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背景《中国心血管病报告2018》显示:中国心血管病现患人数2.9亿,心血管病死亡率居首位,而急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是心血管病死亡的重要原因之一。到2030年,中国心肌梗死患者预计将增至2260万。这直接造成了严重的经济和全社会的负担,已成为我国重大的公共卫生问题。因此,积极研究、预防和治疗心肌梗死,降低其发病率与死亡率,提高心肌梗死患者的生活质量与预后,具有十分重要的社会意义与经济价值。鹿茸,味甘咸,性温,禀纯阳之质,含生发之气,具有补肾壮阳、生精益血、补髓健骨与活血化瘀之功。本课题组多年来致力于鹿茸在心血管系统疾病中的应用研究,并取得了一定进展:临床试验证实鹿茸可提高心肾阳虚型心衰患者心功能,改善患者的中医临床症状和生活质量;动物实验发现鹿茸可改善心肌梗死大鼠心功能指标;离体细胞实验中证实鹿茸蛋白能够减少缺血缺氧诱导的心肌细胞凋亡,减轻心肌细胞损伤。众多研究显示,心肌细胞凋亡与心肌梗死的预后密切相关,抗凋亡治疗能够有效的降低心肌损伤,减少梗死面积,改善心功能,发挥心肌保护的作用。心肌细胞自噬在维持心肌细胞结构和功能的稳定方面扮演着重要的角色。两者对于心肌梗死后心肌细胞病理生理变化乃至心功能的改善具有重要意义。但细胞凋亡与自噬在疾病的各个阶段扮演的角色有所不同,对机体既有保护的作用,也存在损害的可能,两者在心肌梗死后具体的调节机制及作用仍存在争议。因此,深入研究心肌梗死后细胞凋亡与自噬的诱发因素和传导途径,为鹿茸选择性激活或抑制细胞凋亡和自噬提供准确靶点,更好地为临床心肌梗死综合防治提供新思路。基于此,我们提出了“鹿茸通过调控心肌细胞凋亡与自噬,改善急性心肌梗死损伤”的科学假说,并开展相关实验进行验证。实验一鹿茸对AMI模型大鼠心脏保护效应的研究目的:探讨鹿茸对AMI模型大鼠心脏的保护效应。方法:应用冠状动脉左前降支结扎术建立AMI大鼠模型(假手术组只穿线,不结扎),根据随机数字表法随机分为模型组、低剂量鹿茸组[100mg/(kg·d)]、中剂量鹿茸组[200mg/(kg·d)]、高剂量鹿茸组[400mg/(kg·d)]、马来酸依那普利组[简称普利组,1mg/(kg·d)],同时设立假手术组,每组10只。各治疗组分别给予相应药物灌胃,假手术组与模型组每日给予0.5%羧甲基纤维素钠灌胃。术后检测各组大鼠心电图变化。术后24小时,酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,Elisa)检测大鼠血清心肌肌钙蛋白(cardiac troponin I,cTnI)含量。术后第7天末,超声心动图检测大鼠心功能各项指标,苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining,HE)观察大鼠心肌组织病理变化,Elisa检测大鼠血清肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)含量。结果:术后24小时:与假手术组比较,模型组cTnI水平显著升高(P<0.01)。与模型组比较,各剂量鹿茸组与普利组血清cTnI水平均有所下降,但统计学无差异(P>0.05)。术后第7天末:(1)超声心动图显示:与假手术组比较,模型组左室短轴缩短率(factional shortening,FS)、左室射血分数(ejection fractions,EF)显著降低,左室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic dimension,LVEDD)、左室收缩末期内径(left ventricular end-systolic dimension,LVESD)、左室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume,ESV)、左室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume,EDV)显著上升(P<0.01)。与模型组比较,低剂量鹿茸组EF增加,EDV与ESV降低(P<0.05);中剂量鹿茸组EF、FS增加,LVESD降低(P<0.05),LVEDD、EDV、ESV显著降低(P<0.01);高剂量鹿茸组EF、FS显著增加,LVEDD、LVESD、EDV、ESV显著降低(P<0.01);普利组 EF、FS 显著增加,LVEDD、LVESD、EDV、ESV 显著降低(P<0.01)。