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研究目的最新流行病学研究表明,中国地区居民急性心肌梗死(Acute myocardial infarction,AMI)的发病率仍保持上升趋势,且渐趋年轻化。急性心肌梗死后心室重构(Ventricular remodeling,VR)是心肌梗死后心脏出现的一种代偿性、继发性的复杂病理生理过程,涉及多种影响因素。长期持续的心室重构导致心脏结构和功能异常,最终诱发心力衰竭或死亡,严重影响患者的生活质量,是影响心血管病患者死亡率的决定因素之一。因此,抑制或逆转心室重构过程已成为预防和治疗心肌梗死后患者心室重构的关键环节。临床研究表明,急性心肌梗死后心室重构患者基本中医证型为气虚血瘀证,或兼挟其他证型。活血益气中药及其有效组分作为基本方在治疗心室重构方面取得了显著的临床疗效,尤其是有效组分中药,其成分相对明确,药理作用较为清晰,且制剂多样、携带方便,具有广阔的应用前景。国内外研究表明,三七总皂苷(Panaxnotoginsengsaponins,PNS)具有扩张血管、改善微循环、减少心肌耗氧量等药理作用;丹参酮IIA(Tanshinone IIA,Tan IIA)能通过抑制心肌纤维化,减少心肌细胞凋亡和炎症反应,改善心脏神经重构和电生理异常等;人参总皂苷(Total ginsenosides,TGS)显著的耐缺氧作用可增强心肌收缩力,加快脂质代谢和能量转化过程,从而改善AMI后的心功能和血流动力学指标,三者是本院院内制剂活血化瘀方主要组成药物的中药有效成分,单独应用可在不同层面上保护心肌梗死后心血管系统重构,而三者联合使用干预急性心肌梗死后心室重构还未有研究。最新文献研究表明,ATF3/MAP2K3/p38 MAPK信号通路可以通过调节NFκB相关因子的表达影响心肌缺血期的炎症浸润,同时抑制TGF-β1和Collagenl.的表达,降低心肌成纤维细胞功能,保护心肌细胞及其细胞外基质的重构;还能通过减少心肌细胞中Runx1、提高PPARα的表达改善心肌细胞的能量代谢从而防治心肌梗死后心室重构。根据导师的多年临床用药经验和本课题组前期的研究基础,结合网络药理学预测药物-疾病靶点,本研究探索活血益气组分配伍中药PNS、TanⅡA、TGS联合用药,以PNS为君,TanⅡ 和 TGS 分别佐使,通过调节 ATF3、MAP2K3、p38MAPK、TGF-β1、Collagen I、NFκB p65、IκB、Runx1、PPARα 等基因和蛋白的表达,从而激活 ATF3/MAP2K3/p38 MAPK信号通路,发挥防治心肌梗死后心室重构的作用,为将活血益气组分中药开发成防治急性心肌梗死后心室重构的临床新药提供扎实有力的实验依据。研究方法结扎健康的SPF级SD(Sprague Dawley)雄性大鼠心脏冠状动脉左前降支血管,构建心肌梗死动物模型。将造模成功的大鼠随机均分为六组:模型组(MI)、福辛普利组(Fosinopril,FIP,1.2mg/kg·d)、三七总皂苷组(PNS,40mg/kg·d)、丹参酮IIA 组(TanⅡA,70mg/kg·d)、人参总皂苷(TGS,30 mg/kg·d)、组分配伍组(Component compatibility,CC,PNS 40mg/kg-d+Tan IIA 70mg/kg.d+TGS 30mg/kg.d);假手术组(Sham)大鼠在冠状动脉左前降支相同位置只穿线不结扎,作为阳性对照。各给药组以灌胃方式给予相应药物,MI组大鼠和Sham组大鼠给予去离子水,连续给药4周。4周后检测各组大鼠心脏超声后取材,计算各组大鼠心脏质量指数(Heartweight/bodyweight,HW/BW);用HE和Mansson染色法观察大鼠心脏的病理学改变和心肌纤维化程度;用ELISA法检测大鼠血清中心室重构标志物CRP、TNF-α、GDF-15和MMP9/TIMP1水平以及大鼠心肌组织中游离脂肪酸(Free fatty acid,FFA)含量;用高效液相色谱法检测大鼠心肌组织中ATP、ADP、AMP水平;用化学比色法检测大鼠心肌组织中Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶含量;用免疫组织化学法、Western blotting法和RT-PCR法检测大鼠心肌组织 ATF3/MAP2K3/p38 MAPK 信号通路中 ATF3、MAP2K3、p38 MAPK、NFκB p65、TGF-β1、Collagen I、Runx1、PPARα等相关蛋白和基因的表达水平。研究结果1活血益气组分配伍中药对心肌梗死大鼠心脏功能和结构的影响1.1超声心动图检测大鼠心脏,结果显示,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心脏左室收缩末期内径(LVIDs)、左室舒张末期内径(LVIDd)明显升高,左室射血分数(LVEF)和左室缩短分数(LVFS)显著降低(P<0.01);给药4周后,与模型组相比,各给药组大鼠的LVIDs和LVIDd降低,LVEF和LVFS升高(P<0.01或0.05);其中组分配伍中药组心脏超声各指标的改善程度明显优于单味组分中药组(P<0.05);1.2光镜下观察HE染色,结果表明,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌纤维排列紊乱、间隙增宽,且心肌纤维染色不均;心肌组织较松散,心肌细胞体积增大;有一定程度的炎性细胞浸润和结缔组织增生,伴见心肌纤维的溶解、断裂、坏死等,结合心脏超声结果表明大鼠心肌梗死后心室重构动物模型建立成功;给药4周后,与模型组相比,各给药组大鼠心肌的病理结构都有不同程度的改善,各给药组大鼠心肌组织染色大致均匀,肌纤维较完整,分布较整齐,炎性浸润略减轻,细胞形态和结构得到改善,其中组分配伍中药组改善更明显;1.3光镜下观察Masson染色,结果表明,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中出现较明显胶原纤维和结缔组织增生,伴见心肌胶原和纤维瘢痕增多;给药4周后,与模型组相比,各给药组大鼠心肌纤维和细胞外基质重构均有不同程度的改善,伴见少量心肌纤维增生,胶原沉积有不同程度的减少(P<0.01或0.05),其中组分配伍组较其他单味组分组改善更为显著(P<0.05);1.4心脏质量指数分析结果显示,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠的心脏质量指数明显升高(P<0.01);给药4周后,与模型组相比,各给药组大鼠的心脏质量指数降低(P<0.01或0.05);且组分配伍组大鼠心脏质量指数下降更为明显(P<0.05);1.5 