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清达颗粒通过p38 MAPK通路抑制大鼠高血压心肌肥厚的作用机制研  PDF

  • 王天一 1
  • 祁江晗 1
  • 张珊苑 1
  • 何晨晨 1
  • 褚剑锋 1,2
1. 福建中医药大学中西医结合研究院(福建 福州 350100); 2. 福建省中西医结合老年性疾病重点实验室(福建 福州 350100)

最近更新:2023-09-28

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摘要

目的

探讨清达颗粒抑制高血压心肌肥厚的作用机制。

方法

将12只5 w龄雄性自发性高血压大鼠随机分为模型组、清达颗粒组,每组6只,选取6只雄性同周龄正常血压大鼠作为对照组。清达颗粒组按0.9 g/(kg·d)给予清达颗粒干预,对照组和模型组给予等量生理盐水干预,每日1次,连续8 w。监测大鼠血压和体重,观察各组大鼠心脏重量指数、心脏收缩功能和病理形态、心房钠尿肽(ANP)、脑利钠肽(BNP)的mRNA和蛋白的表达变化,以及p38 MPAK通路相关蛋白的活化。

结果

干预8 w后,与模型组比较,清达颗粒组大鼠血压显著降低(P<0.05),心脏收缩功能显著改善(P<0.05),心脏重量指数显著降低(P<0.05),心肌纤维增粗肿胀、排列紊乱、溶解断裂、炎性细胞浸润等病理情况明显改善,心脏组织ANP、BNP的mRNA和蛋白的表达显著降低(P<0.05),心脏组织p-p38/p38 MPAK蛋白的表达显著降低(P<0.05)。

结论

清达颗粒通过p38 MPAK通路抑制高血压心肌肥厚。

心脏是高血压最常见的靶器官损害之一,长期高血压导致心肌细胞代偿性增殖,间质细胞分泌增[

1-2],导致心肌肥厚和间质纤维化,最终发生心室重[3]。因此,降低血压、抑制心肌肥厚的发生发展是防治高血压心肌肥厚的有效途径,是降低其他心血管疾病患病率和死亡率的关键所在。p38丝裂原活化蛋白激酶(p-38 Mitogen-activated protein kinase,p38 MAPK)是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,调控细胞增殖与肥[4],充当“信息开关”的作用,对心肌肥厚有着非常重要的作[5]

清达颗粒由天麻、钩藤、黄芩和莲子心组成,全方共奏平肝潜阳、清泄心火的功效,是陈可冀院士临床经验方,主要用于治疗新发1级高血压,临床疗效显著。课题组前期研究发现,清达颗粒可以降低多种高血压动物模型的血压,在改善高血压导致的心肌肥厚及心肌纤维化,抑制心室重构等方面疗效显[

6-9],但具体机制尚未阐明。本实验评估了清达颗粒对自发性高血压大鼠血压、心脏收缩功能和形态学、心脏重量指数、心肌肥厚指标的影响,验证了清达颗粒通过p38 MAPK通路抑制高血压心肌肥厚的机制,为清达颗粒降低血压、改善心肌肥厚提供了实验依据。

1 材料与方法

1.1 动物

12只5 w龄无特定病原体(Specific Pathogen Free,SPF)级雄性自发性高血压大鼠(Spontaneously Hypertensive Rat,SHR),6只同周龄正常血压(Wistar-Kyoto,WKY)大鼠,由北京维通利华实验动物技术有限公司购入,动物许可证号为SCXK(京)2019-0009。动物饲养于福建中医药大学医学实验动物中心[SYXK(闽)2009-0001],自由进食、饮水,饲养温度与相对湿度恒定,昼夜交替时间各为12 h。

