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芹菜素对心肌梗死模型大鼠心功能的保护作用及其可能机制研究

2025-03-13 77 上传者：管理员

摘要：目的探讨芹菜素对心肌梗死模型大鼠心功能的保护作用及其通过去乙酰化酶3/β-连环蛋白/过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)信号通路的潜在作用机制。方法选取40只健康成年雄性无特定病原体级SD大鼠完全随机分为假手术组、心肌梗死组、芹菜素组以及芹菜素+GW9662(一种PPARγ拮抗剂)组，每组10只。除假手术组外，其余各组均建立大鼠心肌梗死模型，而后心肌梗死组不给予其他干预，芹菜素组每日腹腔注射芹菜素5 mg/kg连续7 d,芹菜素+GW9662组在芹菜素组基础上每日腹腔注射GW9662 2 mg/kg连续7 d。比较各组心肌酶水平、心肌形态、炎症因子水平、心肌细胞凋亡率以及心肌组织中的去乙酰化酶3、β-连环蛋白和PPARγ的表达水平。结果去除死亡大鼠后，每组随机选出6只进行各项检测。心肌梗死组肌酸激酶同工酶及心肌肌钙蛋白I水平均明显高于假手术组(均P<0.001),而芹菜素组二者水平均明显低于心肌梗死组[(41±6)U/L比(118±14)U/L、(4.6±1.8)ng/L比(14.2±2.2)ng/L](均P<0.001),芹菜素+GW9662组二者水平均显著高于芹菜素组(均P<0.01)。芹菜素组细胞形态和排列较心肌梗死组恢复，横纹较清晰，细胞坏死减少。芹菜素组白细胞介素1β、白细胞介素6水平均明显低于心肌梗死组(均P<0.01),而芹菜素+GW9662组二者水平均显著高于芹菜素组(均P<0.05)。假手术组、心肌梗死组、芹菜素组、芹菜素+GW9662组心肌细胞凋亡率分别为2.95%、38.78%、12.56%、22.33%。芹菜素组心肌组织中去乙酰化酶3及PPARγ蛋白水平均显著高于心肌梗死组，β-连环蛋白水平低于心肌梗死组(均P<0.001);芹菜素+GW9662组中去乙酰化酶3及PPARγ蛋白水平均显著低于芹菜素组(P<0.05或P<0.01),β-连环蛋白水平高于芹菜素组(P<0.05)。结论芹菜素通过激活去乙酰化酶3/β-连环蛋白/PPARγ信号通路，显著改善心肌梗死后的心功能，并减少心肌细胞凋亡，其保护心脏的机制可能涉及调节这一信号通路。PPARγ的激活对芹菜素的心脏保护效果至关重要。

关键词：
信号通路
心肌梗死
心脏病
芹菜素
过氧化物酶体增殖物激活受体γ
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近年来,心脏病尤其是心肌梗死已成为全球范围内重要的健康问题,对个人健康和社会经济造成了严重影响｡研究显示,心肌梗死后的炎症反应是心肌损伤和修复过程中的关键环节,过度的炎症反应会加剧心肌损伤,妨碍修复进程,进而影响患者的预后[1]｡芹菜素是一种广泛存在于自然界中的黄酮类化合物,研究表明其具有多种生物学活性,包括抗炎､抗氧化和抗肿瘤等[2]｡在心血管疾病领域,芹菜素显示出对心脏有保护作用,能减轻心肌细胞的损伤[3]｡过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)是一类核受体,调控多种基因的表达,影响细胞的炎症反应､代谢和存活｡在心肌梗死模型中,PPARγ的激活被证明能减轻心脏损伤,促进心脏修复[4]｡尽管已有研究表明芹菜素和PPARγ均在心肌梗死的保护中发挥作用,但二者相互作用的机制以及如何通过去乙酰化酶3/β连环蛋白信号通路发挥作用尚未明确｡本研究将探讨芹菜素对PPARγ的调控作用以及其在梗死心肌保护中的机制,以期为心血管疾病治疗提供新的药物治疗策略参考｡

