劉魯倩，陳 玲，秦?cái)⑶?3，何文君，楊 瑞,3，單莉婭,3，李新芝，馬克濤,3

膿毒癥是危害人類健康的一大疾病，盡管抗感染的水平有了很大的提高，但是膿毒癥病死率依然居高不下[1-2]。其中，膿毒癥心肌損傷是膿毒癥及多器官功能衰竭的重要表現(xiàn)，其發(fā)病率較高，預(yù)后較差，涉及多種信號(hào)分子機(jī)制，如細(xì)胞凋亡、鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)障礙等。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是一種內(nèi)毒素，由革蘭陰性細(xì)菌產(chǎn)生，可以引起炎癥和心肌細(xì)胞凋亡。因此，抑制LPS引起的心肌損傷可能會(huì)成為膿毒癥治療的突破口。脂聯(lián)素(adiponectin，APN)是一種細(xì)胞因子，由脂肪細(xì)胞合成和分泌，大約占血漿總蛋白的0.01%[3]。APN具有抗炎，抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用[4]，對(duì)心腦血管疾病的發(fā)生發(fā)展亦起著調(diào)控作用[5]。但是APN對(duì)LPS誘導(dǎo)的小鼠膿毒癥心肌損傷的保護(hù)作用以及可能的機(jī)制，目前尚不明確。該研究旨在通過LPS誘導(dǎo)小鼠膿毒癥心肌損傷，探討APN是否有保護(hù)作用及其可能的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與模型制備選取體質(zhì)量控制在(25±5)g的健康雄性C57BL/6J小鼠30只，該小鼠購買于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物合格證號(hào)：SCXK(京)2016-0006。將所有的C57BL/6J小鼠置于石河子大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)飼養(yǎng)中心，并按照石河子大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)的要求進(jìn)行整個(gè)實(shí)驗(yàn)。所有小鼠在適宜溫度下飼養(yǎng)，濕度和光線良好。所有的小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，將30只小鼠隨機(jī)分為3組，10只/組，分為假手術(shù)組(sham組)、膿毒癥心肌損傷組(LPS組)、脂聯(lián)素干預(yù)組(LPS+APN組)。參考前期文獻(xiàn)[6]的方法每只小鼠腹腔注射10 mg/kg的革蘭陰性細(xì)菌LPS以制備膿毒癥心肌損傷模型，同時(shí)sham組予以等量的0.9%氯化鈉溶液進(jìn)行腹腔注射，LPS+APN組于注射LPS前12 h給予腹腔注射6 mg/kg[7]的脂聯(lián)素，12 h后小鼠處死，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

1.2 主要試劑APN(美國(guó)PeproTech公司)；脂多糖(美國(guó)sigma公司)；凋亡相關(guān)蛋白如兔抗Bax抗體(貨號(hào)ab199677)、兔抗Bcl2抗體(貨號(hào)ab196495)、兔抗Caspase3抗體(貨號(hào)ab13847)以及兔抗連接蛋白43(Cx43)抗體(貨號(hào)ab11370)均購于美國(guó)Abcam公司；小鼠抗β-actin抗體、小鼠抗GAPDH抗體、辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG和辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗小鼠IgG均購于北京中衫金橋生物技術(shù)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1心肌HE染色 將每組心肌組織置于10%甲醛中過夜，然后脫水并包埋在石蠟中。將所有心肌組織切成5 μm厚的切片，固定在載玻片上并烘烤干燥，然后染色。根據(jù)使用說明書，將切片分別浸入二甲苯、濃度梯度的乙醇和蘇木精中，并用中性樹膠密封。使用光學(xué)顯微鏡觀察心肌細(xì)胞、心臟基質(zhì)和肌絲的形態(tài)。

1.3.2Western blot法檢測(cè)各組凋亡蛋白Bax、Caspase-3、Bcl-2以及Cx43的表達(dá) 各組造模結(jié)束后，迅速取出小鼠心肌組織，用研磨機(jī)將心肌組織打碎，加入裂解液在冰上裂解至少20 min，每隔10 min搖勻一下，4 ℃離心組織并用BCA法測(cè)蛋白濃度并配平，待蛋白冷卻后分裝儲(chǔ)存。用SDS-PAGE分離，電泳結(jié)束后將蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上電轉(zhuǎn)，電轉(zhuǎn)結(jié)束后，用TBST洗去多余的電轉(zhuǎn)液，并用50 g/L脫脂牛奶室溫封閉2 h，封閉結(jié)束后，加入以下抗體4 ℃過夜：兔抗Bax抗體(1 ∶1 000)、兔抗Bcl-2抗體(1 ∶1 000)、兔抗Caspase3抗體(1 ∶1 000)、兔抗Cx43抗體(1 ∶1 000)、小鼠抗β-actin抗體(1 ∶1 000)和小鼠抗GAPDH抗體(1 ∶1 000)。次日，用TBST洗膜3次，10 min/次，加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG(1 ∶5 000)和辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗小鼠IgG(1 ∶10 000)室溫孵育2 h，用TBST洗去二抗，于暗室中滴加發(fā)光試劑，壓片、顯影、定影，使用Quantity One軟件(Bio-Rad公司)獲取圖像并分析。