1.2 药品与试剂

清达颗粒由江阴天江药业提供(批号:1704306);苏木素染色液(批号:G1140)、伊红染色液(批号:G1100)购买于北京索莱宝科技有限公司;异氟烷(批号:970-00026-00)购买于深圳瑞沃德生命科技有限公司;组织总RNA提取试剂盒(批号:RE-03011)、逆转录试剂盒(批号:RT-01021)、qRT-PCR试剂盒(批号:QP-01011)购买于FOREGENE公司;ANP抗体(批号:PA5-79758)、BNP抗体(批号:PA5-96084)、BCA蛋白定量分析试剂盒(批号:23227)购买于美国Thermo Fisher Scientific公司;p-p38 MAPK抗体(批号:4511S)、p38 MAPK(批号:8690S)、羊抗兔二抗(批号:7074S)购买于美国 CST 公司;GAPDH抗体(批号:10494-1-AP)购买于美国Proteintech公司;其他试剂购买于上海碧云天及美国MCE公司。

1.3 仪器

Kent Scinetific CODA八通道无创血压测量仪(美国Kent Scientific公司);Vero2100超高分辨率小动物彩色超声多普勒成像系统(加拿大Visual Sonics公司);生物自动脱水仪及石蜡包埋机(湖北孝感亚光医用电子技术有限公司);全自动石蜡切片机(德国Leica公司);Nanodrop One分光光度计(美国Thermo Fisher Scientific公司);DM4000B显微镜(德国 Leica 公司);ChemiDoc MP Bio-Rad凝胶成像系统(美国Bio-Rad公司);7500 Real time-PCR 仪(美国 ABI 公司)。

1.4 动物分组与给药

适应性喂养1 w后,将自发性高血压大鼠随机分为模型组(SHR组)和清达颗粒组(SHR+QDG组),每组6只;6只同周龄WKY大鼠作为对照组(WKY组)。清达颗粒组按照0.9 g/(kg·d)将清达颗粒加入一定比例生理盐水溶解,给予灌胃给药;对照组和模型组给予等体积生理盐水,每日1次,连续8 w。

1.5 无创尾动脉加压法测量血压

每周固定同一时间,采用无创尾动脉加压法测量血压,记录每只大鼠清醒状态下尾动脉的收缩压(Systolic blood pressure,SBP)、舒张压(Diastolic blood pressure,DBP)和平均动脉压(Mean arterial pressure,MAP),连续监测8 w。

1.6 超声心动图检测

末次给药后,剔除胸部毛发,异氟烷吸入麻醉,采用Vero 2100成像系统检测大鼠心脏收缩功能变化。将探头置于大鼠胸骨左缘,通过M型心动图测量关键指标,计算左心室射血分数(left ventricle ejection fractions,LVEF)和左室短轴缩短率(left ventricle fractional shortening,LVFS),取连续3个周期测量的平均值作为最终结果。

1.7 心脏重量指数计算

经腹主动脉取血后取出大鼠心脏,切除心耳,清洗干净后,水平方向横切为三部分,中间部分置于4%多聚甲醛固定液中,心尖部分置于-80 ℃超低温冰箱保存。称量大鼠体重(body weight,BW),测量大鼠胫骨长度(tibial length,TL),计算得出大鼠心脏重量指数(Heart Weight Index,HWI)。计算公式:HWI=BW/TL。

1.8 HE染色实验

48 h后,将放置于4%的多聚甲醛固定液中的心脏组织,经脱水包埋后,采用全自动石蜡切片机制备4 μm石蜡切片,将切片脱蜡,用于苏木精-伊红(HE)染色,封片后在显微镜下拍摄。

1.9 实时荧光定量聚合酶链反应(quantititive reverse transcription,qRT-PCR)检测心脏组织心房钠尿肽(Atrial natriuretic peptide,ANP)、脑利钠肽(Brain natriuretic peptide,BNP)的mRNA表达

提取各组大鼠心脏组织mRNA,逆转录纯化的mRNA,合成cDNA。根据说明书进行qRT-PCR分析。以GAPDH为内参,引物序列见表1。采用2-ΔCt相对定量方法进行数据分析:ΔCt(实验组/对照组)=Ct(实验组/对照组目标基因)-Ct(实验组/对照组内参基因)。