1、材料与方法

1.1实验材料40只健康成年雄性无特定病原体级SD大鼠购自山东朋悦实验动物繁育有限公司[合格证号:SCXK(鲁)20190003],体重236~287g,本动物实验研究遵循动物实验伦理要求,经山东省潍坊市人民医院伦理委员会批准(2022SDL432)｡芹菜素购自北京索莱宝科技有限公司;PPARγ抑制剂GW9662由美国CellSignaling公司生产;白细胞介素1β(IL1β)､IL6､肌酸激酶同工酶(CKMB)检测试剂盒及心肌肌钙蛋白I(cTnI)检测试剂盒购自江苏碧云天公司;去乙酰化酶3､β连环蛋白､PPARγ一抗购自美国Abcam公司;羊抗免二抗免疫球蛋白G､3,3四盐酸二氨基联苯胺显色试剂盒购自北京中杉金桥公司｡末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP原位切口末端标记(TUNEL)法凋亡检测试剂盒购自德国Roc公司｡

1.2实验方法

1.2.1动物处理及分组将40只大鼠完全随机分为假手术组､心肌梗死组､芹菜素组和芹菜素+GW9662组,每组10只｡除假手术组外其余各组均建立心肌梗死动物模型｡取大鼠以10%水合氯醛03ml/kg腹腔内注射麻醉,气管插管,呼吸机机械通气,呼吸机人工呼吸,开胸暴露心脏,于冠状动脉前降支中段以无损缝合线穿入冠状动脉下,建立假手术组,带硅胶管结扎建立心肌梗死模型｡观察心肌颜色和心电图表现,当出现心肌发白,心电图ST段弓背抬高､T波高耸,提示模型制备成功,本研究动物模型均制备成功｡术后心肌梗死组不给予其他干预｡术后24h芹菜素组腹腔注射芹菜素5mg/kg,1次/d,连续7d;芹菜素+GW9662组在腹腔注射芹菜素基础上,每日腹腔注射PPARγ抑制剂GW96622mg/kg,连续7d｡实验结束后采集大鼠静脉血以及心脏组织｡

1.2.2组织形态学观察各组给予相应干预7d后,以戊巴比妥钠50mg/kg腹腔注射给药进行腹腔注射麻醉,深度麻醉后,手动脱臼颈椎处死大鼠后取心肌组织,使用苏木精伊红染色心肌组织,按照试剂盒说明书步骤进行操作｡镜下观察各组大鼠心肌组织学情况｡

1.2.3心肌酶指标和炎症因子检测采用心尖穿刺法取大鼠心尖血,静置20min后,以3000r/min(离心半径10cm)离心30min后取上清液,使用酶标仪､酶联免疫吸附试验试剂盒分别检测血清样本中IL1β､IL6､CKMB及cTnI水平｡所有操作均严格遵照试剂盒说明书进行｡

1.2.4TUNEL法检测心肌凋亡情况各组大鼠取血后解剖心脏,4%多聚甲醛固定组织24h后,将组织脱水､包埋､切片及梯度水化制作病理切片,严格按照TUNEL法说明书操作,在显微镜下观察并拍摄,计算阳性染色细胞数占总细胞数的比例,计算心肌细胞凋亡率｡

1.2.5蛋白质印迹法检测蛋白表达取适量心肌,剪成组织块制成匀浆,加入放射免疫沉淀试验裂解液(1ml/mg),4℃下匀浆10min后离心,加入2×缓冲液后煮沸5min｡上样后进行电泳(30mA)分离蛋白质后以聚偏氟乙烯膜转膜,将脱脂牛奶封闭后的膜分别置于一抗中,分别为兔源去乙酰化酶3抗体(1∶400)､β连环蛋白抗体(1∶600)､PPARγ抗体(1∶500)及甘油醛3磷酸脱氢酶(1∶200),4℃孵育过夜,辣根过氧化酶标记二抗孵育后漂洗,加入电致化学发光剂｡化学发光分析仪拍照后用ImageJ软件进行半定量分析｡

