吉林大学学报(医学版)  2016, Vol. 42 Issue (04): 721-724

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常影, 路倩, 王燕, 王艳春
CHANG Ying, LU Qian, WANG Yan, WANG Yanchun
吉林大学学报(医学版), 2016, 42(04): 721-724
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2016, 42(04): 721-724
10.13481/j.1671-587x.20160417

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收稿日期: 2015-11-11
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常影, 路倩, 王燕, 王艳春. 苦参黄酮联合卡托普利对糖尿病大鼠心肌病变的改善作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2016, 42(04): 721-724.
CHANG Ying, LU Qian, WANG Yan, WANG Yanchun. Improvement effect of Sophora Flavones combined with captopril on diabetic cardiomyopathy of rats[J]. Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2016, 42(04): 721-724.
苦参黄酮联合卡托普利对糖尿病大鼠心肌病变的改善作用
常影, 路倩, 王燕, 王艳春     
吉林医药学院药理教研室, 吉林 吉林 132013
收稿日期: 2015-11-11;
基金项目: 吉林省卫计委科研基金资助课题（2012z060））
作者简介: 常影(1980-),男,吉林省四平市人,讲师,医学硕士,主要从事分子药理学方面的研究。
通信作者: 王艳春,教授,硕士研究生导师(Tel:0432-64560186,E-mail:5471446@qq.com)
摘要: 目的：探讨苦参黄酮与卡托普利联合应用对2型糖尿病心肌病模型大鼠心肌病变的改善作用，初步阐明其改善大鼠心肌纤维化的作用机制。方法：在100只清洁级雄性Wistar 大鼠中随机选取15只为正常组，其余大鼠以高脂、高糖饲料饲养配合一次性腹腔注射小剂量链脲佐菌素（STZ，30mg·kg-1）的方法，建立实验性2型糖尿病心肌病大鼠模型，共72只成模。按血糖水平选取60只大鼠，随机分为模型组、卡托普利组、苦参黄酮组和苦参黄酮联合卡托普利组，每组15只，灌胃给药8周后，观察各组大鼠的体质量、心脏指数和血清中乳酸脱氢酶（LDH）、肌酸激酶-MB（CK-MB）活性及心肌组织中一氧化氮合酶（iNOS）、一氧化氮（NO）、Ⅰ型胶原及Ⅲ型胶原的水平。结果：与正常组比较，模型组大鼠体质量下降（P <0.01），心脏指数增加（P <0.01），血清中LDH和CK-MB活性增加（P <0.01），心肌组织中iNOS和 NO水平降低（P <0.05），ColⅠ和ColⅢ水平增加（P <0.05或P <0.01）。与模型组比较，各给药组大鼠体质量增加（P <0.05），心脏指数下降（P <0.05），血清中LDH和CK-MB活性降低（P <0.05），心肌组织中iNOS和NO水平增加（P <0.05或P <0.01），ColⅠ和ColⅢ水平降低（P <0.05或P <0.01），且苦参黄酮联合卡托普利组改善效果好于单独用药组（P <0.05）。结论：苦参黄酮与卡托普利联合应用对2型糖尿病模型大鼠心肌病变有一定的改善作用，其可能的机制是通过减少心肌损伤改善糖尿病心肌病。
关键词: 糖尿病,2型    心肌疾病    苦参黄酮    卡托普利    
Improvement effect of Sophora Flavones combined with captopril on diabetic cardiomyopathy of rats
CHANG Ying, LU Qian, WANG Yan, WANG Yanchun     
Department of Pharmacology, Jilin Medical University, Jilin 132013, China
Abstract: Objective: To study the improvement effect of Sophora Flavones combined with captopril on the rat diabetic cardiomyopathy,and to clarify its mechanisms of improving the myocardial fibrosis. Methods: Fifteen rats were selected randomly from 100 male Wistar rats as normal group.The other rats were fed with high fat and high sugar food and intraperitoneally injected with small dose of streptozotocin (30 mg·kg-1) all at once to establish type 2 diabetes mellitus cardiomgopathy models.Then 72 rat models with type 2 diabetic cardiomyopathy were set up in which 60 rats were selected according to the blood glucose levels and divided into model group,captopril group,Sophora Flavones group, and Sophora Flavones combined with captopril group (combination group)(n=15).8 weeks after intragastric administration,the weights,the cardiac indexes,the activities of serum creatine kinase-MB(CK-MB),lactate dehydrogenase(LDH),and the contents of nitric oxide(NO),nitric oxide synthase(iNOS),collagen Ⅰ(Col Ⅰ) and collagen Ⅲ(Col Ⅲ) of the rats in various groups were detected. Results: Compared with normal group,the weight of the rats in model group was decreased and the cardiac index was increased(P <0.01), the activities of serum LDH and CK-MB were increased(P <0.01),the contents of iNOS and NO in the myocardium tissue of the rats in model group were decreased(P <0.01),and the contents of Col Ⅰ and col Ⅲ were increased(P <0.05 or P <0.01).Compared with model group,the weights and the cardiac indexes of the rats in medication groups were decreased(P <0.05), the activities of serum LDH and CK-MB were decreased(P <0.05 or P <0.01), the contents of iNOS and NO in the myocardium tissue were increased(P <0.05),and the contents of Col Ⅰ and Col Ⅲ were decreased(P <0.05 or P <0.01).The effect of combination group was better than single medication groups(P <0.05). Conclusion: Combination of Sophora Flavones and captopril has a improvement effect on the rat type 2 diabetic cardiomyopathy,and its mechanism may be related to reducing the myocardial injury to improve diabetic cardiomyopathy
Key words: diabeticmellitus,type 2    cardiomyopathy    Sophora Flavones    captopril    