ELISA法检测给药4周后大鼠血清心室重构标志物水平,结果显示,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠血清中CRP、TNF-α GDF-15和MMP9/TIMP1水平明显升高(P<0.01);给药4周后,与模型组相比,各给药组大鼠血清中CRP、TNF-α、GDF-15和MMP9/TIMP1水平降低(P<0.01或0.05);与各单味组分给药组相比,组分配伍组各血清标志物水平改善较为显著(P<0.05)。2活血益气组分配伍中药对心肌梗死后大鼠心脏ATF3/MAP2K3/p38 MAPK信号通路的影响2.1结扎大鼠心脏冠状动脉左前降支4周后,免疫组织化学、Western blotting和RT-PCR检测结果表明,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中Collagen I和TGF-β1的表达水平升高(P<0.05);给药4周后,与模型组大鼠相比,活血益气组分配伍中药组大鼠心肌组织中Collagen I和TGF-β1的表达下降,一定程度上改善心肌梗死后细胞外基质重构和心肌纤维化程度(P<0.05);2.2结扎大鼠心脏冠状动脉左前降支4周后,免疫组织化学、Western blotting和RT-PCR检测结果表明,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中ATF3的表达水平降低,MAP2K3、p38 MAPK的表达水平升高(P<0.05);活血益气组分配伍中药给药4周后结果显示,与模型组大鼠相比,心肌梗死大鼠心肌组织中的ATF3蛋白和基因的表达升高、MAP2K3、p38 MAPK的表达水平降低(P<0.05);2.3结扎大鼠心脏冠状动脉左前降支4周后,免疫组织化学、Western blotting和RT-PCR检测结果表明,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中NFκB p65的表达水平升高(P<0.05);活血益气组分配伍中药给药4周后结果显示,与模型组大鼠相比,心肌梗死后心室重构大鼠心肌组织中的p-NFκB p65/NFκB p65和p-IκBα表达水平降低(P<0.01 或0.05);3活血益气组分配伍中药对心肌梗死后大鼠心脏能量代谢的影响3.1高效液相色谱法检测给药4周后大鼠心肌组织中ATP、ADP、AMP水平,结果显示,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中ATP、ADP水平明显降低,AMP水平明显升高(P<0.01或0.05);活血益气组分配伍中药给药4周后,与模型组大鼠相比,心肌梗死后心室重构大鼠心肌组织中ATP、ADP水平升高,AMP水平降低(P<0.01或0.05),改善了心肌梗死后大鼠心肌组织的能量生成;3.2化学比色法检测给药4周后大鼠心肌组织中Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶含量,结果显示,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶含量明显降低(P<0.01);活血益气组分配伍中药治疗4周后,与模型组大鼠相比,心肌梗死后心室重构大鼠心肌组织中Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶水平明显升高(P<0.01),提高了心肌梗死后大鼠心肌组织中能量代谢酶水平;3.3 ELISA法检测给药4周后大鼠心肌组织中游离脂肪酸水平,结果显示,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中游离脂肪酸水平明显升高(P<0.05);活血益气组分配伍中药治疗4周后,与模型组相比,心肌梗死后心室重构大鼠心肌组织中游离脂肪酸水平出现降低(P<0.05),促进了心肌梗死后大鼠心肌组织的能量应用;3.4结扎大鼠心脏冠状动脉左前降支4周后,免疫组织化学、Western blotting和RT-PCR检测结果表明,与假手术组大鼠相比,模型组大鼠心肌组织中Runx1的表达水平明显升高,PPARα的表达水平明显降低(P<0.01);活血益气组分配伍中药治疗4周后,与模型组大鼠相比,心肌梗死后心室重构大鼠心肌组织中Runx1的表达水平降低、PPARα的表达水平升高(P<0.01或0.05)。结论1活血益气组分配伍中药能改善心肌梗死后大鼠的心脏结构和功能,降低心肌梗死大鼠血清炎症水平,且活血益气组分配伍中药较单味组分中药呈现明显的协同增效作用;2活血益气组分配伍中药通过抑制心肌梗死大鼠心肌组织中Collagen I和TGF-β1基因和蛋白的表达水平,抑制了成纤维细胞的功能,改善心肌梗死后心肌组织纤维化和心肌细胞外基质重构程度;3活血益气组分配伍中药通过激活心肌梗死大鼠心肌组织中ATF3/MAP2K3/p38 MAPK炎症信号通路,进而降低了 NFκB/IκB炎症信号的过度激活,同时通过调节心肌组织中ATF3/MAP2K3/p38 MAPK信号通路下游能量代谢效应因子Runx1和PPARα的表达,改善了心肌组织中能量代谢紊乱,可能是预防和治疗心肌梗死后心室重构的重要分子机制之一。