1.3统计学方法采用SPSS200统计软件进行数据分析｡计量资料以x珋±s表示,两样本间比较采用t检验,多样本间比较采用单因素方差分析检验,事后两两比较采用LSD法｡P<005为差异有统计学意义｡

2、结果

2.1各组心肌酶水平比较假手术组､心肌梗死组､芹菜素组及芹菜素+GW9662组分别死亡大鼠0､2､3和2只,每组随机选出6只进行各项检测｡心肌梗死组CKMB及cTnI水平均明显高于假手术组(均P<0001),而芹菜素组CKMB及cTnI均明显低于心肌梗死组(均P<0001)｡芹菜素+GW9662组CKMB及cTnI均显著高于芹菜素组(均P<001)｡见表1｡

表1各组大鼠心肌酶水平比较(x珋±s)

2.2各组心肌形态比较假手术组心肌细胞形态正常,肌纤维束排列正常｡心肌梗死组心肌细胞排列紊乱,少量断裂｡芹菜素组细胞形态和排列较心肌梗死组恢复,横纹较清晰,细胞坏死减少｡芹菜素+GW9662组心肌横纹不清晰,肌纤维排列,肌纤维间隙增宽｡见图1｡

图1各组大鼠心肌形态学比较(苏木精伊红染色×20)

2.3各组炎症因子水平比较心肌梗死组IL1β､IL6水平均显著高于假手术组(均P<005),芹菜素组二者水平均明显低于心肌梗死组(均P<001),而芹菜素+GW9662组二者水平均显著高于芹菜素组(均P<005)｡见表2｡

表2各组大鼠炎症因子水平比较(ng/L,x珋±s)

2.4各组心肌细胞凋亡情况比较TUNEL法检测假手术组､心肌梗死组､芹菜素组､芹菜素+GW9662组心肌细胞凋亡率分别为(30±06)%､(388±61)%､(126±31)%和(223±51)%｡心肌梗死组大鼠心肌细胞凋亡率显著高于假手术组(P<001),芹菜素组大鼠心肌细胞凋亡率显著低于心肌梗死组(P<001),芹菜素+GW9662组大鼠心肌细胞凋亡率显著高于芹菜素组(P<005)｡

2.5各组蛋白表达情况比较为进一步明确芹菜素是否可影响PPARγ相关信号通路,我们采用蛋白质印迹法检测了去乙酰化酶3/β连环蛋白/PPARγ通路蛋白表达情况,以甘油醛3磷酸脱氢酶作为内参蛋白,检测结果显示,以假手术组乙酰化酶3､β连环蛋白､PPARγ为100±000､10±00､100±000作比对,心肌梗死组三者分别为018±006､77±11､018±006,芹菜素组三者分别为076±018､29±07､076±018,芹菜素+GW9662组三者分别为048±009､51±11､048±009,三者多组间比较差异均有统计学意义(F=6598､6435､6628,均P<0001)｡心肌梗死组大鼠心肌组织中去乙酰化酶3及PPARγ蛋白水平均低于假手术组,β连环蛋白水平高于假手术组(均P<0001)｡芹菜素组心肌组织中去乙酰化酶3及PPARγ蛋白水平显著高于心肌梗死组,β连环蛋白水平低于心肌梗死组(均P<0001)｡芹菜素+GW9662组中去乙酰化酶3及PPARγ蛋白水平显著低于芹菜素组(P<005或P<001),β连环蛋白水平高于芹菜素组(P<005)｡

3、讨论

目前,心肌梗死及其引起的心肌损伤仍是心血管疾病治疗领域主要的挑战之一｡本研究着重探讨了芹菜素对大鼠梗死后心肌的影响,并尤其关注了其对去乙酰化酶3/β连环蛋白/PPARγ信号通路的潜在作用,结果表明,芹菜素能降低心肌损伤标志物(CKMB､cTnI)的表达水平,减轻心肌细胞凋亡,同时还显著减轻大鼠梗死后的心肌损伤｡更为重要的是,芹菜素处理能显著调节去乙酰化酶3/β连环蛋白/PPARγ通路｡