糖尿病心肌病是一类与糖尿病患者的心力衰竭密切相关的特异性心脏病变[1, 2]。目前用于2型糖尿病心肌病研究的动物模型中,以高脂、高糖负荷小剂量链脲佐菌素(STZ)制备动物模型与临床患者的发病规律最为相近[3]。临床治疗以改善2型糖尿病心肌病患者临床表现为主,如改善心肌纤维化、糖脂代谢紊乱和微小血管病变等。苦参黄酮是苦参中重要的化学成分之一,目前证实其具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化和抗菌等药理作用[4]。本研究基于苦参黄酮抗氧化、调节糖脂紊乱及心血管保护等方面的药理作用,观察苦参黄酮与卡托普利联合应用对模型动物心脏功能的改善作用。

1 材料与方法 1.1 实验动物

100只健康、清洁级雄性Wistar 大鼠,体质量为(180±10)g,购于吉林大学基础医学院实验动物中心,动物合格证号:SCXK(吉)2008-0005。

1.2 药品、试剂和仪器

苦参黄酮(纯度80%,西安草翠芯生物科技有限公司),卡托普利(上海普康药业有限公司),STZ(美国Sigma公司),肌酸激酶-MB(CK-MB)试剂盒(日本关东化学株式会所),乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒(上海华臣生化试剂有限公司),Ⅰ、Ⅲ型胶原ELISA试剂盒(晶美生物工程有限公司)。正常饲料和高脂、高糖饲料由吉林大学基础医学院实验动物中心提供。全自动生化分析仪(AU2700,日本 Olypus公司),酶标仪(SUNRISE,瑞士帝肯公司),电子分析天平 (Sartorius,德国赛多利斯公司 )。

1.3 动物分组及给药

100只大鼠随机选取15只作为正常组,实验全过程给予普通饲料喂养。剩余85只大鼠适应性饲养1周后,给予高脂、高糖饲料4周,按照30 mg·kg-1的剂量一次性腹腔注射STZ(STZ用pH4.4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液稀释),1周后禁食不禁水12h,鼠尾取血测空腹血糖,血糖≥11.1 mmol·L-1认为2型糖尿病模型制备成功[5],共成模72只。选取60只大鼠按血糖值随机分为模型组、卡托普利组(4 mg·kg-1)、苦参黄酮组(50 mg·kg-1)和苦参黄酮联合卡托普利组(50 mg·kg-1 + 4 mg·kg-1)每组15只。4组大鼠给予高脂、高糖饲料至实验结束。各组大鼠每日按相应剂量灌胃给药,正常组和模型组大鼠给予等体积的生理盐水。

