梁五林,蔡夢如,崔爽,張明倩,伍永鴻,歐文靜,賈占紅,張碩峰(北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院,北京 102488)
目前,心血管疾病(CVDs)仍然是人類健康的主要威脅。在CVDs 導(dǎo)致的死亡事件中,約有50%由心肌缺血引起。臨床上以及時的心肌血流灌注和心功能保護為心肌缺血的主要治療原則,但缺血心肌恢復(fù)血流再灌注之后會出現(xiàn)心肌損傷進一步加重的現(xiàn)象,被稱為心肌缺血再灌注(I/R)損傷,是造成CVDs 病死率升高的主要原因。CVDs 的另一大危險因素是血栓形成,血栓形成是冠心病的重要病變過程,血栓形成后會進一步加重組織缺血損傷,抗凝是抑制血栓形成的臨床常用方法。
注射用紅花黃色素(SYI)為紅花的改良制劑,臨床上廣泛用于治療冠心病心絞痛,療效顯著。但SYI 改善心肌缺血損傷及抗凝作用量效關(guān)系暫不明確。因此本文旨在研究SYI 抗心肌缺血及抗凝作用量效關(guān)系,為SYI 的臨床合理用藥提供理論參考和實踐指導(dǎo)。
SPF 級SD 大鼠,雄性,體質(zhì)量190 ~210 g,由斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司提供,許可證編號:SCXK(京)2019-0010;普通級日本大耳白兔,體質(zhì)量2.5 ~3 kg,由北京金牧陽實驗動物養(yǎng)殖有限責(zé)任公司提供,許可證號:SCXK(京)2020-0002。
SYI(規(guī)格:50 mg/瓶,浙江永寧藥業(yè)股份有限公司,批號:1810216);烏拉坦(上海麥克林生化科技有限公司,批號:C10821102,用生理鹽水配制成25%溶液使用);3.8%枸櫞酸鈉(北京雷根生物技術(shù)有限公司,批號:0507A21);二磷酸腺苷(ADP,北京世帝科學(xué)儀器公司);花生四烯酸(AA,上海吉至生化科技有限公司,批號:Z404335EA);凝血活酶時間(APTT)、凝血酶原時間(PT)、凝血酶時間(TT)測定試劑盒(上海長島生物技術(shù)有限公司,批號分別為201200800、2010004501、201003201)。
BL-420I 信息化集成化信號采集與處理系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司);離體心臟灌流裝置(美國Radnoti 公司);Milli-Q 型超純水系統(tǒng)(北京五洲東方科技發(fā)展有限公司);MP36 型四道生理信號記錄儀、SS19L 型壓力換能器(美國BIOPAC公司);智能恒溫水油槽(蘇州帕瓦西爾實驗設(shè)備有限公司);5810R 高速常溫/冷凍離心機(德國Eppendorf 公司);LG-PABER-1 型血小板聚集凝血因子分析儀(北京世帝科學(xué)儀器公司)。
以配制1 L K-H 液為例, 稱取NaCl 118 mmol,NaHCO24 mmol,KCl 4.7 mmol,KHPO1.2 mmol,MgSO1.2 mmol,EDTA 二鈉 0.5 mmol加入到900 mL 超純水中,每加入一種試劑均充分搖勻溶解,再單獨稱取CaCl2.5 mmol 加入到100 mL 超純水中充分溶解,分多次加入至之前所配的900 mL 溶液中,搖勻,最后加入葡萄糖11 mmol,混合均勻,即可得到澄清的K-H 液1 L。
2.2.1 大鼠在體心肌I/R 損傷模型 將大鼠隨機分為假手術(shù)組,模型組,SYI 2.5、5、10、20、40 mg·kg組,每組10 ~11 只。給藥組于冠狀動脈左前降支穿線后即刻尾靜脈注射相應(yīng)濃度藥物一次,假手術(shù)組和模型組同法給予生理鹽水。大鼠稱重后腹腔注射10%水合氯醛(3.5 mg·kg)麻醉,仰臥位固定,氣管插管,連接呼吸機進行人工輔助呼吸,并連接心電圖,剪開胸部皮膚、肌肉,在第四肋間,打開胸腔,暴露心臟,用6-0 手術(shù)線,在主動脈圓錐與左心耳交界處下1 mm 處(冠狀動脈左前降支)穿線結(jié)扎,假手術(shù)組僅穿線不結(jié)扎。以心電圖QRS 波幅加大、ST 段抬高或降低,T 波高聳或倒置作為缺血是否成功的判斷標準。結(jié)扎45 min 后,剪開結(jié)扎線,實現(xiàn)再灌注,再灌注120 min 后,采集血液及心肌組織樣本進行檢測。
