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microRNA-497在麝香保心丸调控急性心肌梗死心室重构中作用机制的实验研究

2020-10-10黎镇赐黄建楷潘艺朝

中西医结合心脑血管病杂志 2020年17期
关键词:麝香心室心肌细胞

黎镇赐,吕 婧,刘 震,黄建楷,潘艺朝,吴 琪,李 解

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是冠状动脉急性缺血缺氧引起的心肌坏死。临床表现为剧烈而持久的胸骨后疼痛、血清肌钙蛋白I(troponin I,TnI)、肌红蛋白(myoglobin,MB)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase isoenzyme,CK-MB)等心肌酶活性增高,以及心电图进行性改变,可累及消化、呼吸、心血管系统,并发心律失常、心脏破裂、心力衰竭、血管栓塞、心源性休克等,危及病人生命[1]。目前,AMI是欧美国家最常见心血管疾病,美国每年有将近150万人发生心肌梗死。而我国近年来AMI的发病率亦呈明显上升趋势,每年新发至少50万人[1-2]。可见,AMI是我国重要的公共卫生问题,也是临床急需解决的重要疾病。AMI后心室重构是引起心力衰竭的主要原因。在此过程中,心室的大小、结构以及心脏功能发生变化,主要包括:心肌梗死区膨出,非梗死区心肌肥大、室壁增厚、心肌间质纤维化等表现。目前临床尚无治愈心力衰竭的方法,因此,探索AMI后心室重构的治疗方法成为当务之急[2]。

麝香保心丸具有改善血流动力学、缓解心绞痛、改善心肌缺血等作用,已成功应用于冠心病和AMI等多种心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)的治疗[3]。microRNA-497(miRNA-497)是一种单链非编码小RNA分子,可参与转录后基因表达调控[4]。有研究显示miRNA-497可能在AMI后心室重构中扮演重要角色[5]。麝香保心丸对AMI后心室重构具有改善作用[6],但麝香保心丸改善AMI后心室重构的分子学基础是否为miRNA-497尚不清楚。因此,本研究探讨miRNA-497在麝香保心丸改善AMI后心室重构中的作用,以期明确miRNA-497与麝香保心丸改善AMI后心室重构的关系,为AMI后心室重构的治疗提供新的选择,也为后续的药物开发及新治疗方案制定提供基础。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 SD大鼠75只(SPF级,雄性,体质量300~340 g),购于上海抗体药物国家工程研究中心有限公司[生产许可:SYXK(沪)2018-0041]。75只SD大鼠随机分为A组、B组、C组、D组、E组,每组15只。

1.2 造模及干预方法 AMI大鼠模型采用结扎左冠状动脉前降支的方法。实验操作:腹腔注射40 mg/kg戊巴比妥钠溶液(天津兰洪新能源科技有限公司)麻醉大鼠,剪去胸部被毛并消毒,于胸骨左缘第2肋~第4肋开胸,结扎冠状动脉左前降支。造模成功的判断标准:结扎区域变白,且心电图显示ST段弓背上抬。A组为空白对照组,仅分离前室间支,不结扎。B组、C组、D组、E组均为造模组。C组尾静脉注射miRNA-497激动剂(广州锐博生物有限公司)15 mg/kg,每日1次,连续3 d,灌胃麝香保心丸(上海和黄药业有限公司)15 mg/kg,每日1次,连续6周;D组尾静脉注射miRNA-497抑制剂(广州锐博生物有限公司)15 mg/kg,每日1次,连续3 d,灌胃麝香保心丸(上海和黄药业有限公司)15 mg/kg,每日1次,连续6周;E组灌胃麝香保心丸(上海和黄药业有限公司)15 mg/kg,每日1次,连续6周;B组给予等量生理盐水(上海艾研生物科技有限公司)。

1.3 观察指标

1.3.1 一般情况 6周后,观察大鼠精神状态、活动频度、呼吸频率、捕捉抵抗、毛发状态、进食量以及是否存活。

1.3.2 心功能指标 麻醉各组大鼠,行右侧颈总动脉插管(将连接压力换能器的插管经右侧颈总动脉逆行插入左心室),通过PowerLab生物信号采集与分析系统(中国香港友诚生物科技有限公司),测定并记录左室收缩末压(left ventricular end systolic pressure,LVESP)、左室内压最大上升速率(LV+dp/dtmax)、左室舒张末压(left ventricular end diastolic pressure,LVEDP)、左室内压最大下降速率(LV-dp/dtmax)。

