黄癸固体分散体通过抑制JNK保护心肌缺血再灌注损伤的作用机制研究

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心血管疾病仍是引发人类死亡的重要原因之一。尽管过去三十年在缺血性心脏疾病的治疗上取得了很大进步,但急性心肌梗死(AMI)仍是发达国家的主要致死原因。为了挽救缺血心肌,使血液再灌注到缺血区心肌是非常重要的,一般在临床利用经皮冠状动脉介入治疗(PCI)或冠状动脉旁路移植术(CABG)进行溶栓治疗。但在溶栓治疗过程亦会导致心肌损伤,这种损伤描述为“缺血再灌注损伤”(I/R)。心肌缺血再灌注损伤的干预一直是心血管研究领域的重点及热点。课题组前期已经对黄连素心肌缺血再灌注损伤作用进行了研究,结果表明黄连素在大鼠心脏I/R损伤中有保护作用,通过调节I/R心肌组织AMPK活性保护心脏,显著改善左心功能,减少心肌梗死面积。在体外或体内条件下,可以提高抗氧化,减少心肌的脂质过氧化反应。但是,黄连素吸收差,生物利用度低,限制了其临床应用,因此课题组通过肠道促吸收剂癸酸钠及固体分散体技术构建了黄癸固体分散体,显著提高黄连素的生物利用度,然而黄癸固体分散体对心肌缺血再灌注损伤的作用及其机制尚不清楚。JNK是心肌缺血再灌注炎性损伤的关键靶点,在缺血及再灌注期均可被激活,并进一步激活NF-κB,使其发生细胞核转位,参与炎症反应,引起炎性损伤。因此JNK在调控心肌缺血再灌注损伤中起到关键作用。有研究证明JNK敲除小鼠心脏比对照组小鼠的心脏显著耐受缺血/再灌注损伤引起的梗死和凋亡,并与阻断NF-κB激活有关。另有文献报道给予活化NF-κB的药理抑制剂能够有效防止心脏缺血再灌注(I/R)损伤,减少肿瘤坏死因子α(TNFα)和白细胞介素6(IL-6)的释放,抑制炎症和凋亡,减少梗塞面积,并改善心功能。因此,给予JNK有效阻断,调控JNK信号通路及相关蛋白的表达和活性,将有可能成为治疗心肌I/R损伤的一种有效治疗途径。虽已有研究显示黄连素可抑制炎性因子的释放,但是黄连素抑制炎性因子释放的作用靶点尚不清楚。本研究利用Langendorff离体灌流系统制备全心缺血再灌注模型观察黄癸固体分散体的治疗作用;利用血清药理学在细胞水平制备缺氧复氧(H/R)模型探讨黄癸固体分散体通过抑制JNK活性,阻断NF-κB细胞核转位,抑制炎性因子释放,发挥保护心肌细胞对抗I/R损伤的作用机制;鉴于黄癸固体分散体主要药效成分黄连素通过调节AMPK发挥治疗心肌缺血再灌注损伤,本研究进一步利用Langendorff离体灌流系统,分别在缺血期或再灌注期给予黄连素调控靶点AMPK的激动剂或抑制剂,初步探讨黄癸固体分散体对JNK调控作用的上游靶点可能与AMPK有关。具体从以下几个方面:1.通过建立大鼠离体全心缺血再灌注损伤模型,检测I/R损伤后的血流动力学指标,观察左心室发展压(LVDP)、左心室舒张末期压(LVEDP)、左心室输出量(OUTPUT)、左心室内压上升最大速率(+dp/dt)及左心室内压下降最大速率(-dp/dt)的变化,并检测灌流输出液肌钙蛋白酶(cTnI)及心肌组织肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素6(IL-6)的水平;检测组织JNK、NF-κB的表达。结果表明,黄癸固体分散体能明显改善大鼠心功能,提高心肌缺血再灌注后的左心室功能,表现为提高LVDP、OUTPUT水平,降低LVEDP,减少心脏输出液肌钙蛋白酶(cTnI)释放量;减少离体心肌组织肿瘤坏死因子(TNFα)、白介素6(IL-6)的生成量;同时可降低心肌组织P-JNK表达及NF-B核转位。2.采用血清药理学方法研究黄癸固体分散体对H9c2细胞缺氧复氧损伤的保护作用及机制。通过缺氧小室建立缺氧复氧损伤模型,检测细胞存活率及上清肿瘤坏死因子(TNFα)、白介素6(IL-6)的水平;并进一步检测含药血清对细胞蛋白JNK表达及NF-κB核转位的影响,初探黄癸固体分散体对I/R损伤保护作用的具体机制。结果表明含有黄癸固体分散体大鼠血清能保护H9c2细胞缺氧复氧损伤,给予缺氧细胞大鼠血清干预,能明显减少细胞上清肿瘤坏死因子(TNFα)、白介素6(IL-6)的释放,并抑制细胞中磷酸化JNK蛋白表达、抑制NF-κB核转位;进一步应用JNK的激动剂、抑制剂干预,结果表明JNK的激动剂降低黄癸固体分散体大鼠血清对细胞存活率的保护作用,并使细胞上清肿瘤坏死因子(TNFα)、白介素6(IL-6)的释放增加,说明JNK的激动剂能够部分抑制黄癸固体分散体大鼠血清对细胞缺氧复氧损伤的保护作用,而JNK抑制剂与黄癸固体分散体大鼠血清药效等效。说明黄癸固体分散体对H9c2细胞的缺氧复氧损伤可能是通过抑制JNK发挥保护作用。3.制备大鼠离体I/R损伤模型,探讨黄连素对AMPK调节作用与其抑制JNK炎症通路相关性,进一步揭示黄癸固体分散体主要药效成分黄连素抵抗I/R损伤的作用机制。含黄连素灌流液灌注心脏,分别在缺血期给予黄连素联合AMPK抑制剂,再灌注期给予黄连素联合AMPK激动剂,检测缺血再灌注损伤后的血流动力学指标。通过western blot法检测组织缺血及再灌注给药对AMPK、JNK含量的影响。结果显示,黄连素在缺血及再灌注对AMPK有不同调节作用,黄连素在缺血期可激活AMPK表达,缺血期给予AMPK抑制剂可降低黄连素对心肌缺血再灌注损伤的保护作用;而与模型组相比,黄连素在再灌注期可抑制AMPK的激活,因此再灌注期给予AMPK激动剂亦降低了黄连素对心肌缺血再灌注损伤的保护作用。这部分结果表明,在缺血及再灌注期黄连素对AMPK并不是单纯的激活作用,而是具有调控作用,而进一步的western结果表明,这种调控作用导致的心脏功能的变化与抑制心肌组织磷酸化JNK的表达呈正相关,说明黄癸固体分散体有效成分黄连素对AMPK调节作用可能与其抑制JNK炎症通路呈正相关。本研究发现黄癸固体分散体对心肌缺血再灌注损伤具有保护作用;其机制可能是通过介导缺血/再灌注过程JNK和NF-κB信号传导途径,进而抑制大鼠体内TNFα和IL-6的释放,减轻炎症反应有关,而其对炎症通路的影响可能与黄连素对AMPK的调控作用有关。
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