表1  mRNA引物序列
基因名称序列
ANP-F(Rat) GCTCCCAGGCCATATTGGAG
ANP-R(Rat) CTTCATCGGTCTGCTCGCTC
BNP-F(Rat) TCAAAGGACCAAGGCCCTAC
BNP-R(Rat) TAAAACAACCTCAGCCCGTC
GAPDH-F(Rat) ACGGCAAGTTCAACGGCACAG
GAPDH-R(Rat) GAAGACGCCAGTAGACTCCACGAC

1.10 Western Blot检测心脏组织ANP、BNP、p38 MPAK以及p-p38 MPAK蛋白的表达

取出-80 ℃保存的心脏组织,每100 mg加入1 mL Werstern及IP裂解液(裂解液中含有1×Cocktail、1×Phosstop和10×PMSF),震荡涡旋、裂解、离心后,取上清液,采用BCA法定量蛋白浓度。配制SDS-PAGE凝胶,固定于电泳槽中,恒压90 v,30 min;120 v,1 h进行电泳。将凝胶放入转膜夹,在转膜槽中恒压110 V转膜。封闭后按照说明书稀释比例分别孵育一抗(ANP、BNP、p38 MPAK、p-p38 MPAK)、羊抗兔二抗后,使用Image Lab凝胶成像系统进行曝光,应用Image J软件进行定量分析。

1.11 统计学方法

采用SPSS 23.0统计软件进行数据处理,所有数值均表示为平均值±标准差(±SD),两组比较时,首先判断是否符合正态分布,符合时采用t检验;三组比较时,同样先判断是否符合正态分布,符合时采用单因素方差分析。不符合正态分布时,采用非参数检验。P<0.05表明差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 清达颗粒对自发性高血压大鼠血压和体重的影响

每周血压监测发现,与WKY组相比,SHR组SBP、DBP和MAP均显著升高(P<0.05)。给药第3 w开始,与SHR组相比,SHR+QDG组SBP、DBP和MAP均显著降低(P<0.05)。同时,每周称量体重发现清达颗粒对大鼠体重无明显影响(P>0.05)。结果表明,清达颗粒降低自发性高血压大鼠血压且对体重无影响。见图1

  

  

  

  

图1  清达颗粒对自发性高血压大鼠血压和体重的影响

与WKY组相比*P<0.05;与SHR组相比#P<0.05

2.2 清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏重量指数的影响

计算各组大鼠心脏重量指数,即心脏重量与胫骨长度的比值。与WKY组相比,SHR组心脏重量指数显著升高(P<0.05);与SHR组相比,SHR+QDG组心脏重量指数显著降低(P<0.05)。结果表明,清达颗粒可以降低自发性高血压大鼠心脏重量指数。见图2

图2  清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏重量指数的影响

与WKY组相比*P<0.05;与SHR组相比#P<0.05

2.3 清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏收缩功能的影响

灌胃8 w后,超声心动图显示,与WKY组相比,SHR组射血分数、短轴缩短率显著降低(P<0.05);与SHR组相比,SHR+QDG组可以显著抑制射血分数、短轴缩短率的降低(P<0.05)。结果表明,清达颗粒可以改善自发性高血压大鼠心脏收缩功能。见图3

  

  

  

图3  清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏功能的影响

与WKY组相比*P<0.05;与SHR组相比#P<0.05

2.4 清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏组织病理变化的影响

心脏组织HE染色可发现,WKY组大鼠心肌纤维排列整齐;SHR组心肌纤维增粗肿胀、排列紊乱,心肌细胞束出现溶解断裂、炎性细胞浸润;SHR+QDG组可显著改善上述病理形态改变。结果表明,清达颗粒可以改善自发性高血压大鼠心脏病理形态的变化。见图4

图4  清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏病理形态的影响(HE,400×)