1.3.3免疫組織化學(xué)染色 將心肌組織切片在60 ℃的烤箱中烘烤2 h，分別用二甲苯脫蠟3次，5 min/次，100%、90%、80%、70%乙醇脫水，5 min/次，自來水沖洗干凈，枸櫞酸鈉修復(fù)并用3%的過氧化氫抑制內(nèi)源性過氧化酶活性，用山羊血清37 ℃封閉1 h，隨后，加入相應(yīng)的一抗(Bax，1 ∶100；Bcl-2，1 ∶100；Caspase3，1 ∶100；Cx43，1 ∶100)4 ℃過夜，次日，洗凈一抗后加入二抗，37 ℃孵育1 h，加入DAB顯色，待標(biāo)本抗體標(biāo)記的陽性部位顯色后，立即用自來水沖洗掉，接著，用蘇木精復(fù)染3 min，自來水洗3次，1%鹽酸酒精分化6～7 s，自來水沖洗3次，然后自來水藍(lán)化3 min，并在70%、80%、90%、100%乙醇脫水，烘干后中性樹膠封片。隨機(jī)選擇6個(gè)樣本/組，并在每個(gè)樣本中隨機(jī)選擇5個(gè)視野，然后在光學(xué)顯微鏡下拍照。

2 結(jié)果

2.1 各組心肌組織病理學(xué)觀察sham組心肌纖維排列整齊且胞質(zhì)豐富均勻，細(xì)胞間隙正常，邊界清晰，無病理變化；LPS組可見多數(shù)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，且伴有心肌細(xì)胞壞死情況；LPS+APN組心肌細(xì)胞壞死情況改善，心肌纖維數(shù)量增多，心肌損傷情況降低，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少。見圖1。

圖1 各組小鼠心肌組織的HE ×400A：sham組；B：LPS組；C：LPS+APN組

2.2 各組凋亡蛋白指標(biāo)Caspase3、Bcl-2、Bax表達(dá)通過Western blot檢測(cè)sham、LPS、LPS+APN組各指標(biāo)蛋白相對(duì)表達(dá)量。與sham組比，LPS組促凋亡蛋白cleaved caspase3、Bax表達(dá)增高，然而抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)低于sham組,LPS+APN組cleaved caspase3、Bax蛋白表達(dá)低于LPS組,Bcl-2蛋白表達(dá)高于LPS組(P<0.05)。同時(shí)進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色檢測(cè)各組心肌組織Caspase、Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)，Caspase3及Bax的表達(dá)情況：sham組中偶見棕黃色顆粒，LPS組的表達(dá)明顯高于sham組，LPS+APN中棕黃色顆粒明顯降低。Bcl-2的表達(dá)情況：

sham組中可見棕黃色顆粒表達(dá)，LPS組的表達(dá)明顯低于sham組，LPS+APN中棕黃色顆粒表達(dá)明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見圖2、3。

圖2 Western blot法檢測(cè)各組小鼠心肌組織中凋亡蛋白A：Western blot法檢測(cè)心肌組織內(nèi)凋亡蛋白cleaved caspase-3、Bax、Bcl-2蛋白表達(dá)；B：心肌組織內(nèi)凋亡蛋白cleaved caspase-3蛋白水平的半定量分析；C：心肌組織內(nèi)凋亡蛋白Bcl-2蛋白水平的半定量分析；D: 心肌組織內(nèi)凋亡蛋白Bax蛋白水平的半定量分析；1：sham組；2：LPS組；3：LPS+APN組；與sham組比較：**P<0.01；與 LPS組比較：#P<0.05，##P<0.01

圖3 免疫組織化學(xué)染色檢測(cè)心肌組織中Caspase3、 Bax、Bcl2蛋白表達(dá) ×400A：心肌組織內(nèi)凋亡蛋白Caspase3蛋白表達(dá)；B：心肌組織內(nèi)凋亡蛋白Bax蛋白表達(dá)；C: 心肌組織內(nèi)凋亡蛋白Bcl-2蛋白表達(dá)；1：sham組；2：LPS組；3：LPS+APN組

2.3 各組Cx43的表達(dá)通過Western blot檢測(cè)sham組、LPS組、LPS+APN組Cx43相對(duì)表達(dá)量。與sham組比較，LPS組Cx43的表達(dá)增高，然而LPS+APN組Cx43的表達(dá)低于LPS組(P<0.05)。免疫組織化學(xué)染色檢測(cè)各組心肌組織中Cx43的表達(dá)：sham組中可見棕黃色顆粒，LPS組的表達(dá)高于sham組，LPS+APN中棕黃色顆粒明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見圖4、5。