1.3.3 AMI面积 将各组大鼠处死,摘取心脏,左心室部分称重后切成1~1.5 mm心肌薄片,将心肌薄片置于1% 2,3,5氯化三苯基四氮唑溶液(北京索莱宝科技有限公司)中,37 ℃避光孵育10 min,用滤纸吸干,称重,梗死区域呈白色,非梗死区域呈红色,切下梗死区称重,AMI面积=(AMI重量/左心室重量)×100%。

1.3.4 大鼠心肌组织形态学变化 取各组大鼠心肌组织,固定,脱水,透明,包埋,切片,脱蜡,脱水,伊红-苏木素(eosin-hematoxylin,HE)染色试剂盒(上海威奥生物科技有限公司)染色,脱水,透明,封片,光学显微镜(重庆奥特光学显微镜有限公司,型号:MDS400)下观察心肌组织形态学变化。

1.3.5 心肌细胞凋亡率 取各组大鼠心肌组织,进行原代细胞培养。取第3代心肌细胞,细胞悬液的细胞计数为1×106个,取1支洁净流式管,依次加入100 μL细胞悬液、5 μL异硫氰酸荧光素(天津希恩思生化科技有限公司)、5 μL碘化丙啶(武汉艾美捷科技有限公司),充分混匀,25 ℃避光反应15 min,采用流式细胞仪(美国Beckman Coulter公司,型号:FACSCalibur)检测心肌细胞凋亡率。

1.3.6 大鼠心肌组织中miRNA-497表达量 提取大鼠心肌组织总RNA,将总RNA逆转录成cDNA(Takara公司提供的逆转录试剂盒),本实验采用ABI 7300 Real-time PCR系统对miR-497基因的表达水平进行相对定量分析。使用的Real-time PCR的上游引物/下游引物均由上海英骏生物技术有限公司提供,以上述cDNA为模板进行PCR扩增,根据扩增曲线读取循环数(Ct),将GAPDH作为内参基因,采用相对定量法以2-△△Ct对miRNA-497表达水平进行相对定量分析。

1.4 统计学处理 采用SPSS 22.0统计软件进行统计分析,计量资料比较采用SNK-q检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 各组大鼠一般情况 A组大鼠精神状态、饮食活动、毛发生长等均良好,未出现死亡大鼠;B组大鼠呈现病态特征,精神萎靡呈蜷缩状、活动较少、呼吸浅促、抓起时反抗较轻,毛发枯槁呈黄白色、多见倒竖,进食量明显减少,4只大鼠死亡;C组大鼠精神状态、饮食活动、毛发生长等较B组无明显差异,3只大鼠死亡;D组及E组大鼠精神状态、饮食活动、毛发生长、抓起时反抗等较B组明显好转,各有1只大鼠死亡。

2.2 各组大鼠心肌组织形态学变化 A组大鼠心肌组织排列整齐,横纹清晰,无变性坏死,未见纤维化,间质无充血肿胀,未见炎性细胞浸润;B组大鼠心肌组织排列紊乱,横纹不清,心肌细胞肥大,有大量点状坏死灶,成纤维细胞大量增生,大量胶原纤维取代心肌细胞,纤维化明显,间质明显充血肿胀,炎性细胞浸润明显;C组心肌组织病理改变与B组无明显差异;D组、E组亦出现心肌组织排列略紊乱,横纹不清,存在点状坏死,有成纤维细胞增生,部分胶原细胞取代心肌细胞,有纤维化现象,间质肿胀,也出现炎症细胞浸润。但总体上,病理改变程度较B组明显改善,且D组改善较E组更明显。详见图1。

图1 各组大鼠心肌组织形态学变化(HE染色,×200)

2.3 各组大鼠AMI面积和心肌细胞凋亡率比较 与A组比较,B组、C组、D组、E组大鼠AMI面积和心肌细胞凋亡率均明显升高(P<0.05);D组、E组大鼠AMI面积和心肌细胞凋亡率均明显低于B组、C组(P<0.05),D组大鼠AMI面积和心肌细胞凋亡率均明显低于E组(P<0.05);而C组大鼠AMI面积和心肌细胞凋亡率与B组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。详见表1。

表1 各组大鼠AMI面积和心肌细胞凋亡率比较(±s) 单位:%

2.4 各组大鼠心功能指标比较 与A组比较,B组、C组、D组、E组大鼠LVEDP明显升高(P<0.05),LV+dp/dtmax、LVESP、LV-dp/dtmax明显降低(P<0.05);D组、E组大鼠LVEDP明显低于B组、C组(P<0.05),LV+dp/dtmax、LVESP、LV-dp/dtmax明显高于B组、C组(P<0.05);D组大鼠LVEDP明显低于E组(P<0.05),LV+dp/dtmax、LVESP、LV-dp/dtmax明显高于E组(P<0.05);C组大鼠LVEDP、LV+dp/dtmax、LVESP、LV-dp/dtmax与B组比较差异无统计学意义(P>0.05)。详见表2。

