邵樂,李蘇,雍蘇南
湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院,湖南 長沙 410007
據統(tǒng)計,全球現(xiàn)有高血壓患者已超過10億,每年近200萬人因血壓升高導致死亡。高血壓病已成為危及人類健康的首要疾病,但其發(fā)病機制尚未完全闡明。已有研究表明,炎癥狀態(tài)下炎癥因子穩(wěn)態(tài)失衡,導致血管結構改變,血管重塑明顯,從而引發(fā)高血壓。自噬與炎癥小體激活關系密切,可通過參與細胞器新陳代謝和能量產生,發(fā)揮調控炎癥作用。同時,自噬本身也是高血壓的病理因素之一,研究發(fā)現(xiàn),在腎血管性高血壓模型中可見線粒體自噬增強,而使用纈沙坦干預可明顯抑制線粒體自噬,降低血壓,保護靶器官。天麻芎苓止眩片由湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院治療高血壓經驗方復方七芍降壓片化裁而成。課題組前期研究表明,天麻芎苓止眩片降低血壓與減輕炎癥反應、保護血管內皮損傷、改善血管重塑、保護腎功能有關。本實驗采用天麻芎苓止眩片干預自發(fā)性高血壓大鼠,觀察其對大鼠血清炎癥因子白細胞介素(IL)-1、IL-10含量和胸主動脈組織Atg8、LC3、p62表達的影響,明確天麻芎苓止眩片治療高血壓的作用機制,為其臨床應用與后續(xù)研究提供參考。
SPF級雄性自發(fā)性高血壓大鼠30只,8周齡,體質量180~200 g;雄性WKY大鼠10只,體質量180~200 g,均購于北京維通利華實驗動物技術有限公司,動物生產許可證號SCXK(京)2016-0006,飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院實驗動物中心。
天麻芎苓止眩片(天麻15 g,鉤藤15 g,野菊花12 g,川芎10 g,茯苓15 g,法半夏6 g,牡蠣6 g,地龍15 g,鉤藤10 g,羅布麻18 g,酸棗仁9 g,甘草6 g,香附10 g,丹參15 g),由湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院制劑中心制備,規(guī)格0.46 g/片,批號20200216,將藥物研磨成粉,加超純水溶解,配制成濃度為4.32 mg/mL藥液??ㄍ衅绽?,特一藥業(yè)集團股份有限公司,批號20200518,規(guī)格25 mg/片,研磨成粉后加超純水溶解,配制成濃度為0.76 mg/mL溶液。
大鼠IL-1、IL-10 ELISA試劑盒(武漢基因美生物科技有限公司,批號分別為GR2020-06、GR2020-12),p62、LC3、Atg8一抗(北京博奧森生物技術有限公司,批號分別為AI48095842、CW88845705、EE74800668)。BP2010智能無創(chuàng)血壓計,北京軟隆科技有限公司;PL-203電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;BX50顯微鏡,日本OLYMPUS公司;CFX Connect型定量PCR儀,美國Bio-Rad公司;SYSTEM GelDoc XR+凝膠成像系統(tǒng),美國Bio-Rad公司。
30只自發(fā)性高血壓大鼠隨機分為模型組、卡托普利組和天麻芎苓止眩片組,每組10只,另設10只WKY大鼠為正常對照組??ㄍ衅绽M和天麻芎苓止眩片組分別予7.6、43.2 mg/kg相應藥液灌胃,正常對照組及模型組予蒸餾水灌胃,給藥體積均為10 mL/kg,每日1次,連續(xù)8周。
1.5.1 收縮壓測定
1.5.2 炎癥因子檢測
干預結束后,腹腔注射戊巴比妥鈉(50 mg/kg)麻醉大鼠,經腹主動脈取血,室溫靜置10~20 min,2 000 r/min離心20 min,收集血清,按ELISA試劑盒說明書檢測IL-1、IL-10含量。
1.5.3 胸主動脈病理形態(tài)觀察
分離大鼠胸主動脈,取部分組織置于10%多聚甲醛中固定,梯度乙醇脫水,透明,將已透明組織置于石蠟中浸蠟,包埋,切片(厚度5 μm),常規(guī)HE染色,中性樹膠封片。顯微鏡下觀察胸主動脈病理變化。
1.5.4 免疫組化檢測
取大鼠胸主動脈組織石蠟切片,依次放入二甲苯、無水乙醇、95%乙醇、80%乙醇中脫蠟,10%山羊血清室溫封閉5~10 min,滴加Atg8、LC3、p62一抗(均為1∶100),4 ℃孵育過夜,加入二抗(1∶200),37 ℃孵育20 min,PBS洗滌3 min×3次,DAB染色5 min,蘇木素復染,分化,返藍,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片。顯微鏡下觀察,采集圖像,以棕黃色染色為陽性表達,計算陽性表達的積分光密度(IOD)。