2.2.2 Langendorff 離體大鼠心臟灌流模型將K-H 液倒入至Langendorff 離體灌流裝置中,打開智能恒溫水油槽,使K-H 液溫度穩(wěn)定在(37±0.5)℃,往K-H 液中持續(xù)充入混合氣體(95%O,5%CO),使K-H 液呈氧飽和狀態(tài)。將大鼠隨機分為對照組,SYI 0.125、0.25、0.5、1、2 mg·L組,每組8 ~10 只。大鼠稱重后腹腔注射10%水合氯醛(3.5 mg·kg)麻醉。打開胸腔,暴露心臟,左手拇指、食指和中指輕輕提起心臟,暴露心底血管,迅速將其剪斷,取出心臟立即放入4℃ K-H 液中。漂凈血液,剪去肺組織、食道等多余組織,留出長度約1 cm 左右的主動脈。將分離干凈的心臟迅速轉(zhuǎn)移,進行主動脈插管,連接Langendorff 離體心臟灌流系統(tǒng)。在左心耳下剪一小口,將自制乳膠球囊經(jīng)左心耳置入左心室內(nèi),固定球囊。球囊與壓力換能器相連,可通過多道生理信號采集處理系統(tǒng)監(jiān)視并記錄左心室內(nèi)壓力的變化。對照組用K-H 液平穩(wěn)灌流60 min,給藥組先使用K-H 液灌流,在灌流30 min 后切換含SYI 的K-H 液灌流30 min。
再灌注結(jié)束后,取下在體心肌I/R 模型大鼠心臟,用生理鹽水清洗干凈,置-20 ℃冰箱冷凍10 min,將心臟左心耳以下部分均勻切成5 片,每片厚度約為1 mm,放入1% TTC 溶液中,于37 ℃下染色30 min,正常心肌呈深紅色,缺血心肌呈蒼白色,再將染好的心臟薄片放入4%多聚甲醛中固定,24 h 后掃描拍照,使用Image J 軟件測量每片心肌面積及梗死區(qū)面積,計算心肌梗死區(qū)面積占心肌總面積的百分比。
α
(TNF-α
)測定試劑盒說明書進行操作,檢測血清中CK、TNF-α
的含量。所有心功能指標由MP36 型四道生理信號記錄儀測定采集,使用AcqKnowledge 4.4 軟件分析心功能指標左心室收縮壓(LVSP)、左心室舒張壓(LVEDP)并計算左心室發(fā)展壓(LVDP)(LVDP =LVSP-LVEDP)、左心室壓力最大升高速率(+dp/dt)和左心室壓力最大下降速率(-dp/dt),同時實時記錄冠脈流量(CF),在整個實驗過程中以記錄心臟插管灌流后第30 min時的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)作為最初的指標值,而后分別記錄給藥后固定時間點(給藥10、20、30 min)的相關(guān)指標值。計算給藥后各時間點數(shù)值相對于灌流30 min 時的數(shù)值的變化百分率。
取健康兔,禁食12 h,按4 mg·kg耳緣靜脈注射25%烏拉坦,分離頸主動脈取血,收集于預(yù)先加入了3.8%枸櫞酸鈉抗凝劑的離心管中(抗凝劑與全血的比例為1∶9),800 r·min離心10 min,取上層液即得富血小板血漿(PRP),剩下部分以3000 r·min離心10 min 取上層液即得貧血小板血漿(PPP),PRP 呈乳白色,PPP呈清亮透明的淡黃色。使用基于比濁法的血小板聚集儀測量血小板聚集率,整個測定控制在4 h內(nèi)完成,且PRP 不可低溫保存和過度振蕩。測定時以300 μL PPP 調(diào)零,以300 μL PRP 作空白對照。測試杯通道加入攪拌珠,將50 μL 不同質(zhì)量濃度SYI(10、20、30、40、50 mg·mL)與300 μL PRP 在37 ℃的測試杯內(nèi)孵育3 min,分別加入誘導(dǎo)劑 ADP(5 μmol·L)、AA(5 mg·mL)各10 μL 誘導(dǎo)血小板聚集,測試并記錄10 min 內(nèi)最大聚集率,計算抑制率。
