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长期以来,心脏被认为是一个对放射线抵抗的器官,然而在20世纪90年代,随机对照试验表明,经历了放疗的早期乳腺癌患者,她们的生存获益几乎被心血管副作用抵消。现代放疗技术的进展大大减少了心脏的受照射范围及剂量,然而最近的研究表明,放疗时仍有许多患者一小部分心脏始终能接受到高剂量,或是整个心脏接受到较低剂量的射线。噻唑烷二酮类药物(TZDs),罗格列酮及吡格列酮(Pio)是过氧化物酶体增生物激活受体-丫(PPAR-γ)的选择性激动剂,它们不仅能调节胰岛素的敏感性,而且能通过抑制粘附分子及炎症因子的表达发挥抗炎作用,也能通过抑制转化生长因子β-1(TGF-β1)信号通路,间质金属蛋白酶(MMP)-2/9及骨桥蛋白的活性来发挥抗纤维化作用。在大多数实验动物模型中,许多研究表明PPAR-γ激动剂能抑制许多器官的纤维化,如肺及心血管系统。考虑到PPARγ抗炎及抗纤维化的作用,而且Weiling Z等也发现,在鼠全脑照射前或后给予吡格列酮能抑制放射性认知损害,因此,我们将探讨吡格列酮是否能减轻放射性心脏损伤。
材料与方法:
一、材料
1、实验对象
SPF级SD大鼠(46)只,雌雄各半,月龄3个月,体重178-245g,购置中国医科大学实验动物中心。
2、主要的实验试剂
PPAR-γ、 TGF-β1、CDK5第一抗体购置于美国Santa Cruz公司及Proteintech Group公司,其余试剂及耗材购至于北京中衫金桥生物有限公司及北京尚柏生物有限公司。PPAR-γ Real-time PCR试剂盒购置于日本Takara公司(大连宝生物代理)。
二、方法:
1、建立动物模型
将46只大鼠应用随机数字表法随机分为6组。对照组6只,吡格列酮10mg/kg/d组6只,吡格列酮20mg/kg/d组6只,18Gy照射+安慰剂组8只,18Gy+吡格列酮10mg/kg/d组10只,18 Gy+吡格列酮20mg/kg/d组10只。对照组不给予任何干预,照射组及照射+吡格列酮组给予18Gy剂量射线照射。照射完后6小时之内,除对照组外,对所有鼠行第一次灌胃处理,照射组灌入2ml蒸馏水,吡格列酮及照射+吡格列酮组灌入相应量的吡格列酮。照射后3个月标本取心脏,用剪刀将其横断,一半迅速放于4%中性甲醛固定液中固定,48小时后转入70%乙醇中保存;另一半放入-80℃深冻冰箱中保存。
2、心肌组织Masson染色
将固定好的心脏组织修材、脱水、透明、包埋制成蜡块。切片做常规Masson染色,显微镜下观察心脏组织在照射后的改变情况。
3、Western blot
分析利用储存-80℃冰箱中的组织做Western blot,测定PPAR-γ、TGF-β1以及CDK5蛋白的表达情况。
4、Real-time PCR
利用储存-80℃冰箱中的组织做Real-time PCR,测定PPAR-γ mRNA的表达情况,在分子水平证明其表达。
结果:
一、动物模型建立情况
完成全部实验存活的大鼠共44只,对照组6只,吡格列酮10mg/kg/d组6只,吡格列酮20mg/kg/d组6只,18Gy照射+安慰剂组7只,18Gy+吡格列酮10mg/kg/d组10只,18Gy+吡格列酮20mg/kg/d组9只。心肌病理结果
二、Masson染色
镜下观察可见对照组,单纯用Pio10mg/kg/d组及Pio20mg/kg/d组的大鼠心肌细胞形态正常,无纤维化表现,照射+安慰剂组大鼠心肌细胞及血管纤维化明显,然而照射+Pio10mg/kg/d组及照射+Pio20mg/kg/d组的心肌及血管纤维化明显比照射+安慰剂组轻。
三、PPAR-γ蛋白表达
Western blot分析通过测定蛋白灰度值与用作内参的GAPDH灰度值的比值并进行统计学分析后照射+安慰剂组,照射+Pio10mg/kg/d组和照射+Pio20mg/kg/d组心肌中PPAR-γ蛋白表达较对照组,单纯Pio10mg/kg/d组及Pio20mg/kg/d组明显增高(p<0.05)。
四、PPAR-γ mRNA表达
扩增后测定内参(β-actin)和目的基因的Ct值,通过2-△△ct法计算及统计学分析各组PPAR-γmRNA扩增不同,照射+Pio20mg/kg/d组比单纯Pio20mg/kg/d组PPAR-γ表达增加(p<0.05),而其余组均没有统计学差异。
五、 TGF-β1、CDK5蛋白表达
TGF-β1在照射+安慰剂组明显高于其余5组(p<0.05)。Cdk5的表达则在受照射的大鼠中均有升高,而只有照射+安慰剂组有统计学意义(p<0.05),单纯灌药均未改变Cdk5的蛋白表达(p>0.05)
结论:
吡格列酮能通过其抗纤维化作用减轻放射性心脏损伤,可能是通过抑制Cdk5介导的PPAR-γ的磷酸化而发挥此作用。