李然,謝朋呈,辛高杰,李磊,任建勛,劉建勛,付建華,2
1.中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所,北京 100091;2.國家中醫(yī)心血管疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心,北京100091
動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是動脈硬化血管病中最重要的一種,其病變特點主要是由內(nèi)膜開始出現(xiàn)復(fù)合糖類積聚和纖維組織增生,并伴有繼發(fā)性病變及斑塊破裂等。斑塊的不穩(wěn)定性可導(dǎo)致急性心肌梗死。雙參芎連顆粒是本課題組根據(jù)AS病機特點擬定的方劑,具有益氣活血、化痰解毒功效。前期研究發(fā)現(xiàn),雙參芎連顆??烧{(diào)節(jié)AS大鼠脂質(zhì)代謝,減輕炎癥反應(yīng),抑制細(xì)胞凋亡。本實驗采用高脂飼料喂養(yǎng)聯(lián)合腹主動脈拉傷法制備AS大鼠模型,進一步觀察雙參芎連顆粒對大鼠腹主動脈粥樣硬化斑塊的影響,明確其改善AS的作用機制。
健康SPF級SD大鼠202只,雄性,體質(zhì)量(230±10)g,北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司提供,動物許可證號SCXK(京)2012-0001。飼養(yǎng)于中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院SPF級實驗動物中心,溫度20~25 ℃,相對濕度40%~70%,12 h光暗循環(huán),自由攝食飲水。髙脂飼料,北京科澳協(xié)力飼料有限公司,含78.35%普通飼料、2% L-蛋氨酸、2%膽固醇、0.5%膽酸鈉、0.15%丙硫氧嘧啶、7%豬油、5%蛋黃粉和5%全脂奶粉。
雙參芎連顆粒(人參、川芎、黃連、澤瀉等),由中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所提供,批號20111012,1 g顆粒相當(dāng)于原藥材2.44 g,用蒸餾水配制成濃度分別為0.08、0.16、0.32 g/mL。丹蔞片,吉林康奈爾藥業(yè)有限責(zé)任公司,0.3 g/片,批號20110702,實驗時用蒸餾水配制成0.08 g/mL溶液。舒降之片,杭州默沙東制藥有限公司,20 mg/片,批號110594,用蒸餾水配制成濃度為0.4 mg/mL。
同型半胱氨酸(Hcy)對照品,美國Sigma公司,批號037K3798,純度>95%;辛烷基磺酸鈉,美國Thermo Fisher Scientific公司,批號0 800739;磷酸氫二銨,分析純,天津光復(fù)精細(xì)化工研究所,批號20 190512;甲醇,分析純,美國Thermo Fisher,批號 095586;乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na),美國Sigma,批號 950511;二硫蘇糖醇,美國Sigma,批號 925512;PBS,北京索萊寶科技有限公司,批號20 190425;基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)抗體、核因子(NF)-κB p65抗體、p-NF-κB p65抗體,美國Proteintech公司,批號分 別 為10373-2-AP、CL488-54535、10625-1-AP;2.0F 動脈取血栓導(dǎo)管,美國Fogarty 公司,批號58867347。MIKRO-22R 高速臺式冷凍離心機,德國Hettich 公司;BX-41 光學(xué)顯微鏡,日本OLYMPUS;VE186型電泳槽,美國Bio-Rad公司;MPIAS-500型多媒體彩色病理圖文分析系統(tǒng),北京正恒博誠科技發(fā)展有限公司;16通道Coularray庫倫陣列式電化學(xué)高效液相色譜儀、5600A電化學(xué)檢測器、582液相泵,美國ESA公司。
