察,正常动脉管腔空
虚,管壁仅一层内皮细胞并紧贴内弹力板,内弹力板
完整,中膜平滑肌细胞核呈梭形。模型组动脉内膜
呈均一或不均一增厚,内膜可见大量平滑肌细胞及
细胞外基质,内弹力板有不同程度破坏、断裂,中膜
与内膜增生的平滑肌在断裂处连接,中膜可见损伤,
外膜增厚,管腔明显狭窄。丹参酮低剂组动脉内膜
增厚程度与模型组无明显差异,但中剂组及高剂组
则明显减轻(图1)。
图1 丹参酮对大鼠颈动脉损伤后
再狭窄的影响(10×10)
A正常组血管横切面;B模型组血管横切面;
C,D,E丹参酮低、中、高剂量组血管横切面
22 形态学分析
正常动脉与损伤动脉中膜面积无差异。正常动
脉内皮细胞紧贴内弹力板,内膜面积无法测量;模型
组动脉新生内膜面积达(134286±40872)μm
2,内膜
与中膜面积比率为(122±030);与模型组比较,丹
参酮低剂组内膜面积(115925±47190)μm
2及与中
膜面积的比率(102±039)无显著差异,中剂组和
高剂组则效果显著,分别抑制内膜面积 3965%
(P<005)和 5598%(P<001),内膜与中膜面积
比率分别下降 051(P<001)和 068(P<001),
疗效具有剂量相关性。
23 丹参酮对PCNA表达的影响
正常动脉管壁PCNA表达极少或无表达。模型
组及用药组 PCNA阳性细胞主要聚集在新生内膜,
中膜表达极少或没有表达。模型组动脉内膜 PCNA
阳性指数为(356±77)%;低剂量组为(312±
83)%,与模型组无显著差异;中剂量组及高剂量组
内膜PCNA阳性表达指数分别为(175±53)%和
(129±38)%,比模型组降低了 181%和 227%,
差异具有显著性(P<001)(图2)。
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图2 丹参酮对增殖细胞核抗原(PCNA)
表达的影响(10×20)
A模型组;B低剂组;C中剂组;D高剂组
24 丹参酮对NFКB及 iNOS表达的影响
正常动脉管壁无 NFКB及 iNOS表达,损伤动
脉管壁表达增加且阳性细胞均集中在内膜,中膜及
外膜表达极少。模型组内膜 NFКB的阳性率为
(216±37)%;低剂组为(182±33)%,与模型组
无显著差异;中剂组及高剂组内膜 NFКB的阳性率
分别为(149±58)%和(132±18)%,比模型组降
低了67%和84%,差异具有显著性(P<005)。
模型组内膜 iNOS的阳性率为(292±72)%;
低剂组为(286±36)%,与模型组无显著差异;中
剂组及高剂组内膜 iNOS的阳性率分别为(213±
29)%和(173±22)%,比模型组降低了 79%和
119%,差异具有显著性(P<005)。
3 讨论
为研究再狭窄的机制和治疗方法,设计了许多
动物实验模型,常用的实验动物包括大鼠、家兔及其
他大型哺乳动物如猪、犬、猴等[8]。本研究应用大鼠
颈动脉损伤模型探讨丹参酮对于再狭窄的防治作
用,是研究内皮剥脱后反应性平滑肌细胞增生的经
典模型[9]。在此模型中,中膜平滑肌细胞于术后24
h开始增殖并向内膜迁移,于 48h达高峰。迁移至
内膜的平滑肌细胞继续增殖并于术后96h达高峰,
可持续 3个月,但是内膜厚度于 2周后就不再增
加[7],因此选择术后 2周评价药物疗效。本实验结
果显示,术后2周,损伤的动脉内膜明显增厚,模型
组内膜面积达(134286±40872)μm
2,与文献报道结
果一致,证明实验所造模型是成功的。
本实验在术前 2d分别以丹参酮 120,40,133
mg·kg-1·d-13个剂量给予大鼠灌胃口服治疗,持续
至术后2周。形态学定量分析结果表明,再狭窄大
鼠经丹参酮治疗2周后,新生内膜面积及新生内膜/
中膜面积比值显著降低,并具有剂量相关性,说明丹
参酮可抑制大鼠颈动脉损伤后的内膜增生,对血管
再狭窄具有积极的防治作用。文献报道[2],PTCA术
后内膜增殖主要是由于球囊拖拉造成血管内膜乃至
中膜损伤,从而释放一些活性物质,中膜平滑肌细胞
在这些活性物质的刺激下开始增殖并向内膜迁移,
移入内膜的平滑肌细胞可继续增殖并分泌产生细胞
外基质从而导致内膜过度增生。本实验免疫组化结
果显示,丹参酮治疗组动脉内膜 PCNA阳性指数比
