吉林大学学报(医学版)  2019, Vol. 45 Issue (02): 331-335     DOI: 10.13481/j.1671-587x.20190220

扩展功能

文章信息

孙晓旭, 王途, 崔海鹏, 刘凯, 高海成, 赵娟
SUN Xiaoxu, WANG Tu, CUI Haipeng, LIU Kai, GAO Haicheng, ZHAO Juan
urantide对动脉粥样硬化大鼠血钙、血脂和心肌酶学指标的影响
Effects of urantide on serum calcium, blood lipids and indexes of myocardial enzymes in rats with atherosclerosis
吉林大学学报(医学版), 2019, 45(02): 331-335
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2019, 45(02): 331-335
10.13481/j.1671-587x.20190220

文章历史

收稿日期: 2018-07-09
urantide对动脉粥样硬化大鼠血钙、血脂和心肌酶学指标的影响
孙晓旭1 , 王途1 , 崔海鹏1 , 刘凯1 , 高海成2 , 赵娟1     
1. 承德医学院病理生理学教研室, 河北 承德 067000;
2. 吉林大学药学院临床药学教研室, 吉林 长春 130021
[摘要]: 目的: 探讨urantide对动脉粥样硬化(AS)大鼠血钙、血脂和心肌酶学指标的影响,阐明其防治AS的作用机制。方法: 选取180只Wistar大鼠,随机分为正常对照组、AS组、阳性药(辛伐他汀)组和urantide组(3、7和14 d组),每组30只。采用腹腔注射维生素D3(VD3)和高脂饲料喂养的方法建立大鼠AS模型。各组大鼠在实验前、用药前和实验结束时分别称体质量,并应用全自动生化分析仪检测各组大鼠血清中Ca2+、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)水平。结果: 正常对照组大鼠体质量随着饲养时间的延长而增加;与正常对照组比较,AS组大鼠用药前体质量明显降低(P < 0.01);与AS组比较,各给药组大鼠给药后体质量不同程度增加(P < 0.05或P < 0.01)。与正常对照组比较,AS组大鼠血清中Ca2+、TC、TG、LDL、CK和LDH水平均明显升高(P < 0.01),而HDL水平则明显降低(P < 0.01);与AS组比较,urantide组大鼠血清中Ca2+、TC、TG、LDL、CK和LDH水平均明显降低(P < 0.05或P < 0.01),而HDL水平升高(P < 0.05或P < 0.01)。结论: urantide可通过下调或上调AS大鼠血清中Ca2+、血脂和心肌酶学指标水平而起到防治AS的作用。
关键词: urantide    动脉粥样硬化    血钙    血脂    肌酸激酶    乳酸脱氢酶    
Effects of urantide on serum calcium, blood lipids and indexes of myocardial enzymes in rats with atherosclerosis
SUN Xiaoxu1 , WANG Tu1 , CUI Haipeng1 , LIU Kai1 , GAO Haicheng2 , ZHAO Juan1     
1. Department of Pathophysiology, Chengde Medical University, Chengde 067000, China;
2. Department of Clinical Pharmacy, School of Pharmacy, Jilin University, Changchun 130021, China
[ABSTRACT]: Objective: To investigate the effect of urantide on the levels of serum calcium, blood lipids and indexes of myocardial enzymes in the rats with atherosclerosis(As), and to clarify its mechanism of prevention and treatment of AS. Methods: A total of 180 Wistar rats were selected and randomly divided into normal control group, AS group, positive drug (simvastatin) group and urantide groups (3, 7 and 14 d group), 30 rats in each group. The rat model of AS was established by feeding on high-fat diet or intraperitoneally injecting vitamin D3(VD3).The body weights of rats were weighed at three time points: pre-experiment, pre-administration and end of experiment. The levels of Ca2+, total cholesterol(TC), triglyceride(TG), low density lipoprotein(LDL), high density lipoprotein(HDL), creatine kinase(CK) and lactic dehydrogenase(LDH) in the serum of the rats in various groups were detected by automatic biochemical analyzer. Results: The body weights of the rats in normal control group were gradually decreased with the prolongation of time; compared with normal control group, the body weights of the rats in AS group at the time point of pre-administration was decreased(P < 0.01);compared with AS group, the body weights of the rats in different administration groups were increased(P < 0.05 or P < 0.01).The levels of serum Ca2+, TG, TC, LDL, CK and LDH of the rats in AS group were significantly higher than those in normal control group, and the level of HDL was decreased significantly(P < 0.01).Compared with AS group, the levels of serum Ca2+, TC, TG, LDL, CK and LDH of the rats in urantide group were significantly decreased(P < 0.05 or P < 0.01), while the HDL levels were higher (P < 0.05 or P < 0.01). Conclusion: Urantide can prevent and treat AS by down-regulating or up-regulating the levels of serum calcium, blood lipids and indexes of myocardial enzymes in the AS rats.
KEYWORDS: urantide     atherosclerosis     serum calcium     blood lipids     creatine kinase     lactate dehydrogenase    