186只大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后隨機選取36只作為空白組,予普通飼料喂養(yǎng),其余大鼠予高脂飼料喂養(yǎng),連續(xù)4周。第4周從空白組和高脂飼料喂養(yǎng)大鼠中隨機抽取10只心臟取血,4 ℃、3 000 r/min離心15 min,分離血清,測定血清總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)含量。確定大鼠TC、LDL-C含量明顯升高后,將高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠腹腔注射水合氯醛麻醉,沿頸前正中線無菌切開皮膚,暴露頸前三角區(qū)左側(cè)頸總動脈,結(jié)扎遠(yuǎn)心端,微動脈夾阻斷近心端,用眼科剪剪一“V”形切口,插入2.0F動脈取血栓導(dǎo)管(預(yù)先用肝素鈉生理鹽水浸潤),插入深度15 cm。向球囊內(nèi)打氣使其充分?jǐn)U張至有阻力感,勻速回拉球囊8~10 cm,重復(fù)上述操作5次。操作完成后回抽球囊內(nèi)氣體,撤出球囊導(dǎo)管,結(jié)扎左側(cè)頸總動脈近心端,無菌縫合切口,局部予青霉素生理鹽水消毒。
將手術(shù)大鼠隨機分為模型組、丹蔞片組、舒降之組和雙參芎連顆粒低、中、高劑量組,每組26只。術(shù)后3 d開始給藥,丹蔞片組予丹蔞片溶液0.8 g/kg灌胃,舒降之組予舒降之溶液4 mg/kg灌胃,雙參芎連顆粒低、中、高劑量組予不同濃度雙參芎連顆粒溶液灌胃,給藥劑量分別為0.8、1.6、3.2 g/kg(按顆粒計),灌胃體積1 mL/100 g,每日1次,連續(xù)8周,空白組和模型組予等體積蒸餾水灌胃。除空白組外,給藥期間其余各組大鼠繼續(xù)高脂飼料喂養(yǎng)。
給藥第2、4、6、8周分批腹腔注射水合氯醛麻醉大鼠,腹主動脈取血1 mL,加入100 μL EDTA-2Na抗凝,20 ℃、2 500 r/min離心25 min,分離大鼠血漿,凍存?zhèn)溆谩7蛛x腹主動脈,一部分置于-80 ℃冰箱凍存,用于Western blot檢測,另一部分置于10%中性福爾馬林固定,用于HE染色及免疫組化分析。
取出固定后的腹主動脈組織,選取6段不同位置腹主動脈(每段約5 mm),石蠟包埋,切片,HE染色,顯微鏡下觀察,應(yīng)用顯微數(shù)碼圖像拍攝系統(tǒng)拍攝腹主動脈粥樣硬化斑塊面積最大處,計算校正斑塊面積和管腔狹窄率。校正斑塊面積(%)=斑塊面積÷斑塊部位外彈性膜內(nèi)面積×100%,管腔狹窄率(%)=斑塊面積÷斑塊部位內(nèi)彈性膜內(nèi)面積×100%。
取200 μL血漿加入新鮮配制的0.05 mol/L二硫蘇糖醇溶液50 μL,室溫放置還原20 min,加入0.3 mol/L高氯酸800 μL沉淀蛋白,4 ℃、15 000 r/min離心20 min,取上清液,用0.22 μm微孔濾膜過濾,即得大鼠血漿樣品。
色譜條件:采用Waters-Spherisorb ODS2 色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),流動相為10 mmol/L磷酸氫二銨-12 mmol/L辛烷基磺酸鈉-10%甲醇(pH 2.33±0.01),流速1 mL/min,電勢+450 mV、+800 mV,柱溫30 ℃,進樣量10 μL。