血小板聚集抑制率(%)=(對照組血小板聚集率-給藥組血小板聚集率)/對照組血小板聚集率×100%。
取“2.6”項下中所得PPP,按APTT、TT、PT 試劑盒說明書操作,測定并記錄不同質(zhì)量濃度SYI(5、10、20、30、40 mg·mL)對APTT、TT、PT 的作用。
P
<0.05 表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義,數(shù)據(jù)以x
±s
形式表示。P
<0.01);而SYI 各劑量組心肌梗死面積均小于模型組(P
<0.01),說明各給藥組均能一定程度保護心臟組織。SYI 各劑量組之間的心肌梗死面積沒有顯著差異,但隨著給藥劑量增加,心肌梗死面積呈下降趨勢。結(jié)果見表1。表1 SYI 對心肌I/R 大鼠心肌梗死面積的影響
Tab 1 Effect of SYI on myocardial infarct size in myocardial I/R rats
注:與假手術(shù)組組比較, <0.01;與模型組比較, <0.01。
Note:Compared with the sham group, <0.01;compared with the model group, <0.01.
組別劑量/(mg·kg-1) 樣本數(shù)心肌梗死面積/%假手術(shù)組-10 0.00±0.00模型組-1125.31±7.15△△SYI 組40 11 7.30±3.78**20 11 9.60±6.64**101110.50±4.66**5 1012.72±7.29**2.5 1013.89±6.69**
α
含量明顯升高(P
<0.01)。與模型組比較,SYI 5、10、20、40 mg·kg組血清中CK、TNF-α
含量明顯降低(P
<0.05)。SYI 各劑量組之間CK、TNF-α
含量沒有顯著差異,但隨著給藥劑量增加,CK、TNF-α
呈下降趨勢。結(jié)果見表2。表2 SYI 對心肌I/R 大鼠血清CK、TNF- 含量的影響
Tab 2 Effect of SYI on serum CK and TNF- content in myocardial I/R rats
注:與假手術(shù)組比較, <0.01;與模型組比較, <0.05。
Note:Compared with the sham group, <0.01;compared with the model group, <0.05.
TNF-α/(ng·L-1)假手術(shù)組-100.77±0.25103.3±35.2模型組-111.56±0.69△△199.6±61.4△△SYI 組40111.04±0.33*136.7±43.9*20111.06±0.21*151.3±24.1*10111.09±0.60*142.7±64.0*組別劑量/(mg·kg-1)樣本數(shù)CK/(U·mL-1)5101.12±0.37*155.7±42.6*2.5101.20±0.48155.1±51.1
3.3.1 SYI 對離體大鼠心臟CF 變化率的影響對照組大鼠心臟CF 相對穩(wěn)定,而SYI 0.25 ~1 mg·L組在不同的時間段可增加CF,其中0.25 mg·L組效果更好, 而0.125 mg·L和2 mg·L組CF 增加幅度較小。結(jié)果見表3。
表3 SYI 對離體大鼠心臟CF 變化率的影響
Tab 3 Effect of SYI on change rate of CF in isolated rat heart
注:與對照組比較, <0.05, <0.01。
Note:Compared with the control group, <0.05, <0.01.