模型组显著降低,与作者在小鼠颈动脉再狭窄模型
上得到的结果一致[6],前期研究工作表明丹参酮 IA
可显著抑制 bFGF诱导的人血管平滑肌细胞的增
殖[5],从而提示抑制生长因子介导的平滑肌细胞增
殖的信号通路可能是丹参酮防治血管再狭窄的主要
机理之一。
在再狭窄的病理生理过程中,炎症也发挥重要
作用,PTCA术后数天即可在血管损伤部位的组织切
片中找到炎性细胞。一方面,活化的炎性细胞可以
释放细胞因子及生长因子,从而促进平滑肌细胞增
殖,导致血管内膜增生[10];另一方面,血管外膜炎症
浸润可使外膜成纤维细胞增生,导致外膜纤维化,限
制血管的代偿性扩张,从而引起血管的负性重
构[11]。NFКB是炎症的核心调节因子,广泛存在于
真核细胞中,通常 NFКB与其抑制蛋白 IКBα结合
处于失活状态,存在于胞浆中,在细胞被刺激激活
后,IКBα被磷酸化、泛素化、被蛋白酶降解,随后释
放NFКB,后者移位入细胞核并于相应靶序列结合,
调节NFКB依赖的基因转录,如编码ICAM,iNOS,IL
家族(如 IL2,IL6等)及 TNFα等前炎症细胞因子
的基因,这些细胞因子又会促进 NFКB基因的表
达,形成正反馈环路,从而参与炎症、感染、自身免疫
性疾病等的病理过程[12]。文献报道,在大鼠颈动脉
球囊损伤后再狭窄中,NFКB被激活[13],并且平滑
肌细胞表达 iNOS增加[14],因此选用二者评价丹参
酮对炎症的作用。本实验中,NFКB及 iNOS免疫组
化结果显示,丹参酮可显著降低二者表达,并且资料
显示[15],丹参酮对炎症的第1,2期以及急性和亚急
性炎症具有良好的治疗作用,提示丹参酮抑制动脉
再狭窄可能与其抗炎作用有关。
PTCA术后再狭窄形成机制复杂,涉及多种细胞
成分,激活多种血管活性物质和生长因子,有一系列
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基因异常表达,并且有不同的病理生理发展时期,要
想达到治疗目的,药物必须有多种作用,从不同途径
阻断再狭窄的发生发展。大量文献报道丹参酮具有
多样的药理活性[1618],除可抑制平滑肌细胞增殖和
炎症外,还可抑制血小板黏附、聚集,抗凝血,抗氧
化,以及保护血管内皮细胞等作用,从而提示丹参酮
类化合物可能通过多种环节抑制再狭窄的发生。
总之,如何有效防治 PTCA术后再狭窄是目前
医学界一大难题,前期工作从小鼠体内和体外实验
证明丹参酮具有抑制平滑肌细胞增殖和抑制内膜增
生作用,与本实验报道丹参酮抑制大鼠颈动脉损伤
后内膜增生作用一致。说明丹参酮具有防治实验性
动脉再狭窄的作用,这可望为临床治疗再狭窄提供
新的治疗措施。
[参考文献]
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Experimentalstudyofefectoftanshinoneonartery
restenosisinratcarotidinjurymodel
LIXin1,DUJunrong1,2,WANGWeidong3,ZHENGXiaoyuan1,SUNWei1,
ZONGXu1,ZHENGHu1,QIANZhongming2
(1.SchoolofHuaxiPharmacy,SichuanUniversity,Chengdu610041,China;
2.DepartmentofAppliedbiologyandChemicalTechnology,HongKongPolytecknicUniversity,HongKong,China;
3.SchoolofPublicHealth,SichuanUniversity,Chengdu610041,China)
[Abstract] Objective:Toobservethepreventiveandtherapeuticefectoftanshinone(TA)onarteryrestenosisintheratcarotidinjury
modelandexplorthemechanism.Mechod:MaleSDratswererandomlydividedintomodelcontrolgroup,andlowdose,moderatedoseand
