基于代谢组学的瓜蒌—薤白药对治疗慢性心肌缺血的机理研究

发布时间：2020-06-05 05:08

【摘要】：目的:通过异丙肾上腺素(Isoprenaline,ISO)诱导的慢性心肌缺血大鼠模型,利用核磁共振技术(~1H NMR)代谢组学的方法研究瓜蒌-薤白药对以及瓜蒌、薤白单用对慢性心肌缺血大鼠的治疗作用,寻找潜在的生物标志物及相关的代谢通路,探讨瓜蒌-薤白药对治疗慢性心肌缺血的作用机制。方法:将30只SD雄性大鼠随机分成5组:瓜蒌组、薤白组、瓜蒌-薤白组、模型组、正常组,每组6只。采用小剂量长时间给予大鼠ISO造成慢性心肌缺血模型,瓜蒌组、薤白组、瓜蒌-薤白组和模型组分别连续腹腔注射6天ISO 0.04 mg/kg制造慢性心肌缺血模型,正常组腹腔注射生理盐水0.04 mg/kg。造模完成后,分别记录各组大鼠心电图以及ST段电压变化情况。瓜蒌组、薤白组、瓜蒌-薤白组分别给与相应中药煎液,模型组和正常组给与生理盐水,连续灌胃14天后,取大鼠血液和心脏组织,进行心脏组织病理学光镜观察,通过~1H NMR技术检测大鼠血清和心脏中代谢物,筛选出潜在的生物标志物,根据生物标志物寻找相关通路,代谢物的含量变化反应代谢通路的调节作用。结果:(1)造模后,可以看到模型组以及各给药组心电图的波动非常明显,ST段电压明显抬高,提示造模成功。(2)将大鼠心脏进行HE染色后在光学显微镜下观察,结果显示正常组细胞结构都比较清晰,肌纤维排列整齐,模型组细胞结构模糊,排列紊乱,有大量的炎细胞浸润,且细胞内可见大量空泡,细胞排列紧密,可见明显水肿情况。给药后各组细胞水肿和炎症情况均有一定改善,但是瓜蒌-薤白组较其它组细胞结构更加清晰,心肌纤维排列整齐,与正常组非常接近,与模型组相比有较大差异,说明瓜蒌-薤白药对较单用效果更好。(3)根据~1H NMR谱图,结合文献和相应的谱库,在心脏组织中发现了7种潜在的生物标志物:肌氨酸,肌苷,肌苷酸,甘油,葡萄糖,二磷酸腺苷,三磷酸腺苷。对其代谢通路的分析发现,慢性心肌缺血大鼠在心脏中主要影响的代谢通路有:嘌呤代谢和半乳糖代谢。而瓜蒌-薤白组通过下调肌苷的含量和上调三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、磷酸腺苷、次黄嘌呤核苷酸的含量,从而调节嘌呤代谢通路来达到治疗慢性心肌缺血的目的,效果非常显著(P0.01)。(4)对大鼠血清的数据处理分析,共发现了8种潜在的生物标志物:缬氨酸、酪氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、3-羟基丁酸。对其代谢通路的分析发现,慢性心肌缺血大鼠在血液中主要影响的代谢通路有:氨酰tRNA生物合成,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,苯丙氨酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢。而瓜蒌-薤白组通过上调酮异已酸、3-羟基丁酸、谷氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、琥珀酸、牛磺酸、缬氨酸的含量,从而通过调节缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸降解,丙氨酸,天门冬氨酸和谷氨酸代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,D-谷氨酰胺和D-谷氨酰胺代谢代谢通路来达到治疗慢性心肌缺血的目的,效果显著(P0.05)。结论:瓜蒌-薤白药对及其单味药对慢性心肌缺血大鼠均有治疗作用,与单味药相比,瓜蒌-薤白药对的治疗作用更明显。瓜蒌-薤白药对在治疗慢性心肌缺血大鼠过程中,大鼠体内发生了许多代谢通路的变化。瓜蒌-薤白药对主要通过调节嘌呤代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸降解,丙氨酸,天门冬氨酸和谷氨酸代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,D-谷氨酰胺和D-谷氨酰胺代谢等代谢通路达到治疗慢性心肌缺血的目的。
【图文】：

心脏,聚类,模型解释,模型识别

图 1.1 正常组大鼠心电图图 1.2 模型组大鼠心电图心脏 PCA 得分图如图 1.3 所示，可以看出模型组和正常组聚类趋明显，模型组和正常组均在 95%的置信区间内，未出现异常点，模型解释率 PC1 为 12.8%，PC2 的解释率为 70.9%。进一步运用 PLS-DA模型识别模式，如图 1.3 所示，心脏 PLS-DA 得分图及 3D PLS-DA图表明 PLS-DA 都能很好地区分模型组和正常组，，两组聚类趋势明 PLS-DA 模型 CV 结果 R2 和 Q2 分别为 0.9985 和 0.8739，各值均大5，表示模型建立的准确度高，稳定性好，预测能力高，过拟合风险

心脏,聚类,模型解释,模型识别

图 1.2 模型组大鼠心电图心脏 PCA 得分图如图 1.3 所示，可以看出模型组和正常组聚类趋明显，模型组和正常组均在 95%的置信区间内，未出现异常点，模型解释率 PC1 为 12.8%，PC2 的解释率为 70.9%。进一步运用 PLS-DA模型识别模式，如图 1.3 所示，心脏 PLS-DA 得分图及 3D PLS-DA图表明 PLS-DA 都能很好地区分模型组和正常组，两组聚类趋势明 PLS-DA 模型 CV 结果 R2 和 Q2 分别为 0.9985 和 0.8739，各值均大5，表示模型建立的准确度高，稳定性好，预测能力高，过拟合风险
【学位授予单位】：湖北中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R285.5

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