組別劑量/(mg·L-1)樣本數(shù)CF 變化率/%~10 min~20 min~30 min對照組-10 1.29±6.78 1.40±7.38-0.10±6.91 SYI 組0.125 8 2.28±6.09 4.36±4.62 8.22±4.69 0.251010.35±10.00*12.04±8.88** 14.00±8.75**0.510 4.55±6.73 9.69±7.77* 14.07±8.03**1 10 6.72±8.09 9.05±10.61 10.97±15.38*2 10 3.02±6.14 3.36±8.42 3.71±8.69
3.3.2 SYI 對離體大鼠心臟LVDP 變化率的影響
對照組離體大鼠心臟LVDP 隨灌流時間的延長緩慢下降,灌流至60 min(SYI 灌流30 min)時LVDP 降低約8.28%。SYI 0.125 mg·L組對離體大鼠心臟LVDP 影響與對照組相似;而SYI 0.25 ~1 mg·L在給藥后不同時間點均可減緩離體大鼠心臟LVDP 的減低,其中1 mg·L組效果較好,可使LVDP 增加7.63%~9.36%;SYI 2 mg·L組對LVDP 有抑制作用。結(jié)果見表4。
表4 SYI 對離體大鼠心臟LVDP 變化率的影響
Tab 4 Effect of SYI on change rate of LVDP in isolated rat heart
注:與對照組比較, <0.05, <0.001。
Note:Compared with the control group, <0.05, <0.001.
組別劑量/(mg·L-1)樣本數(shù)LVDP 變化率/%10 min20 min30 min對照組-10-3.64±3.11 -6.13±3.44 -8.28±4.66 SYI 組0.125 8-5.28±4.00 -8.18±3.39 -8.42±5.17 0.25 10-2.07±5.85 -3.89±5.15 -4.28±6.32 0.5 10-0.06±4.44 -1.07±6.73 -3.27±7.20 1 10 7.63±9.15*** 8.62±8.54*** 9.36±9.87***2 10-9.99±5.81*-11.61±7.45-12.76±6.72
3.3.3 SYI 對離體大鼠心臟+dp/dt變化率的影響 對照組離體大鼠心臟+dp/dt隨灌流時間的延長緩慢下降,灌流至60 min 時(SYI 灌流30 min)+dp/dt降低約2.73%。而SYI 0.125 ~1 mg·L組可隨給藥時間延長不同程度地增加離體大鼠心臟+dp/dt值,其中1 mg·L組效果最好,可使+dp/dt增加9%~14.1%;SYI 2 mg·L組則隨給藥時間延長不同程度降低離體大鼠心臟+dp/dt值。結(jié)果見表5。
3.3.4 SYI 對離體大鼠心臟-dp/dt變化率的影響 對照組離體大鼠心臟-dp/dt隨灌流時間的延長緩慢下降,灌流至60 min(SYI 灌流30 min)時降低約7.74%。而SYI 0.125 ~1 mg·L組可隨給藥時間延長不同程度地增加離體大鼠心臟-dp/dt值,其中1 mg·L組效果最好,可使-dp/dt增加12.13%~14.95%;而2 mg·L組則隨給藥時間延長可不同程度地促進離體大鼠心臟-dp/dt值的降低。結(jié)果見表5。
表5 SYI 對離體大鼠心臟+dp/dt 及-dp/dt 變化率的影響
Tab 5 Effect of SYI on change rate of +dp/dt and -dp/dt in isolated rat heart
注:與對照組比較, <0.05, <0.01, <0.001。
Note:Compared with the control group, <0.05, <0.01, <0.001.
組別劑量/(mg·L-1)樣本數(shù)+dp/dtmax 變化率/%-dp/dtmax 變化率/%10 min20 min30 min10 min20 min30 min對照組-10-0.31±1.45 -1.27±3.06 -2.73±5.80 0.23±3.63 -3.41±2.98 -7.74±4.08 SYI 組0.125 8 0.88±3.31 1.46±3.32 3.40±4.04 0.11±4.51 -0.90±4.91 -1.77±5.32 0.25 10 3.64±7.75 2.94±6.25 3.51±5.58* 3.04±10.14 -0.05±7.57 -1.91±8.06 0.5 10 5.04±4.99 6.54±7.33** 7.02±7.61** 6.86±8.53 6.40±11.71* 3.80±11.93**1 10 9.00±7.23** 12.03±7.15*** 14.10±7.39*** 12.13±11.43** 14.35±11.44*** 14.95±13.77***2 10-5.11±5.48 -6.51±5.43* -6.21±4.87 -8.84±7.96*-11.19±5.96*-13.33±5.80
P
<0.001),且隨著質(zhì)量濃度的增加,SYI對血小板聚集的抑制率也增加,呈現(xiàn)出量效關(guān)系。結(jié)果見表6。表6 SYI 對ADP 和AA 誘導(dǎo)的血小板聚集作用
Tab 6 Effect of SYI on ADP and AA induced platelet aggregation
注:與對照組相比, <0.001。
Note:Compared with the control group, <0.001.
