铁皮石斛水提物对糖尿病性心肌病保护作用及其机制的初步研究

发布时间：2020-03-19 03:05

【摘要】：糖尿病性心肌病(Diabetic Cardiomyopathy)是一种由高血糖诱发的心血管系统并发症,由Rubler等人在1972年首次提出,是导致糖尿病患者死亡的主要原因之一。糖尿病性心肌病的主要病理特征为:心肌组织间隙胶原沉积、心肌纤维化,心肌细胞内出现炎症反应,脂质聚集以及心肌细胞坏死、凋亡等。研究表明,糖尿病性心肌病的发病机制可能主要与心肌组织氧化应激水平、心肌纤维化、心肌脂质聚集以及炎症反应有关。近年来,国内外学者对糖尿病性心肌病做了大量的研究,但其发病机制、早期诊断以及治疗措施仍然不是十分明确,主要的治疗策略还是以降血糖、调血脂等为主。铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)是兰科石斛属的一种名贵药材,在我国及亚太地区已有两千多年的药用历史。研究表明,铁皮石斛主要有降血糖、免疫调节、降血压、抗肿瘤等多种药理作用。多糖是铁皮石斛的主要成分,有文献报道,铁皮石斛多糖具有抑制炎症因子释放的作用,能够发挥强大的抗炎作用。但到目前为止,关于铁皮石斛对心血管系统是否具有保护作用还未见文献报道,我们实验室对铁皮石斛的前期研究发现,铁皮石斛能够明显减轻心肌缺血引起的损伤,改善心脏功能,对心脏具有很好的保护作用。因此,基于实验室的前期研究成果,本实验通过体内外实验探讨了铁皮石斛对糖尿病性心肌病的保护作用及初步的作用机制。首先,对铁皮石斛水提物中多糖含量、单糖种类及含量进行分析,结果显示,铁皮石斛水提物中主要成分是石斛多糖,其含量为72.10%;而多糖中则主要包含甘露糖和葡萄糖两种单糖,两种单糖的含量分别为19.51%和14.03%。在体外细胞实验中,选用H9c2细胞,分别采用含有50 mM葡萄糖的高糖培养基和1μg/mL的脂多糖(LPS)诱导氧化应激和炎症反应细胞模型,研究铁皮石斛水提物对高糖和LPS诱导的心肌细胞氧化应激损伤及炎症反应的作用。取对数生长期的心肌细胞,分为5个组:空白对照组、铁皮石斛水提物预处理组(100μg/mL、200μg/m L、400μg/m L)和模型组。在高糖诱导心肌细胞氧化应激损伤的实验中,预先给予铁皮石斛水提物对细胞进行处理可以明显提高高糖刺激下的心肌细胞的存活率(P0.01),降低细胞内乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)的含量,增加细胞内总超氧化物歧化酶(T-SOD)的活力(P0.01),并具有剂量依赖性;用DCFH-DA探针对细胞内活性氧(ROS)的含量进行检测,结果表明,与高糖模型组相比,用铁皮石斛水提物对细胞预处理能明显抑制细胞内ROS的产生。在LPS诱导细胞炎症反应的实验中,铁皮石斛水提物对细胞进行预处理能明显提高脂多糖刺激下心肌细胞的存活率(P0.01);用DCFH-DA探针检测细胞内ROS的含量,结果显示铁皮石斛水提物预处理组中ROS的产生受到了明显的抑制;吖啶橙染色结果表明铁皮石斛水提物还具有抑制心肌细胞凋亡的作用;此外,实验中还通过蛋白免疫印迹法对炎症相关蛋白:核因子-κB(NF-κB)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)的表达进行的测定,结果表明铁皮石斛水提物能够显著下调炎症相关蛋白的表达(P0.01)。在体内实验中,采用50 mg/kg剂量的链脲佐菌素(STZ)连续腹腔注射5天制备小鼠糖尿病模型。注射第5天完毕,72 h后尾静脉取血,测空腹血糖值,血糖值≥11.1 mmol/L视为造模成功。糖尿病模型制备成功后,在第四周左右开始出现心肌损伤,在第八周心肌损伤达到顶点。实验动物共分为5组,未注射STZ的设为空白对照组,造模成功的小鼠随机均匀的分成四组:铁皮石斛水提物低剂量组(75 mg/kg)、铁皮石斛水提物中剂量组(150 mg/kg)、铁皮石斛水提物高剂量组(300 mg/kg)以及模型组(STZ组),每组7-10只小鼠,小鼠连续灌胃8周,给药结束后,小鼠眼球取血,摘取心脏。结果表明,与空白组相比,模型组小鼠血清中肌酸激酶(CK)、LDH明显升高(P0.01),而给予铁皮石斛水提物后,小鼠心脏体重比、体重明显增加,血清中CK、LDH、总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)含量明显下降,血清中MDA的水平也有明显的下降,T-SOD活力明显升高(P0.01);心脏HE染色结果表明在给予铁皮石斛水提物后,小鼠心肌组织的损伤得到明显的改善,心肌细胞排列较为整齐,空泡样病变减少,未见明显的炎性细胞浸润;油红氧和天狼星红染色结果表明铁皮石斛水提物能够明显减少心肌组织脂质聚集以及胶原在组织间隙的沉积;此外用蛋白免疫印迹法对纤维化相关蛋白:生长转化因子-β(TGF-β)、Ⅰ型胶原(Collegan-1)、纤维连接蛋白(Fibronectin)及炎症反应相关蛋白:NF-κB、TNF-α、IL-1β的表达进行分析,结果表明铁皮石斛水提物能够通过下调纤维化和炎症反应相关蛋白的表达来发挥抗纤维化及抗炎症作用(P0.01),抑制心肌纤维化和心肌炎症反应,从而发挥心肌保护作用。体内体外实验结果表明,铁皮石斛水提物在体内外均具有心血管系统保护作用,能够显著改善糖尿病对心肌造成的损伤。其作用机制可能是与抑制氧化应激反应、下调炎症细胞因子减轻炎症反应、抑制心肌细胞凋亡以及减少心肌细胞纤维化有关。本研究首次表明铁皮石斛水提物具有改善糖尿病性心肌病,保护心血管系统的作用,可以作为糖尿病性心肌病治疗或辅助治疗的候选药物。当然,我们目前的研究还非常有限,铁皮石斛对心血管系统保护作用的机制还需要更深入的研究。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R285.5

【参考文献】