1.5.5 Western blot檢測
一是把自己的思想裝進別人的腦袋,二是把別人的錢裝進自己的口袋。前者成功了叫老師,后者成功了叫老板,兩者都成功了叫老婆。
取大鼠胸主動脈組織,加入RIPA裂解液提取總蛋白,BCA法測定蛋白濃度。取等量蛋白上樣,電泳、轉膜后,5%脫脂奶粉室溫封閉1 h。滴加Atg8、LC3、p62一抗(均為1∶1 000),室溫孵育1 h,PBST洗膜5 min×3次。加入HRP標記二抗(1∶10 000),室溫孵育1 h,PBST洗膜5 min×3次,ECL發(fā)光液顯影,凝膠成像系統(tǒng)采集圖像,以GAPDH為內參,采用AlphaEase FC軟件分析目的蛋白灰度值。
1.5.6 RT-PCR檢測
取大鼠胸主動脈組織,加入Trizol試劑,4 ℃充分勻漿,室溫靜置5 min,加入0.2 mL氯仿振蕩15 s,室溫靜置5 min,取上清液于1.5 mL EP管中,加等體積異丙醇沉淀RNA,加入DEPC水溶解RNA沉淀,按試劑盒說明書將RNA反轉錄合成cDNA。PCR反應條件:95 ℃、10 min,95 ℃、10s,60 ℃、20 s,72 ℃、15 s,85 ℃、10 s,25 ℃、30 s,共45個循環(huán),引物序列見表1。以GAPDH為內參,采用2法計算mRNA相對表達量。
表1 各基因PCR引物序列
采用SPSS25.0統(tǒng)計軟件進行分析。實驗數(shù)據以±表示,多組間比較符合正態(tài)性及方差齊性采用方差分析,兩兩比較采用LSD-檢驗,方差不齊采用秩和檢驗。<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。
與同時點正常對照組比較,模型組大鼠收縮壓明顯升高(<0.05);給藥第1周開始,與模型組比較,卡托普利組大鼠收縮壓明顯降低(<0.05);給藥第3周開始,與模型組比較,天麻芎苓止眩片組大鼠收縮壓明顯降低(<0.05);給藥第6周后,天麻芎苓止眩片組與卡托普利組大鼠收縮壓差異無統(tǒng)計學意義(>0.05)。見圖1。
圖1 各組大鼠給藥不同時點收縮壓比較(±s,每組10只)
與正常對照組比較,模型組大鼠血清IL-1含量明顯增加,IL-10含量明顯減少(<0.05);與模型組比較,卡托普利組和天麻芎苓止眩片組大鼠血清IL-1含量明顯減少,IL-10含量明顯增加(<0.05)。見圖2。
圖2 各組大鼠血清IL-1、IL-10含量比較(±s,每組10只)
HE染色顯示,正常對照組大鼠胸主動脈內膜連續(xù)、平整,內皮完整,平滑肌細胞整齊排列;模型組大鼠胸主動脈內膜粗糙、斷裂,平滑肌細胞增多且排列紊亂,血管壁顯著增厚;天麻芎苓止眩片組大鼠胸主動脈內膜損傷減輕,平滑肌細胞排列較為規(guī)則,管壁厚度正常。見圖3。
圖3 各組大鼠胸主動脈形態(tài)(HE染色,×400)
免疫組化結果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3、p62蛋白表達明顯升高(<0.05);與模型組比較,卡托普利組和天麻芎苓止眩片組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3、p62蛋白表達明顯降低(<0.05)。見表2、圖4。
表2 各組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3、p62蛋白表達比較(±s,IOD)
圖4 各組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3、p62蛋白陽性表達(免疫組化染色,×400)
Western blot結果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠胸主動脈組織Atg8、p62蛋白表達及LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值明顯升高(<0.05);與模型組比較,天麻芎苓止眩片組和卡托普利組大鼠胸主動脈組織Atg8、p62蛋白表達及LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值明顯降低(<0.05)。見圖5、圖6。
圖5 各組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3、p62蛋白免疫印跡