組別AA 誘導(dǎo)的血小板聚集10 min 內(nèi)最大聚集率/%ADP 誘導(dǎo)的血小板聚集抑制率/%對照組38.7±3.2-49.7±1.4-SYI 10 mg·mL-1 組 35.9±2.7 7.147.6±2.4 4.1 SYI 20 mg·mL-1 組 32.7±1.3***15.544.6±2.7*** 10.3 SYI 30 mg·mL-1 組 30.1±1.5***22.338.7±1.6*** 22.1 SYI 40 mg·mL-1 組 27.7±1.3***28.433.7±1.5*** 32.3 SYI 50 mg·mL-1 組 24.8±2.0***35.926.1±2.9*** 47.5抑制率/%10 min 內(nèi)最大聚集率/%
P
<0.001);在10~40 mg·mL范圍內(nèi)可顯著延長TT(P
<0.05,P
<0.001);在20 ~40 mg·mL范圍內(nèi)可顯著延長PT(P
<0.001),且隨著質(zhì)量濃度的增加,APTT、TT、PT 也相應(yīng)增加,呈現(xiàn)出量效關(guān)系。結(jié)果見表7。表7 SYI 對APTT、TT、PT 的作用
Tab 7 Effect of SYI on APTT,TT,and PT
注:與對照組相比, <0.05, <0.001。
Note:Compared with the control group, <0.05, <0.001.
組別APTT/sTT/sPT/s對照組 33.2±0.915.1±0.815.7±0.6 SYI 5 mg·mL-1 組 37.9±1.0*** 16.4±1.215.9±0.2 SYI 10 mg·mL-1 組 45.4±0.5*** 18.9±1.0*16.0±0.4 SYI 20 mg·mL-1 組 67.8±2.2*** 25.6±1.3***17.6±0.3***SYI 30 mg·mL-1 組 110.4±5.6*** 34.5±3.1***19.7±0.4***SYI 40 mg·mL-1 組 231.9±8.5*** 55.3±4.3***22.5±0.5***
心肌I/R 損傷是導(dǎo)致心臟手術(shù)或心肌梗死后發(fā)病率和病死率升高的主要原因。心肌I/R 損傷涉及的病理因素包括氧化損傷、能量代謝障礙、Ca超載、線粒體損傷、炎癥反應(yīng)及細胞凋亡等。尋找可以預(yù)防或改善心肌I/R 損傷的療法和藥物對CVDs 的臨床預(yù)后具有重要意義。
目前SYI 對心肌I/R 損傷的作用尚不清楚。因此本研究使用大鼠體內(nèi)心肌I/R 模型來評估SYI 的作用。CK 主要存在于心肌中,在心肌損傷早期會大量滲漏到血液中,是臨床上診斷心肌梗死的主要指標,具有較高的靈敏度和特異性。本次研究結(jié)果可見心肌I/R 模型大鼠血清中CK 明顯增高,提示I/R 對心肌細胞已造成不可逆損傷,與心肌梗死面積的結(jié)果相吻合。SYI可劑量依賴性地減少I/R 誘導(dǎo)的大鼠心肌梗死,顯示出對I/R 大鼠心肌的保護作用。在再灌注階段,隨著缺血區(qū)域血流的恢復(fù),大量的氧自由基會對血管內(nèi)皮細胞及心肌細胞造成氧化應(yīng)激損傷,使TNF-α
等炎癥因子大量產(chǎn)生且釋放到心肌組織中,引起炎癥反應(yīng),進一步加重心肌組織損傷。SYI 各劑量可不同程度地減少 I/R 模型大鼠血清中TNF-α