动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)是心血管系统的常见疾病,其发生时动脉内膜脂质沉积形成粥样斑块,引起血管腔狭窄或阻塞,进而引起机体缺血和缺氧等病理改变[1-3]。检测相关血清学指标及心肌酶学指标的变化对临床诊断和治疗AS具有重要的参考价值。urantide是在人尾加压素Ⅱ(urotensin Ⅱ, UⅡ)基础上衍生的多肽类受体拮抗剂,其可特异性阻断UⅡ与其受体GPR14结合并抑制其进入细胞发挥生物学作用,对治疗AS具有潜在的临床应用价值[4]。国内外研究[5-7]显示:在AS发生发展过程中血钙、血脂和心肌酶学等血清学指标发生异常,其含量变化对评估AS严重程度具有重要的临床意义,但关于urantide对其影响少有报道。本课题组采用多肽类化合物urantide治疗AS大鼠,并监测其体质量和检测血清中Ca2+、总胆固醇(total cholesterol, TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)、肌酸激酶(creatine kinase, CK)和乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase, LDH)等血清学指标水平变化,初步探讨urantide对防治AS的作用机制。

1 材料与方法 1.1 实验动物、主要试剂和仪器

SPF级健康雄性Wistar大鼠180只,3周龄,体质量为180~200 g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司,动物许可证号:SCXK(京)-2016-0011,生产合格证号:11400700127208。urantide由苏州强耀生物公司提供,辛伐他汀(simvastatin)购于北京诺华制药有限公司,维生素D3(VD3)注射液购自上海通用药业股份有限公司。全自动生化分析仪购自美国贝克曼库尔特公司,全自动封闭脱水机、组织包埋机、石蜡切片机、生物组织恒温摊片烤片机和数码显微镜购自德国莱卡公司。

1.2 大鼠AS模型制备和实验分组

高脂饲料的配制:基础饲料,35%胆固醇,10%猪油,0.2%丙硫氧嘧啶,0.5%胆酸钠,5%白糖。Wistar大鼠180只随机分为2组。其中正常对照组30只,饲以普通饲料;模型组150只,在实验开始时饲以高脂饲料,并在此基础上每只大鼠连续3 d给予腹腔注射VD3 150 U·kg-1·d-1,实验周期为4周。AS造模成功后,将150只模型组大鼠随机分为AS模型组(n=30)、阳性药(辛伐他汀)组(n=30)和urantide组(n=90,给药时间分别为3、7和14 d,每个时间点亚组30只)。正常对照组和AS组大鼠每日尾静脉注射生理盐水30 μg·kg-1,连续14 d;辛伐他汀组每只大鼠每日灌胃给予辛伐他汀5 μg·kg-1,连续14 d;urantide组每只大鼠每日尾静脉注射urantide 30 μg·kg-1,给药时间分别为3、7和14 d。