圖6 各組大鼠胸主動脈組織p62、LC3、Atg8蛋白表達比較(±s,每組10只)
RT-PCR結果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3Ⅱ、p62 mRNA表達明顯升高(<0.05);與模型組比較,卡托普利組和天麻芎苓止眩片組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3Ⅱ、p62 mRNA表達明顯降低(<0.05)。結果見表3。
表3 各組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3Ⅱ、p62 mRNA表達比較(±s)
高血壓病屬中醫(yī)學“眩暈”“頭痛”范疇,其病機可用虛、瘀、風概括,以肝腎陰虛為本,肝陽上擾、瘀血阻絡為標。天麻芎苓止眩片以天麻為君,平肝熄風止痙,臣以鉤藤、川芎活血行氣、祛風止痛,佐以茯苓、法半夏、野菊花健脾化痰、平肝清熱,全方共奏平肝熄風、健脾逐瘀之效。
有研究表明,炎癥因子IL-1可以損傷血管內皮細胞及平滑肌細胞,引起血管壁管腔狹窄,增加血管阻力,在高血壓發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。IL-10是一種與高血壓密切相關的抗炎因子,可以通過抑制IL-1、IL-8等促炎因子的產生減輕炎癥損傷,從而保護內皮組織,抑制血管平滑肌細胞增殖、遷移,進而降低血壓,改善血管重塑。本研究中,與正常對照組比較,模型組大鼠血清炎癥因子IL-1含量增加,IL-10含量減少,大鼠胸主動脈內膜粗糙、斷裂,表明存在炎癥穩(wěn)態(tài)失衡及內皮損傷。與模型組比較,天麻芎苓止眩片組大鼠血壓降低,血清炎癥因子IL-1含量減少,IL-10含量增加,胸主動脈內膜損傷及炎癥水平得到明顯改善。
線粒體應激損傷與心血管疾病、炎癥反應和代謝疾病聯(lián)系密切,線粒體自噬是通過溶酶體選擇性清除受損線粒體的質量控制機制。Atg8是自噬體形成的關鍵蛋白,通過與磷脂酰乙醇胺結合參與自噬體膜的形成。LC3是Atg8的同源形式之一,定位在自噬體膜上,是目前檢測和研究自噬機制的標志性蛋白。LC3是參與自噬小體形成的主要蛋白,當自噬發(fā)生時,胞質型LC3(LC3Ⅰ)被APG7L/Atg7激活,轉變成膜型LC3(LC3Ⅱ)并附著于自噬體膜上,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值可評估自噬水平的高低。
線粒體自噬過程中,LC3接頭蛋白和LC3受體發(fā)揮了關鍵作用,其通過泛素依賴、獨立途徑或與受體直接作用的方式識別受損線粒體。泛素結合蛋白p62是LC3接頭蛋白之一。p62含泛素結合域(UBD)和LC3相互作用基序(LIR),在通過UBD結合耦聯(lián)于線粒體蛋白K63的多聚泛素化底物時,其LIR與自噬體膜上的LC3受體直接結合,誘導自噬。以p62為代表的LC3接頭蛋白是引導自噬體與泛素化分子結合的橋梁,自噬發(fā)生時,其作為泛素化底物被包裹進自噬小體降解,通常p62水平與自噬活性成反比。
本研究結果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠胸主動脈組織自噬相關蛋白Atg8、LC3、p62表達升高,推測在高血壓病理條件下,血管內皮細胞線粒體自噬過度激活,進而出現(xiàn)內皮功能障礙,導致高血壓發(fā)生;與模型組比較,天麻芎苓止眩片組大鼠胸主動脈組織Atg8、LC3、p62表達降低,且與卡托普利組水平相當,表明天麻芎苓止眩片能改善內皮損傷,抑制線粒體過度自噬。通常情況下,p62水平與自噬程度成反比,而在本研究中,模型組p62和LC3Ⅱ表達同時升高,可能與自噬底物p62在自噬早期存在清除滯后現(xiàn)象,或p62與自噬體膜結合不牢固有關。天麻芎苓止眩片組和卡托普利組p62和LC3Ⅱ表達同時減少,可能是存在其他非自噬途徑參與p62的合成與降解,導致p62表達的滯后性。因此,將p62作為自噬標記物可能無法真實反映自噬水平。
綜上所述,天麻芎苓止眩片能有效降低自發(fā)性高血壓大鼠血壓,其機制可能與改善炎癥穩(wěn)態(tài)失衡、調節(jié)血管內皮細胞自噬、改善內皮功能有關。同時本研究發(fā)現(xiàn),p62作為自噬標記物可能無法準確評價細胞自噬的真實狀態(tài)。今后本課題組將繼續(xù)深化自噬與高血壓的關聯(lián)機制、炎癥與自噬相互作用及天麻芎苓止眩片的干預研究,以期為高血壓的中醫(yī)藥防治提供參考。