1.4 大鼠体质量和心脏指数的测定

每周测大鼠体质量,8周后杀鼠取心脏,测心脏指数(心脏质量/大鼠体质量×100%)。

1.5 大鼠血清中LDH及CK-MB活性测定

第8周给药结束后,大鼠颈总动脉肝素化取血,分离血清(3000 r·min离心15 min),采用全自动生化分析仪检测血清中 LDH和CK-MB活性。

1.6 ELISA法测定大鼠心肌组织中一氧化氮合酶(iNOS)、NO、Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平

心肌组织加入生理盐水,制成10%的匀浆,按照试剂盒说明书测定大鼠心肌组织中iNOS、NO、Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平。

1.7 病理学检查

取大鼠心肌组织制备石蜡切片后,常规行HE和Masson染色,进行病理学检查。

1.8 统计学分析

采用SPSS21.0软件进行统计学处理。各组大鼠体质量、心脏指数和血清中LDH、CK-MB活性及心肌组织中iNOS、NO、Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原水平以±s表示,多组间样本均数比较采用单因素方差分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果 2.1 各组大鼠一般状态

与正常组比较,模型组大鼠欠活泼,多精神萎靡;皮毛明显缺少光泽,色灰黄,体质量明显减轻;尿量明显增加。摄食量及饮水量逐渐增加。与模型组比较,各给药组大鼠较活泼,摄食量、饮水量及排尿量均有所改善,但是与正常组尚有一定差距。

2.2 各组大鼠体质量及心脏指数

与正常组比较,模型组大鼠体质量下降(P＜0.01),心脏指数增加(P＜0.01)。各给药组大鼠开始给药后,体质量逐渐增加。给药8周结束后,与模型组比较,各给药组大鼠体质量明显增加(P＜0.05),心脏指数明显降低(P＜0.05);其中苦参黄酮联合卡托普利组效果好于单一给药组(P＜0.05)。见表1。

表1 各组大鼠体质量和心脏指数 Tab. 1 Body weights,cardiac indexes of rats in various groups
(n=15,±s)
GroupBody weight(m/g) Cardiac index(η/%)
Control332.42±8.002.677
Model248.38±12.00*4.195*
Captopril281.08±8.00△3.053△
Sophora Flavones289.30±9.00△3.607△
Combination293.11±10.00△#○2.986△#○
*P＜0.01 compared with control group;△P＜0.05 compared with model group;#P＜0.05 compared with captopril group;○P＜0.05 compared with Sophora Flavones group.
表选项
2.3 各组大鼠血清中LDH和CK-MB活性

与正常组比较,模型组大鼠血清中LDH和CK-MB活性明显增加(P＜0.01)。与模型组比较,各给药组大鼠血清中LDH和CK-MB活性均有所降低(P＜0.05),其中苦参黄酮联合卡托普利组大鼠血清中LDH和CK-MB活性较单一给药组更低(P＜0.05)。见表2。

表2 各组大鼠血清中LDH 和CK-MB活性 Tab. 2 Activities of serum LDH and CK-MB of rats in various groups
[n=15,±s,λB/(U·L-1)]
GroupLDHCK-MB
Control1.96±0.1122.29±7.68
Model3.37±0.20*100.32±6.45*
Captopril2.69±0.15△39.43±3.48△
Sophora Flavones2.41±0.13△48.57±5.05△
Combination2.21±0.13△#○ 31.17±4.41△#○
*P＜0.01 compared with control group;△P＜0.05 compared with model group;#P＜0.05 compared with captopril group;○P＜0.05 compared with Sophora Flavones group.
表选项
2.4 各大鼠心肌组织中iNOS、NO、Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平