1.3 一般状态观察

每周观察各组大鼠的精神状态和饮食,并监测体质量。

1.4 血清标本采集和各指标测定

病理取材前,各组大鼠禁食过夜,用0.3%戊巴比妥30 mg·kg-1腹腔注射麻醉后,分离胸主动脉,并用真空采血管采集动脉血。1500g离心15 min后吸取上清分装于Eppendorf管中,全自动生化分析仪检测大鼠血清中Ca2+、TC、TG、LDL、HDL、CK和LDH水平。

1.5 胸主动脉标本采集

取血后,立即摘取胸主动脉,4%多聚甲醛固定,大鼠胸主动脉经脱水、透明、浸蜡、包埋后制备成石蜡切片,经二甲苯脱蜡、梯度乙醇水化、常规HE染色后,光镜下观察各组大鼠胸主动脉组织病理学变化。

1.6 统计学分析

采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析。各组大鼠体质量和血清中Ca2+、TC、TG、LDL、HDL、CK及LDH水平均以x±s表示,在符合正态分布前提下,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD检验。以P < 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 2组大鼠胸主动脉形态学表现

HE染色结果显示:正常对照组大鼠胸主动脉三层膜结构完整,内皮细胞清晰,中膜平滑肌细胞排列整齐,外膜由疏松结缔组织构成;AS组大鼠胸主动脉内皮细胞破坏,且中膜有明显的钙化、炎细胞浸润,弹力纤维破坏、变薄,并形成脂质斑块,呈典型的AS病理改变,表明通过腹腔注射VD3和高脂饲料喂养4周成功建立大鼠AS模型。见图 1(插页四)。

A: Normal control group; B: AS group. 图 1 2组大鼠胸主动脉形态表现(HE,×400) Fig. 1 Morphology of thoracic aorta of rats in two groups(HE, ×400)
2.2 各组大鼠体质量

实验开始时,各组大鼠体质量相近,组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。给药前,正常对照组大鼠体质量随着饲养时间的延长而增加;与正常对照组比较,其他各组大鼠体质量明显降低(P < 0.01)。实验结束时,正常对照组大鼠体质量继续增加;与AS组比较,其他各给药组大鼠体质量有不同程度的增加(P < 0.05或P < 0.01)。见表 1

表 1 各组大鼠体质量 Tab. 1 Body weights of rats in various groups
(n=30, x±s, m/g)
Group Body weight
Pre-experiment Pre-administration End of experiment
Normal control 180.10±5.48 369.58±38.26 413.27±23.89
AS 181.30±9.16 194.80±17.19* 162.36±19.38*
Simvastatin 182.95±6.37 193.05±22.47* 187.23±42.11*△
Urantide
  3 d 185.25±6.74 203.24±23.12* 163.88±23.08*
  7 d 181.74±6.72 197.28±19.58* 179.12±24.34*△
  14 d 180.18±5.32 180.98±17.31* 195.66±20.98*△△
  ** P < 0.01 compared with normal control group; P < 0.05, △△P < 0.01 compared with AS group.
2.3 各组大鼠血钙和血脂水平

与正常对照组比较,AS组大鼠血清中Ca2+、TG、TC和LDL水平均明显升高(P < 0.01),HDL水平明显降低(P < 0.01);与AS组比较,辛伐他汀组大鼠血清中Ca2+、TG、TC和LDL水平明显降低(P < 0.05或P < 0.01),HDL水平明显升高(P < 0.05或P < 0.01);与AS组比较,urantide组大鼠血清中Ca2+、TG、TC和LDL水平明显降低(P < 0.05或P < 0.01),HDL水平升高(P < 0.01)。见表 2