(2)HE染色显示:模型组大鼠心肌发生明显的组织形态学变化,包括梗死区心肌细胞结构被破坏,排列紊乱,肌束间隙模糊不清,炎症细胞大量浸润,肌纤维溶解、断裂或坏死。与模型组比较,各治疗组大鼠心肌病变范围减少,存活心肌数量较多,细胞排列较整齐,纤维增生程度减轻,少量炎症细胞浸润。(3)Elisa显示:与假手术组比较,模型组TNF-α含量显著增加(P<0.01);与模型组比较,高剂量鹿茸组、普利组TNF-α含量降低(P<0.05)。结论:(1)鹿茸能够提高AMI大鼠心功能指标,改善急性心肌梗死损伤,具有显著的心脏保护作用。(2)各剂量鹿茸可不同程度上减轻AMI大鼠心肌病理改变,抑制炎症反应,改善心肌损伤,保护心肌细胞,并呈现剂量依赖性。以高剂量鹿茸400mg/(kg·d)疗效最为明显。实验二鹿茸改善AMI大鼠心肌损伤的机制研究。目的:观察鹿茸对AMI大鼠心梗边缘区心肌细胞凋亡、自噬影响。方法:选取实验一中假手术组,模型组和最优剂量鹿茸组(即高剂量鹿茸组)大鼠样本。采用原位末端标记(TdT-mediated dUTP Nick-End Labeling,TUNEL)检测大鼠心梗边缘区细胞凋亡率;免疫荧光观察心肌肌动蛋白微丝(F-actin)染色变化;蛋白质免疫印迹法(Western blot,WB)检测心梗边缘区线粒体途径相关凋亡蛋白B淋巴细胞瘤-2 基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2 相关 X 蛋白(Bcl-2 associated x protein,Bax)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶 9(cysteinyl aspartate specific proteinase-9,Caspase9)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶 3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3,Caspase3)以及自噬相关蛋白Beclin-1与微管相关蛋白轻链-3(Autophagy marker Light Chain 3,LC3)蛋白表达水平;免疫组织化学(免疫组化)检测心梗边缘区Bcl-2、Bax与Beclin-1的蛋白表达水平。结果:(1)TUNEL结果显示:与假手术组比较,模型组心梗边缘区心肌细胞凋亡率显著增加(P<0.01);与模型组比较,鹿茸组细胞凋亡率下降(P<0.05)。(2)免疫荧光显示:与假手术组比较,模型组大鼠心肌细胞F-actin排列紊乱、溶解,鹿茸组心肌细胞F-actin排列得到有效修复。(3)WB结果显示:与假手术组比较,模型组Bcl-2蛋白表达水平降低,Bax、Caspase9、Caspase3蛋白表达水平上升(P<0.05,P<0.01);与模型组比较,鹿茸组Bcl-2蛋白表达水平上升,Bax、Caspase9、Caspase3蛋白表达水平降低(P<0.05,P<0.01)。(4)免疫组化显示:与假手术组比较,模型组Bax蛋白表达显著增加,Bcl-2蛋白表达减少(P<0.01);与模型组比较,鹿茸组Bax蛋白表达减少,Bcl-2蛋白表达增加(P<0.01)。(5)WB结果显示:与假手术组比较,模型组Beclin-1与LC3-Ⅱ蛋白表达增加(P<0.05,P<0.01);与模型组比较,鹿茸组Beclin-1与LC3-Ⅱ的蛋白表达减少(P<0.05,P<0.01)。(6)免疫组化显示:与假手术组比较,模型组Beclin-1蛋白表达显著增加(P<0.01);相比于模型组,鹿茸组Beclin-1蛋白表达减少(P<0.01)。结论:(1)鹿茸对AMI大鼠心梗边缘区心肌细胞凋亡具有明显的抑制作用,其机制可能与调控Bcl-2/Bax-Caspase9-Caspase3所代表的线粒体凋亡途径密切相关。(2)鹿茸具有抑制AMI大鼠心梗边缘区心肌细胞过度自噬的作用,与降低Beclin-1、LC3-Ⅱ蛋白表达水平密切相关。(3)鹿茸同时抑制AMI大鼠心梗边缘区心肌细胞凋亡与过度自噬,从而对抗细胞死亡,其机制可能是通过调控凋亡与自噬的上游交汇点Beclin-1、Bcl-2、Bax的表达水平而实现的。