与正常组比较,模型组大鼠心肌组织中iNOS和NO水平明显降低(P＜0.05),Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平明显升高(P＜0.05或P＜0.01)。与模型组比较,各给药组大鼠心肌组织中iNOS和NO水平明显增加(P＜0.05或P＜0.01),Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平明显降低(P＜0.05或P＜0.01),其中苦参黄酮联合卡托普利组效果优于单给药组(P＜0.05)。见表3。

表3 各组大鼠心肌组织中iNOS、NO、Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平 Tab. 3 Levels of iNOS,NO,ColⅠ,and Col Ⅲ in myocardium tissue of rats in various groups
(n=15,±s)
GroupiNOS[λB/ (U·mg-1)] NO[cB/(μmol·L-1)]ColⅠ[wB/(mg·g-1)]ColⅢ[wB/(mg·g-1)]
Control1.42±0.066.98±0.454.16±0.355.01±0.67
Model0.45±0.07*4.30±0.26*14.17±1.23*11.24±0.83**
Captopril1.09±0.14△6.01±1.35△7.11±0.81△△6.97±0.64△△
Sophora Flavones0.84±0.26△5.20±0.17△9.52±0.82△7.91±0.76△
Combination1.35±0.13△#○7.02±1.03△△#○6.92±0.74△△#○6.54±0.15△△#○
*P＜0.05,**P＜0.01compared with control group;△P＜0.05,△△P＜0.01 compared with model group;#P＜0.05 compared with captopril group;○ P＜0.05 compared with Sophora Flavones group.
表选项
2.5 各组大鼠心肌组织形态表现

HE染色结果:正常组大鼠心肌组织结构层次清晰,心肌纤维形态均匀,细胞核蓝染清晰可见,胞膜完整,排列整齐,胞浆染色均匀;肌束内见丰富的毛细血管及少量结缔组织,未见纤维化及炎症细胞。模型组大鼠心肌细胞排列紊乱,纤维疏松、肥大、肿胀,可见明显肌纤维样变性,局灶性纤维组织增生;卡托普利组及苦参黄酮组大鼠心肌组织可见部分肌纤维样变性;苦参黄酮联合卡托普利组大鼠心肌细胞变性较少,心肌纤维完整,排列较整齐,心肌间质未见异常改变,细胞核较规则(图1,见插页三)。Masson染色结果:心肌细胞染色呈现红色,间质胶原呈现蓝色。正常组大鼠心肌胶原组织分布均匀,相邻细胞的胶原纤维网完好;模型组大鼠心肌纤维化部分较正常组明显增多;各给药组大鼠心肌组织纤维化较模型组明显减少(图2,见插页三)。

3 讨 论

糖尿病心肌病是心肌细胞发生广泛的原发性损伤,导致心肌结构异常,最终引起左心室肥厚及舒张期和/或 收缩期功能障碍的一种心脏病。在发病早期主要以左心室肥厚及心肌纤维化异常表现为特征[6, 7],由于左心室舒张功能下降以及收缩功能障碍(以扩张型心脏重塑为特点),就可能发展成为缺血性心脏病和心衰[8]。糖尿病会导致心肌损伤,其机制可能与糖尿病的发病机制有关。

目前,公认的糖尿病发病机制包括:肾素-血管紧张素系统活化[9]、心肌纤维化病变[10]、小血管病变[11]、线粒体损伤[12]、钙离子转运异常[13]和心肌组织代谢紊乱等[14]。糖尿病心肌病的主要触发因素是高血糖,机体血糖升高会导致超氧阴离子产物增加,从而降低NO生物活性,增加超氧阴离子介导和自氧化的氧化反应;同时,高血糖还可导致细胞核内变化,如DNA甲基化、DNA 修复酶的改变和组蛋白乙酰化等。从而引发血管内皮细胞和心肌细胞的损伤,进而导致心脏结构和功能的异常。

本实验采用高糖、高脂膳食负荷小剂量STZ一次性注射诱导实验性2型糖尿病心肌病大鼠模型,结果显示:模型大鼠具有稳定的高血糖和高血脂状态,同时出现心脏功能和结构紊乱,包括心肌肥厚、心肌胶原含量增加和纤维化产生,模型基本符合临床2型糖尿病心肌病患者的特征。