表 2 大鼠血清中Ca2+、TC、TG、LDL和HDL水平 Tab. 2 Levels of serum Ca2+, TC, TG, LDL, and HDL of rats in various groups
[n=30, x±s, cB/(mmol·L-1)]
Group Ca2+ TC TG HDL LDL
Normal control 2.60±0.56 2.26±0.71 0.28±0.08 3.20±0.79 0.30±0.08
AS 3.95±0.42** 12.25±1.92** 0.77±0.12** 0.93±0.23** 1.70±0.32**
Simvastatin 3.63±0.13**△ 4.06±1.51**△△ 0.41±0.12*△△ 2.16±0.35*△△ 0.77±0.19**△△
Urantide
  3 d 3.46±0.32**△ 7.50±1.59**△△ 0.55±0.20**△ 1.48±0.37**△△ 1.05±0.31**△△
  7 d 3.22±0.29**△△ 5.28±0.89**△△ 0.37±0.15△△ 1.91±0.66**△ 0.84±0.27**△△
  14 d 3.68±0.30** 8.33±1.43**△△ 0.59±0.21** 1.02±0.44** 1.27±0.27**△
  *P < 0.05, * * P < 0.01 compared with normal control group; P < 0.05, △△P < 0.01 compared with AS group.
2.4 各组大鼠血清中CK和LDH水平

与正常对照组比较,AS组大鼠血清中CK和LDH水平明显升高(P < 0.01);与AS组比较,辛伐他汀组大鼠血清中CK和LDH水平明显降低(P < 0.01);与AS组比较,urantide组大鼠血清CK和LDH水平明显降低(P < 0.05或P < 0.01)。见表 3

表 3 各组大鼠血清中CK和LDH水平 Tab. 3 Levels of serum CK and LDH of rats in various groups
[n=30, x±s, λB/(U·L-1)]
Group CK LDH
Normal control 323.22±82.67 177.77±52.20
AS 675.25±117.49** 434.53±72.81**
Simvastatin 396.73±98.10△△ 214.38±80.75△△
Urantide
  3 d 459.96±174.78*△△ 282.27±85.28**△
  7 d 437.81±99.07*△△ 260.63±53.87**△△
  14 d 534.40±150.46** 257.09±89.56*△△
  *P < 0.05, **P < 0.01 compared with normal control group;
  P < 0.05, △△P < 0.01 compared with AS group.
3 讨论

AS发生发展的机制有很多学说,如炎症学说、内皮损伤学说、脂质浸润学说、血管平滑肌细胞增殖学说和血栓形成学说等,而每个机制均无法完全解释AS的发生。因此,AS发生发展机制和治疗药物的探讨成为医学研究的热点。

UⅡ最早是从鱼的脊髓尾部下垂体中分离出的生长抑素样环肽,其收缩血管作用是内皮素1的10倍以上, 在AS发生发展中具有重要的作用[8]。特异性UⅡ受体拮抗剂的发展,可能使UⅡ成为心血管疾病治疗的新靶点。urantide是目前被认为最有效的UⅡ受体拮抗剂,其拮抗效应较其他化合物高50~100倍。本课题组前期研究[7, 9]显示:urantide可加速AS大鼠胸主动脉的胶原蛋白降解,抑制UⅡ对动脉炎症损伤的促进作用,改善AS病变程度,但其具体的作用机制尚未阐明。