圖4 Western blot法檢測(cè)各組小鼠心肌組織中Cx43 A：Western blot法檢測(cè)心肌組織Cx43的表達(dá)；B：心肌組織內(nèi)Cx43水平的半定量分析；1：sham組；2：LPS組；3：LPS+APN組；與sham組比較：*P<0.05；與LPS組比較：#P<0.05

圖5 免疫組織化學(xué)染色檢測(cè)心肌組織中Cx43的表達(dá) ×400A：sham組；B：LPS組；C：LPS+APN組

3 討論

臨床上，膿毒癥具有起病快、發(fā)病急、病死率高等特點(diǎn)，發(fā)生膿毒癥時(shí)，炎癥、氧化應(yīng)激、線粒體損傷、微循環(huán)障礙、免疫紊亂、自噬損傷、凋亡等病理機(jī)制使全身各種組織和器官損傷，最終導(dǎo)致多器官功能衰竭。其中，膿毒癥心肌損傷是膿毒癥多器官功能衰竭的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，越來越多的研究[8]表明，因膿毒癥感染性休克的患者多表現(xiàn)為心功能不全。因此，保護(hù)心臟功能是治療膿毒癥的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前已經(jīng)有研究[9]報(bào)道腹腔注射脂多糖可以誘發(fā)膿毒癥且導(dǎo)致心臟損傷，該研究使用LPS誘導(dǎo)膿毒癥心肌損傷,與前期的研究結(jié)果一致，實(shí)驗(yàn)顯示，注射LPS可使小鼠誘發(fā)膿毒癥，且會(huì)發(fā)生膿毒癥心肌損傷,具體表現(xiàn)為心肌組織有多數(shù)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，且伴有心肌細(xì)胞壞死情況。APN具有多種作用，如抗炎、抗凋亡和抗動(dòng)脈粥樣硬化。既往的研究[10]表明APN有心臟保護(hù)作用。該研究提示，APN可保護(hù)LPS所致的膿毒癥心肌損傷，APN預(yù)處理后，心肌組織中炎性細(xì)胞浸潤(rùn)及心肌細(xì)胞壞死情況明顯緩解，心肌纖維數(shù)量增多，心肌損傷獲得改善。

許多調(diào)節(jié)因子在膿毒癥心肌損傷的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用[11]。細(xì)胞凋亡已被證明是心臟功能下降的主要原因之一[12]。有研究[13]表明膿毒癥休克大鼠心肌細(xì)胞會(huì)發(fā)生凋亡，并證實(shí)凋亡在膿毒癥誘導(dǎo)的兒童心肌抑制中起著更重要的作用。本研究中，也出現(xiàn)了類似的結(jié)果，與假手術(shù)組相比，膿毒癥心肌損傷組凋亡蛋白Caspase3、Bax表達(dá)水平明顯增多，抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)下調(diào)，使用脂聯(lián)素干預(yù)后，膿毒癥心肌損傷的凋亡蛋白指標(biāo)明顯改變，與膿毒癥心肌損傷組相比，凋亡蛋白Caspase3、Bax表達(dá)水平明顯降低，抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)增高。實(shí)驗(yàn)表明，APN可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡來保護(hù)膿毒癥心肌損傷 。

縫隙連接是一種膜通道結(jié)構(gòu)，介導(dǎo)細(xì)胞間的通訊，存在于兩個(gè)細(xì)胞之間，具有重要的生物學(xué)功能。Cx43是最主要的縫隙連接蛋白，尤其在心室肌中，對(duì)于電傳導(dǎo)發(fā)揮著不可或缺的作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在肥厚型心肌病、心力衰竭、缺血性心肌病等多種心臟病中，Cx43的分布和表達(dá)均發(fā)生改變[14]。Cx43在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和凋亡中起重要作用。林俊敏 等[15]研究證明，在心力衰竭大鼠心臟中Cx43表達(dá)明顯增加，且分布紊亂。該實(shí)驗(yàn)顯示，與假手術(shù)組相比，膿毒癥心肌損傷組Cx43的蛋白表達(dá)明顯增高，使用APN預(yù)處理后，Cx43的水平有所降低，提示APN可能通過調(diào)節(jié)Cx43的表達(dá)來保護(hù)膿毒癥心肌損傷。

綜上所述，該研究表明，APN可有效地保護(hù)膿毒癥心肌損傷，其機(jī)制可能是調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡途徑以及Cx43的表達(dá)。因此，APN為臨床上治療膿毒癥心肌損傷成為了一種新的可能。