改善心肌重构是糖尿病心肌病用药治疗常采用的重要方法之一[15]。本课题组结合前期预实验观察到:与模型组比较,苦参黄酮有降血糖、降血脂的倾向,与卡托普利联合用药,降血糖和血脂的作用更加明显。本研究进一步观察苦参黄酮单独用药及与卡托普利联合用药对糖尿病大鼠心肌病变的影响的结果显示:苦参黄酮组及苦参黄酮联合卡托普利组2型糖尿病心肌病大鼠的体质量减轻现象和心脏指数有明显改善,心肌组织中Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原水平降低,说明药物具有抑制心肌肥厚的作用;同时检测了大鼠血清中CK-MB、LDH活性,模型组大鼠血清CK-MB和LDH活性明显升高,各给药组大鼠均降低;模型组大鼠心肌组织中iNOS和NO水平明显降低,应用药物治疗之后,iNOS和NO的水平明显增加。本研究结果表明:苦参黄酮可能是通过减少心肌损伤,继而起到改善心肌纤维化作用。

综上所述,卡托普利和苦参黄酮均有改善糖尿病大鼠心肌病变的作用,但两者联合应用后的治疗效果好于单一应用,其原因可能是2种药物改善心肌病变的作用机制不同,合用之后可从多方面改善糖尿病心肌病变。

参考文献
[1] Isfort M,Stevens SC,Schaffer S,et al.Metabolic dysfunction in diabetic cardiomyopathy [J]. Heart Fail Rev,2014,19(1):35-48.
[2] Battiprolu PK,Lopez-Crisosto C,Wang ZV,et al.Diabetic car-diomyopathy and metabolic remodeling of the heart[J].Life Sci,2013,92(11):609-615.
[3] 闫德祺,闫英男,阿力木·买买提,等.苦参活性成分的抗肿瘤作用机制研究 进展[J].现代生物医学进展,2014,14(24):4776-4779.
[4] 刘 群.实验性2型糖尿病心肌病大鼠模型建立的方法[J].临床心血管病杂志,2014,30(3):254-257.
[5] 董世芬,洪 缨,樊江波,等.实验性2 型糖尿病心肌病大鼠模型的建立与评价[J].中国实验动物学报,2009,17(4):245-251.
[6] Fang ZY,Prins JB,Marwick TH.Diabetic cardiomyopathy:evidence,mechanisms,and therapeutic implications[J].Endocr Rev,2004,25(4): 543 -547.
[7] Mandavia CH,Pulakat L,DeMarco V,et al.Over-nutrition,obesity and metabolic cardiomyopathy[J].Metabolism,2012,61(9):1205-1210.
[8] Hayden MR,Tyagi SC.Myocardial redox stress and remodeling inmetabolic syndrome,type 2 diabetes mellitus,and congestive heart failure[J].Med Sci -Monit,2003,9(7):SR35-52.
[9] Collier P,McDonald KM. The role of renin angiotensin system intervention in stage B heart failure [J].Heart Fail Clin,2012,8(2):225-236.
[10] Balliprolu PK,Lopez-Crisoslo C,Wang ZV,et al.Diabelic cardiomyopathy and melabolic of the heart [J].Life Sci,2013,92(11):609-615.
[11] Adameova A,Dhalla NS.Role of microangiopathy in diabertic cardiomyopathy [J].Heart Fail Rev,2014,19(1):25-33.
[12] Fancher IS,Dick GM,Hollander JM.Diabetes mellites reduces the function and expression of ATP-dependent K+ channels in cardiac mitochondria[J].Life Sci,2013,92(11):664-668.
[13] Liu JW,Liu D,Cui KZ,et al.Recent advances in understanding the biochemical and molecular mechanism of diabetic cardiomyopathy[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,427(3):441-443.
[14] Bell DS.Diabetic cardiomyopathy[J].Diabetes Care,2003,26(10):2791-2795.
[15] 席晓慧,王福文,牟艳玲.糖尿病心肌病的药物治疗研究进展[J].山东医药,2014,54(5):93-95.