腹主動脈組織石蠟切片于75 ℃烘箱中烤片85 min,二甲苯Ⅰ、二甲苯Ⅱ分別浸泡30 min脫蠟;100%乙醇Ⅰ、100%乙醇Ⅱ各浸泡10 min,95%乙醇、85%乙醇、80%乙醇浸泡5 min 水化;蒸餾水洗3 次,每次2 min,PBS洗3次,每次5 min;高壓鍋煮沸枸櫞酸鈉溶液,高壓120 s進行抗原修復(fù);滴加MMP-2一抗(1∶100),4 ℃冰箱過夜;次日室溫恢復(fù)30 min,PBS洗3次,每次5 min;滴加二抗,室溫孵育45 min;PBS清洗,DAB顯色,蒸餾水沖洗2次;80%乙醇、85%乙醇、95%乙醇、100%乙醇Ⅰ、100%乙醇Ⅱ浸泡10 min,二甲苯Ⅰ、二甲苯Ⅱ浸泡10 min脫水透明,中性樹脂封片;顯微鏡下觀察,陽性表達為棕色顆粒,計算斑塊位置陽性表達的平均光密度。
用PBS緩沖液裂解腹主動脈組織提取總蛋白,以牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)品,按蛋白定量試劑盒說明書繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,紫外分光光度計波長562 nm處測定光密度,計算蛋白濃度。聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,電轉(zhuǎn)至硝酸纖維素膜上,牛血清白蛋白室溫封閉30 min,加入NF-κB p65和p-NF-κB p65多克隆抗體(1∶2 000),4 ℃孵育過夜。加入HRP標(biāo)記二抗(1∶2 000),室溫孵育1 h。化學(xué)發(fā)光法顯影,用圖像分析系統(tǒng)測定蛋白灰度值,以GAPDH為內(nèi)參,計算蛋白相對表達量。
與空白組同一時點比較,模型組大鼠腹主動脈組織校正斑塊面積增加、管腔狹窄率顯著升高(<0.01);與模型組同一時點比較,雙參芎連顆粒高劑量組、丹蔞片組和舒降之組大鼠給藥第6、8周腹主動脈組織校正斑塊面積減少、管腔狹窄率降低(<0.05,<0.01)。見圖1、表1、表2。
表1 各組大鼠不同時點校正斑塊面積比較(,%)
表2 各組大鼠不同時點管腔狹窄率比較(,%)
圖1 各組大鼠腹主動脈組織形態(tài)(HE染色,×40)
與空白組同一時點比較,模型組大鼠各時點血漿Hcy含量顯著增加(<0.05,<0.01);與模型組同一時點比較,各給藥組大鼠第6、8周血漿Hcy含量顯著減少(<0.05,<0.01)。見表3。
表3 各組大鼠不同時點血漿Hcy含量比較(,μmol/L)
與空白組比較,模型組第8周大鼠腹主動脈組織MMP-2表達顯著升高(<0.01);與模型組比較,各給藥組第8周大鼠腹主動脈組織MMP-2表達顯著降低(<0.01)。見表4、圖2。
圖2 各組大鼠腹主動脈組織MMP-2陽性表達(免疫組化染色,×200)
表4 各組大鼠腹主動脈組織MMP-2表達比較()
與空白組比較,模型組大鼠第8周腹主動脈組織p-NF-κB p65/NF-κB p65比值升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(<0.01);與模型組比較,各給藥組大鼠第8 周腹主動脈組織p-NF-κB p65/NF-κB p65比值降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(<0.01)。見圖3、表5。
圖3 各組大鼠腹主動脈組織NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白免疫印跡
表5 各組大鼠腹主動脈組織p-NF-κB p65/NF-κB p65比值比較()