2.5 清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏组织ANP、BNP的mRNA及蛋白表达的影响

经qRT-PCR和Westren Blot检测心脏组织ANP、BNP的表达发现,与WKY组相比,SHR组心脏组织ANP、BNP的mRNA和蛋白水平显著升高(P<0.05);与SHR组相比,SHR+QDG组可显著降低ANP、BNP的mRNA和蛋白水平的表达(P<0.05)。结果表明,清达颗粒可以降低心肌肥厚基因ANP、BNP的mRNA和蛋白的表达。见图5-1及5-2。

  

  

图5-1  清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏组织ANP、BNP mRNA的影响

与WKY组相比*P<0.05;与SHR组相比#P<0.05

  

  

  

  

图5-2  清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏组织ANP、BNP 蛋白表达的影响

与WKY组相比*P<0.05;与SHR组相比#P<0.05

2.6 清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏组织p38 MAPK通路相关蛋白表达的影响

与WKY组相比,SHR组p-p38/p38蛋白表达显著升高(P<0.05);与SHR组相比,SHR+QDG组p-p38/p38蛋白表达显著降低(P<0.05)。结果表明,清达颗粒可以抑制自发性高血压大鼠心脏p38 MAPK通路相关蛋白的活化。见图6

图6  清达颗粒对自发性高血压大鼠心脏组织p38 MAPK通路相关蛋白表达的影响

与WKY组相比*P<0.05;与SHR组相比#P<0.05

3 讨论

现代医学研究表明,高血压心脏病的特点是以心肌细胞的肥大和间质细胞的增殖为主,不仅使心肌细胞面积增大,而且激活肥厚基因,是心血管事件的独立危险因[

10-12]。心肌肥厚特异性因子ANP是心肌细胞肥厚的反应指[13],在SHR心脏组织ANP的mRNA表达较WKY显著升高,并且随高血压的发生、发展而相应增[14],同时,胚胎基因BNP的表达在心肌肥厚过程中也明显增[15]。本实验发现,清达颗粒可显著降低心脏组织ANP、BNP的mRNA和蛋白的表达,改善心脏功能及心脏组织病理变化,提示清达颗粒可以抑制自发性高血压大鼠心肌肥厚。

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-actived protein kinase,MAPK)是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,调控细胞增殖与肥[

4]。p38 MAPK作为MAPK家族的主要成员,参与细胞增殖和凋亡、心肌肥厚及能量代谢[16],在应激刺激引起的心肌细胞肥大中具有重要作[17]。一方面,活化的p38 MAPK激活下游细胞质蛋白和转录因子进而介导肥大信号转导;另一方面,p38 MAPK的激活直接导致心肌肥厚标志物如ANP、BNP启动子的活化。Wu[18]发现减弱p38 MAPK的激活可以改善压力超负荷引起的心脏重构和心脏功能;Hui[19]发现抑制p38 MAPK可显著改善病理性心肌肥厚;血管紧张素Ⅱ干预的大鼠心肌细胞肥厚模型中,抑制p38 MAPK信号通路可以抑制心肌肥厚标志物的表达水平,改善心肌肥[20]

前期研究发现,清达颗粒对多种高血压动物模型作用显著,既可以降低血压,又可以保护高血压导致的靶器官损害,在改善高血压导致的心肌肥厚及心肌纤维化,抑制心室重构等方面疗效显[

6-9]。多次重复体内实验发现清达颗粒以0.9 g/(kg·d)的给药剂量时,对自发性高血压大鼠的降压效果最为显[21-22],因而本次实验选择0.9g/(kg·d)的给药剂量。本实验通过Western Blot验证了清达颗粒对p38 MAPK通路相关蛋白活化的影响,结果发现,清达颗粒可以显著降低心脏组织p-p38/p38的表达,抑制p38 MAPK通路的活化,初步验证了清达颗粒通过p38 MAPK通路抑制高血压心肌肥厚的机制。

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