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随着年龄的增加,心脏的结构和功能都会发生变化。已有研究结果表明在衰老期间,蛋白质的合成和降解以及mRNA含量之间的修饰改变显示出衰老的心脏可能不适应机械性压力和容积的增加,心肌细胞和间质成分发生改变,造成心室肥厚(或称心脏重构)。心肌结构上的变化直接影响心脏收缩/舒张功能的改变,在老年人最明显的是导致临床疾病的产生,如心力衰竭、心律失常等。引起心肌重构的因素除了压力负荷的直接刺激细胞生长作用外,主要是刺激心肌分泌各种因子,如血管紧张素Ⅱ、儿茶酚胺类、胰岛素生长因子(IGF)、转化生长因子(TGF)、一氧化氮等,都可诱导心室肥厚。这种由心脏自身分泌的、独立于循环之外的持续存在的因素在心脏局部发生浓度的改变比循环体液中的因子更为重要,但增龄心脏中这些因子的改变尚不清楚。
二苯乙烯苷是传统抗衰老中药何首乌的有效部位之一,参乌胶囊是本室自行研制的以何首乌为君药的中药复方制剂。作为传统的抗衰老药物何首乌,中医用来调血脂,抗动脉粥样硬化,在对犬心肌缺血再灌注损伤方面也有人观察到何首乌提取液有预防作用,在体外,二苯乙烯苷具有较强的抑制血管平滑肌细胞增殖的作用。但其对衰老心肌的作用和机制没有报道,特别是随着年龄的增加,心肌的结构发生怎样的变化,有哪些因子参与其中并对心肌产生不良影响,二苯乙烯苷干预的机制目前并不清楚。
本研究的目的 是探讨在增龄过程中大鼠心肌结构的变化及影响因素,以及何首乌二苯乙烯苷和参乌胶囊对老年大鼠心肌的作用和机制。
方法:我们建立了1~24个月不同月龄的大鼠组别,并在与24月龄相平行的年龄设立了药物干预组(二苯乙烯苷0.06g/kg、0.03g/kg;参乌胶囊1.6g/kg、0.8g/kg)。
观察了1、3、6、12、18、24月龄大鼠电镜超微结构,用免疫组化的方法检测了与细胞外基质相关的细胞因子TGF-β1的表达及降解细胞外基质的酶(MMP-9)。用生化的方法检测了血清脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和一氧化氮合酶(NOS)活性。
研究结果表明:(1)随着年龄的增加,大鼠心肌结构发生了改变,特别是超微结构。在6月龄大鼠(青年对照组):心肌细胞肌膜完整,肌丝排列整齐,肌节中各带清晰可见,线粒体结构正常,规整排列,呈圆形或卵圆形位于核旁或肌原纤维束间,线粒体嵴密集,排列有序,充满整个线粒体腔。而在24月龄大鼠(老年组):心肌排列紊乱、分离,心肌细胞间结缔组织增多,线粒体数量增多但结构紊乱,如线粒体嵴的减少、肿胀、空泡等。与24月龄相同年龄的何首乌二苯乙烯苷给药组则心肌纤维排列整齐,线粒体嵴密集、排列整齐,无嵴的肿胀、空泡等。表明随着年龄的增加,心肌结构发生了明显的改变,特别是结缔组织增多和线粒体形态的改变,使心肌排列受到影响,则心脏的电信号传导和能量供应受到影响,进而造成心肌受损,而何首乌二苯乙烯苷可对心肌有保护作用。
(2)随着年龄的增加,大鼠心脏组织刺激胶原合成的细胞因子转化生长因子(TGF-β1)增多,而降解胶原的酶基质金属蛋白酶-9(MMP-9)减少。
1月龄时,心肌细胞胞浆TGF-β1无表达,从3月龄开始逐渐增强,到24月龄时达到最强,与6月龄比有显著性差异,而何首乌二苯乙烯苷小剂量组和参乌胶囊两个剂量组均可明显减少心肌细胞胞浆TGF-β1的表达。提示何首乌二苯乙烯苷和参乌胶囊可能通过抑制转化生长因子达到保护心肌的作用。
心肌细胞胞浆MMP-9的表达,表现一个随年龄增加而逐渐下降的趋势,6月龄开始逐渐增强,至24月时呈现降低趋势,24月龄与6月龄比有显著性差异。何首乌二苯乙烯苷和参乌胶囊的大剂量组有增加MMP-9表达的趋势,但无明显差异。就保护心肌而言,可能MMP-9不是以上两种药物的靶点。
(3)随着年龄的增加,大鼠血浆脂质过氧化物质MDA堆积、超氧化物歧化酶SOD的抗氧化能力减弱,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活性增高。
进入老年明的18和24月龄的大鼠表现为血清中MDA含量的明显增加,iNOS的活性也增加,而SOD活力却明显下降,与6月龄青年组大鼠相比有统计学差异;何首乌二苯乙烯苷和参乌胶囊组可以分别降低MDA含量和iNOS活力,提高SOD水平,与24月龄老年大鼠相比有显著性差异。
结论:本实验结果表明何首乌二苯乙烯苷和参乌胶囊对衰老大鼠心肌有保护作用,其机制与抗氧化、改善一氧化氮系统,对抗引起心肌重构的细胞因子有关。