highdoseTAgroups.Eachgrouphad10rats.Theratsinthehigh,moderateandlowdosegroupswererespectivelyfedwithTA120,40,
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133mg·kg-1·d-1bygastrogavage;theratsinthemodelcontrolgroupwerefedwiththesamevolumesolvent.Twodayslater,theratsright
carotidarterywasinjuriedbybaloondilatationtoinduceintimalthickeningforestablishingtherestenosismodel.After2weeksoftreatment,
thearterywasharvestedandstainedbyhematoxylinelsin(HE)andimmunohistochemistryofPCNA,NFКBandiNOS.Themorphological
changeswerecheckedundermicroscope.Theareaoftheintimalandmediallayerofthevessels,andtheirratioswereanalyzedwithimage
analysissoftware.TheexpressionlevelofPCNA,NFКBandiNOSwereusedasthepositiveindex.Result:Theintimalareaandintimato
mediaratiooftheinjuriedarteryincreasedobviously,suggestingthemodelwassuccessful.Comparedwiththemodelgroup,TAsignificantly
decreasedtheintimalareaandintimatomediaratio(P<005),andalsodecreasedthepositiveindexofPCNAandthepositiveratioofNF
КBandiNOS(P<005).Conclusion:TAcanefectivelyinhibitintimalthickeningandinflammation.ThisresultsuggestesthatTAmay
playapositiveroleinthepreventionofrestenosisafterPTCA.
[Keywords] tanshione;restenosis;rat;intimalthickening;inflammation
[责任编辑 方文贤]
制药工业近红外分析检测技术应用研讨会通知
为了配合《中华人民共和国药典》2005年版附录“近红外分光光度法指导原则”,加快近红外光谱分析技
术在医药行业的应用,提高制药企业的产品质量,降低生产成本,促进制药工业的发展,提高制药工程技术含
量,增强制药工业整体实力,推动制药工程技术产学研结合和成果转让,浙江省药学会特举办“制药工业近红
外分析检测技术应用研讨会”,诚邀相关制药企业、科研技术人员投稿并参加会议。
一、会议研讨主要内容:
1.现代近红外光谱分析技术基础及应用
2.近红外技术原理及在制药企业各个环节的应用案例
3.近红外技术在中药质量评价及生产过程质量监测中的应用
4.近红外在国际著名制药企业的应用及案例分析
二、会议地点:浙江省杭州市 (具体地点待定)
三、会议时间:2006年6月16-18日
四、参会人员可获6个继续教育学分。
五、联系人及联系电话:
谢志鹏(浙江大学药学院)0571-88273680
孙国君(浙江工业大学药学院)0571-88320320
六、通讯地址:杭州市浙大路38号
七、电子邮件:xzp@zju.edu.cn
八、主办单位 :浙江省药学会
九、承办单位:浙江大学药学院、浙江工业大学药学院。
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