表2 各组大鼠心功能指标比较(±s)

2.5 各组大鼠心肌组织中miRNA-497表达量比较 与A组比较,B组、C组、D组、E组大鼠心肌组织中miRNA-497表达量均明显升高(P<0.05);C组大鼠心肌组织中miRNA-497表达量均明显高于B组(P<0.05);D组、E组大鼠心肌组织中miRNA-497表达量明显低于C组和B组(P<0.05);D组大鼠心肌组织中miRNA-497表达量明显低于E组(P<0.05)。详见表3。

表3 各组大鼠心肌组织中miRNA-497表达量比较(±s)

3 讨 论

对于AMI的发病机制,目前国内外均进行了大量的研究,提示该过程为一个多因素、多环节、多靶点的病理过程,而AMI后心室重构是引起心力衰竭的主要原因,AMI后心室重构是指AMI后左心室进行性扩张和外形改变,其机制涉及氧化应激(oxidative stress,OS)、神经内分泌激素激活、肾素-血管紧张素-醛固酮(renin angiotension aldosterone system,RAAS)系统激活、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)、炎性细胞因子等。AMI后心室重构已成为心血管领域的研究热点[7-8]。因此,从病理机制角度探索抑制AMI后心室重构的合理方案具有重要的临床指导意义。

心室重构在中医中无相同病名,但就其心悸、头晕、喘憋、咳嗽、胸闷、胸痛、咯痰、乏力、恶心、腹胀、水肿等心力衰竭症状来说,当属中医“心悸”“喘证”“胸痹”“水肿”等范畴[9]。麝香保心丸是一种中成药,由人工麝香、人工牛黄、蟾酥、冰片、苏合香脂、肉桂、人参提取物组成。麝香保心丸为一种多靶点、多作用途径的治疗药物,具有扩张冠状动脉、改善血流动力学、缓解心绞痛、稳定易损斑块、调节心肌间质胶原表达、缩小梗死心肌面积、抑制血管壁炎性因子、预防心室重构、改善心肌缺血作用。经过多年的临床实践,麝香保心丸已应用于冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary atherosclerotic heart disease,CAHD)、AMI等心血管疾病的治疗,并且被列为全国中医医院急诊科室首批必备中成药[10-11]。

本研究从动物实验的一般情况及心肌细胞凋亡情况可知,麝香保心丸能够改善AMI后心室重构,这与杨波等[6]的研究结果一致。从传统中医理论的角度,心肌梗死后心室重构多见气虚血瘀,多属本虚标实,这与麝香保心丸的温通胸阳、活血化瘀、益气养心方证相合。

miRNA是近年来分子机制研究领域的热点。长度为20~25个核苷酸,是一类广泛存在于真核生物中的单链非编码小分子RNA。miRNA的作用机制主要是通过靶向结合特定mRNA的3′端非编码区(3′UTR),促使mRNA降解,抑制mRNA进一步翻译蛋白,从而对靶基因表达进行转录后负调控。前期的研究证实miRNA-497在多种病理过程中表达异常,具有调节细胞增殖、分化、凋亡的作用[12]。miRNA-497可通过负性调节B淋巴细胞瘤/白血病-2(B cell leukemia-2,Bcl-2)而发挥促进缺血性神经元凋亡的作用[13]。在缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury,IRI)过程中,miRNA-497异常表达[14]。在AMI大鼠心脏中,miRNA-497表达明显上调,如果下调miRNA-497水平,可缩小AMI大鼠心肌梗死面积和减少心肌细胞凋亡,增强自噬(autophagy)流[15]。本研究亦发现下调miRNA表达可抑制细胞凋亡,C组大鼠一般情况、心肌组织病理学改变、LVEDP、LV+dp/dtmax、LVESP、LV-dp/dtmax、AMI面积、心肌细胞凋亡率较B组无明显改善,D组及E组大鼠一般情况、心肌组织病理学改变、LVEDP、LV+dp/dtmax、LVESP、LV-dp/dtmax、AMI面积、心肌细胞凋亡率较B组有明显改善,且D组较E组改善更明显,提示miRNA-497是麝香保心丸改善AMI后心室重构中的关键分子,miRNA-497能够介导麝香保心丸改善大鼠AMI后心室重构。

综上所述,miRNA-497是麝香保心丸改善AMI后心室重构中的关键分子,这为AMI后心室重构提供了新的研究方向。

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