含量升高,提示SYI 可能通過減少炎性因子水平,抑制炎癥反應(yīng)來減輕心肌I/R損傷。離體心臟灌流模型可使研究者在排除神經(jīng)、體液的干擾下研究心臟的收縮功能和冠狀動脈特性,從而觀察藥物對心臟的直接作用。為進一步觀察SYI 對缺血狀態(tài)下心臟的直接作用,本研究采用Langendorff 離體心臟灌流技術(shù),觀察SYI 對離體心臟心功能的作用及量效關(guān)系。LVDP和+dp/dt可反映心肌收縮功能,兩者增加則表明心肌收縮能力增強;-dp/dt反映心肌舒張功能,其絕對值增大表明心肌舒張功能和順應(yīng)性更好。CF 可用來反映血管擴張和收縮程度。研究結(jié)果表明,SYI 可以改善CF、LVDP、±dp/dt等多個心功能指標,且各個指標的改善程度與其對藥物的敏感性和耐受性有關(guān),低劑量SYI 對CF 效果更好,而高劑量SYI 對左心室收縮功能更好,并且具有劑量依賴性;但SYI 為2 mg·L時對心臟功能顯示抑制作用,除CF 外,各個指標均呈現(xiàn)出下降趨勢,提升SYI 改善心肌收縮的治療窗口較窄。SYI 對CF 的作用提示SYI能夠擴張冠狀動脈從而增加心輸出量,改善組織血流灌注。心肌梗死后左心室異常相關(guān)的收縮和舒張功能障礙是影響患者死亡率的決定性因素,維持左心室收縮舒張功能對給缺血心肌提供足夠的血液和改善心臟損傷至關(guān)重要。SYI 可增加大鼠離體心臟左心室的收縮能力和CF,因此推測SYI 改善在體心肌I/R 損傷的作用機制除了抑制炎癥反應(yīng)減少細胞凋亡外,還可能與改善心臟收縮和舒張功能,擴張血管從而增加心肌供血有關(guān),但具體的作用機制還需在體內(nèi)心肌I/R 模型中進行驗證。
血栓形成可以造成血管閉塞、組織缺血,從而引起許多病變。大多數(shù)CVDs 都與血栓形成有關(guān),若供應(yīng)心臟血流的動脈血栓形成,會導(dǎo)致缺血性心臟病發(fā)生。血小板聚集是血栓形成的關(guān)鍵因素,血管受損及一些活化誘導(dǎo)劑(如血小板活化因子、ADP、AA 等)均能引起血小板的活化從而誘導(dǎo)血小板聚集。因此本研究采用ADP、AA 體外誘導(dǎo)家兔血小板聚集來觀察SYI是否具有抗血小板聚集作用。研究結(jié)果表明,不同質(zhì)量濃度SYI 可抑制ADP、AA 誘導(dǎo)的家兔血小板聚集,表明SYI 可阻斷ADP 和AA 途徑抑制血小板活化,對血栓形成具有抑制作用。預(yù)防血栓形成的另一個關(guān)鍵過程是抑制血液凝固。血液凝固主要分為三個階段,分別是凝血酶原激活物形成、凝血酶形成和纖維蛋白形成。其中第一階段凝血酶原激活物形成可分為內(nèi)源性和外源性兩條途徑。APTT 和PT 分別是內(nèi)源凝血系統(tǒng)和外源凝血系統(tǒng)較為敏感的篩選指標。本次研究發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)量濃度SYI 可顯著延長APTT 和PT,表明SYI 對內(nèi)源性和外源性凝血系統(tǒng)均有抑制作用。TT 為血漿凝血酶時間,主要反映纖維蛋白酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白的時間,纖維蛋白原含量是TT 的主要影響因子。SYI 可顯著延長TT,推測SYI 可通過降低纖維蛋白原含量來起到抗凝血作用。以上研究結(jié)果提示SYI 可能通過抑制血小板聚集和抗凝血抑制血栓的形成。
SYI 在抗心肌缺血損傷、改善心功能和抗凝血等心血管相關(guān)作用方面表現(xiàn)出藥理活性,量效關(guān)系好,這可為SYI 臨床治療冠心病、心力衰竭、血管閉塞等CVDs 提供理論依據(jù)和用藥參考。但SYI 抗心肌缺血損傷、抗凝血等具體的作用機制還有待進一步研究。