AS的发生不仅伴有血管壁成分的改变及AS斑块的沉积,而且常伴有血清学指标和心肌酶学指标的改变。研究[10-15]显示:AS斑块中富含TC和脂质积聚是AS的一个重要特征。①胆固醇进入到血管内皮下,经巨噬细胞吞噬形成泡沫细胞,标志着AS的形成;②TG被认为是AS的独立危险因素,主要存在于富含TG的LDL中,氧化LDL可引起巨噬细胞对脂质的摄取和泡沫细胞的形成;③LDL在AS中发挥重要作用,能诱导体外培养的血管内皮中形成泡沫细胞;④相反,HDL的升高则可阻止或减轻LDL对内皮细胞的破坏,被称为“抗AS因子”,这与HDL具有转运胆固醇的能力有关。LDH和CK是临床中衡量心脏功能的常用指标。研究[16-17]显示:在AS形成过程中,血清中LDH和CK的活性会逐渐升高,并有可能成为AS早期诊断和监测的一项新的指标。本研究结果显示:与正常对照组比较,AS组大鼠血清中TG、TC、LDL、LDH和CK水平明显升高,HDL水平明显降低;随着给药时间的延长,urantide组大鼠血清中TG、TC、LDL、LDH和CK水平降低,HDL水平升高。且urantide治疗组较AS组大鼠体质量均有所增加,体质量不同程度增加为AS大鼠的治疗与恢复提供生理基础与保障。

动脉内膜钙沉着是AS的一个显著特征,动脉粥样斑块中富含Ca2+,且其含量与AS的病变程度呈正相关关系[18]。多项研究[19-22]结果显示:UⅡ与其受体GPR14结合可通过非电压依赖性Ca2+通道促进Ca2+内流,引发血管收缩效应,进而诱发高血压和冠心病等血管疾病。本研究结果显示:AS组大鼠血清中Ca2+水平明显高于正常对照组,而urantide可明显降低AS大鼠血清中Ca2+水平。由此表明:urantide通过降低血清中Ca2+水平,抑制细胞Ca2+通道的开放及Ca2+内流,可减少心肌兴奋收缩偶联的发生,缓解大鼠AS症状。

综上所述,urantide可通过下调或上调大鼠血清中血脂、血Ca2+及心肌酶水平起到治疗AS大鼠的目的,但其作用机制仍有待于进一步研究。随着研究的深入,urantide在AS发生发展中的病理生理学作用将被进一步阐明,为其临床应用治疗AS提供实验依据。