AS是急性冠狀動脈綜合征及腦卒中的主要病理機制,尤其斑塊的穩(wěn)定性被認(rèn)為是影響AS重大心血管不良事件的關(guān)鍵因素。動脈硬化斑塊分為穩(wěn)定斑塊和不穩(wěn)定斑塊,不穩(wěn)定斑塊即易損斑塊,具有血栓形成傾向。易損斑塊的主要特點包括脂質(zhì)核心增大伴纖維帽變薄、炎癥標(biāo)志物(單核/巨噬細(xì)胞聚集,伴或不伴T淋巴細(xì)胞浸潤)、斑塊撕裂、內(nèi)皮細(xì)胞脫落伴表層血小板聚集等,其他少見特點如斑塊淺表處鈣化結(jié)節(jié)、斑塊內(nèi)出血、斑塊所在血管正性擴張等。本實驗結(jié)果顯示,隨著給藥時間延長,各給藥組大鼠校正斑塊面積減少、管腔狹窄率不同程度降低,其中以丹蔞片組、舒降之組和雙參芎連顆粒高劑量組作用明顯。
有研究顯示,體內(nèi)Hcy含量增加可加速AS發(fā)展,促進斑塊破裂形成血栓,引起心腦血管疾病。血漿Hcy含量增加與Hcy代謝酶異常及參與Hcy代謝維生素缺乏等有關(guān)。研究表明,高Hcy血癥導(dǎo)致AS的主要機制是通過在代謝過程中發(fā)生自身氧化,進而損害血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。Hcy也是一種炎癥因子,可加速血管彈性纖維溶解,促進膠原纖維合成及平滑肌細(xì)胞增殖,進而加速AS發(fā)生發(fā)展。Hcy主要為蛋氨酸脫甲基后生成的代謝產(chǎn)物,本實驗所用高脂飼料中加入蛋氨酸,造成大鼠高Hcy血癥,各時點模型組大鼠血漿Hcy含量均高于空白組,而給藥后血漿Hcy含量有不同程度降低。
AS發(fā)病早期,高脂血癥引起血管內(nèi)皮細(xì)胞功能改變,使內(nèi)皮細(xì)胞活化,中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及單核巨噬細(xì)胞黏附并釋放多種細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-1、血小板衍生生長因子等,從而產(chǎn)生MMP。纖維斑塊時期,血管組織抗損傷作用啟動,中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞同時釋放MMP及金屬蛋白酶組織抑制因子,限制MMP降解,纖維斑塊中MMP活性持續(xù)增強,降解膠原纖維,使纖維帽變薄,斑塊不穩(wěn)定性增加。MMP-2可特異性分解多種細(xì)胞外基質(zhì),包括彈性蛋白、層黏連蛋白等,其對AS斑塊的影響主要有通過降解包繞在中層平滑肌細(xì)胞外的基質(zhì),促進血管中層平滑肌細(xì)胞向內(nèi)膜遷移,從而分泌更多細(xì)胞外基質(zhì);降解細(xì)胞外基質(zhì)使纖維帽變薄,減弱抵抗應(yīng)力作用,使AS斑塊易發(fā)生破裂;破壞細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用,促進血管平滑肌細(xì)胞釋放腫瘤壞死因子,從而加速AS 發(fā)展。本實驗結(jié)果顯示,MMP-2在AS斑塊的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中大量表達,并在間質(zhì)中沉積,尤其斑塊肩部、纖維帽部表達密集,雙參芎連顆粒能有效降低AS斑塊中MMP-2表達。
炎性反應(yīng)是引起斑塊易損的主要驅(qū)動力,而調(diào)節(jié)炎癥最重要的轉(zhuǎn)錄因子是NF-κB。NF-κB活化并轉(zhuǎn)移至核內(nèi),啟動促炎因子轉(zhuǎn)錄和表達,促進炎癥因子大量釋放。炎癥因子可以引起巨噬細(xì)胞分化和浸潤、平滑肌細(xì)胞遷移和增殖、MMP-2/9表達升高。本實驗結(jié)果顯示,雙參芎連顆??山档湍P痛笫蟾怪鲃用}組織p-NF-κB p65/NF-κB p65比值,抑制NF-κB p65磷酸化后激活的一系列炎癥反應(yīng)。
綜上,雙參芎連顆??山档虯S大鼠腹主動脈斑塊面積和管腔狹窄率,通過降低血漿Hcy含量、斑塊組織MMP-2表達及NF-κB p65磷酸化水平穩(wěn)定AS斑塊。