参考文献
[1] TORRES N, GUEVARA-CRUZ M, VELAZQUEZ-VILLEGAS L A, et al. Nutrition and Atherosclerosis[J]. Arch Med Res, 2015, 46(5): 408–426. DOI:10.1016/j.arcmed.2015.05.010
[2] MITRA R, ONEIL G L, HARDING I C, et al. Glycocalyx in atherosclerosis-relevant endothelium function and as a therapeutic target[J]. Curr Atheroscler Rep, 2017, 19(12): 63. DOI:10.1007/s11883-017-0691-9
[3] YAO Z. Frontiers in atherosclerosis, heart disease and diabetes[J]. Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets, 2014, 14(2): 87–88. DOI:10.2174/1871529X1402140807142745
[4] ZHAO J, YU QX, KONG W, et al. The urotensin Ⅱ receptor antagonist, urantide, protects against atherosclerosis in rats[J]. Exp Ther Med, 2013, 5(6): 1765–1769. DOI:10.3892/etm.2013.1052
[5] LU R, YUAN T, WANG Y, et al. Spontaneous severe hypercholesterolemia and atherosclerosis lesions in rabbits with deficiency of low-density lipoprotein receptor(LDLR) on exon 7[J]. EBioMedicine, 2018, 36: 29–38. DOI:10.1016/j.ebiom.2018.09.020
[6] MICKIEWICZ A, BOROWIEC-WOLNA J, BACHORSKI W, et al. Long-term lipoprotein apheresis in the treatment of severe familial hypercholesterolemia refractory to high intensity statin therapy:Three year experience at a lipoprotein apheresis centre[J]. Cardiol J, 2018, 9(7): 1–23.
[7] CAO F, ZERVOU S, LYQATE C A. The creatine kinase system as a therapeutic target for myocardial ischaemia-reperfusion injury[J]. Biochem Soc Trans, 2018, 46(5): 1119–1127. DOI:10.1042/BST20170504
[8] 赵娟, 宋成军, 姜菊花, 等. Urantide对实验性动脉粥样硬化大鼠肝脏的影响[J]. 中国老年学杂志, 2014, 34(4): 940–942. DOI:10.3969/j.issn.1005-9202.2014.04.038
[9] ZHAO J, XIE L D, SONG C J, et al. Urantide improves atherosclerosis by controlling C-reactive protein, monocyte chemotactic protein-1and transforming growth factor-Urantide improves atherosclerosis by controlling Creactive protein, monocyte chemotactic protein-1 and transforming growth factor-β expression in rats[J]. Therapeut Med, 2014, 7(10): 1647–1652.
[10] GUO Y, YUAN W, YU B, et al. Synthetic high-density lipoprotein-mediated targted delivery of liver x receptors agonist promotes atherosclerosis regression[J]. EBioMedicine, 2018, 28: 225–233. DOI:10.1016/j.ebiom.2017.12.021
[11] KEYAMURA Y, NAQANO C, KOHASHI M, et al. Dietary cholesterol atherogenic changes in juvenile rabbits[J]. Biol Pharm Bull, 2015, 38(5): 785–788. DOI:10.1248/bpb.b14-00775
[12] GO G W. Low-density lipoprotein receptor-related protein 6(LRP6) is a novel nutreitional therapeutic target for hyperlipidemia, non-alcohilic, fatty liver disease and atherosclerosis[J]. Nutrients, 2015, 7(6): 4453–4464. DOI:10.3390/nu7064453
[13] SOBENIN I A, SALONEN J T, ZHELANKIN A V, et al. Low density lipoprotein-containing circulating immune complexes:role in atherosclerosis and diagnostic value[J]. Biomed Res Int, 2014, 2014: 205697.
[14] HU J, XI D, ZHAO J, et al. High-density lipoprotein and inflammation and its significance to atherosclerosis[J]. Am J Med Sci, 2016, 352(4): 408–415. DOI:10.1016/j.amjms.2016.06.014
[15] FEIQ J E, HEWINQ B, SMITH J D, et al. High-density lipoprotein and atherosclerosis regression:evidence from preclinical and clinical studies[J]. Circ Res, 2014, 114(1): 205–213. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.114.300760
[16] 江志奎, 朱华庆, 周青, 等. 动脉粥样硬化兔模型血液中乳酸脱氢酶和肌酸激酶的动态分析[J]. 安徽医科大学学报, 2004, 39(1): 12–15. DOI:10.3969/j.issn.1000-1492.2004.01.004
[17] 马宏昆, 张文. 动脉粥样硬化性肾动脉狭窄的评估与干预[J]. 中国实用内科杂志, 2018, 38(12): 1203–1207.
[18] ALEVRIADOU B R, SHANMUGHAPRIYA S, PATEL A, et al. Mitochondrial Ca2+ transport in the endotheliun:regulation by ions, redox signaling and mechanical forces[J]. J R Soc Interface, 2017, 14(137): 1–15.
[19] SADDOUK F Z, GINNAN R, SINQER H A. Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ in vascular smooth muscle[J]. Adv Pharmacol, 2017, 78(10): 171–202.
[20] TAYLOR M S, CHOI C S, BAYAZID L, et al. Changes in vascular reactivity and endothelial Ca2+ dynamics with chronic low flow[J]. Microcirculation, 2017, 24(3): 1–24.
[21] SU J, ZHOU H, LIU X, et al. OxLDL antibody inhibits MCP-1 release in monocytes/macrophages by regulating Ca2+/K+ channel flow[J]. J Cell Mol Med, 2017, 21(5): 929–940. DOI:10.1111/jcmm.2017.21.issue-5
[22] BRYAN R, KATHERINE M, ADEL G. Role of urotensin Ⅱ in health and disease[J]. Am J Physiol Regul Integer Comp Physiol, 2010, 298(5): R1156–R1172. DOI:10.1152/ajpregu.00706.2009