芹菜素是一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物,其可通过多种信号通路发挥心血管系统的保护作用,特别是其抗炎和抗氧化特性,这对于管理心血管疾病的重要风险因素至关重要[5]｡研究表明,芹菜素能够通过抑制核因子κB信号通路来发挥其抗炎作用,减轻心脏病变,芹菜素还可通过降低磷酸化的核因子κB抑制蛋白α水平和抑制核因子κB的核转位,从而减少心肌缺血/再灌注损伤中的心肌梗死面积和炎症反应[67]｡Thomas等[6]研究发现芹菜素可激活磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/腺苷酸活化蛋白激酶信号通路,增强心肌细胞的存活,减少细胞凋亡,降低氧化应激,从而保护心脏免受损伤｡此外,研究证实芹菜素通过调节Janus家族酪氨酸激酶2/信号转导和转录激活因子3信号通路发挥保护心脏的作用,具体表现为下调微小RNA15b的表达和上调Janus家族酪氨酸激酶2的活性,从而减轻心肌缺血/再灌注损伤和心肌细胞凋亡[8]｡芹菜素具备独特的亲脂性,这使其能在胃部的酸性环境中更好地被吸收,一旦被吸收,它展现出更强的抗氧化活性,具备显著的心血管保护作用[9]｡目前,尚少见芹菜素影响去乙酰化酶3/β连环蛋白/PPARγ通路及针对梗死心肌影响的研究｡本研究发现芹菜素能促进PPARγ的表达,进而表现出对梗死后心肌的保护作用｡当我们以PPARγ拮抗剂GW9662干预芹菜素的作用后,这种保护作用受到抑制,提示PPARγ的激活是芹菜素发挥作用的重要途径｡

PPARγ是核受体超家族的成员之一,主要在调节脂肪细胞的分化和葡萄糖稳态中发挥作用,其通过减少炎症介质的释放和增加内皮功能的调节,对动脉粥样硬化和心脏肥厚具有防治作用｡PPARγ还参与调节脂质和葡萄糖的代谢,研究显示激活PPARγ能改善胰岛素敏感性并减少炎症,这对预防和管理心脏病至关重要[10]｡在本研究中,给予GW9662后,芹菜素+GW9662组的炎症因子水平上升,这进一步证实了PPARγ在芹菜素介导的抗炎作用中的关键作用｡

去乙酰化酶3即线粒体脱乙酰酶Sirtuin3,是人体内一种重要的调节酶,主要在细胞的能量代谢､应对氧化应激和调节细胞死亡等方面发挥作用｡去乙酰化酶3通过影响心脏和血管系统中的多种生物学过程,与心血管疾病的发展密切相关｡研究表明,去乙酰化酶3能够通过减少心脏的氧化应激损伤和改善线粒体功能,从而保护心脏免受缺血性损伤[1112]｡目前,去乙酰化酶3和PPARγ在心血管系统中的直接相互作用尚未充分明确,但二者都能调节能量代谢和炎症反应,可能存在协同作用｡例如,去乙酰化酶3的激活可能通过影响代谢和抗炎路径间接增强PPARγ的作用,共同维护心血管健康[11,13]｡通常情况下,β连环蛋白信号的过度激活会导致PPARγ表达下调｡反过来,PPARγ可以抑制β连环蛋白信号,这种相互作用对心血管疾病的发展具有重要意义[14]｡研究表明去乙酰化酶3可与PPARγ和β连环蛋白相互作用,通过这些相互作用影响心血管健康[1516]｡本研究中,PPARγ被抑制后,去乙酰化酶3及β连环蛋白表达均受影响,进一步证实通路中的复杂网络机制和反馈效应｡此外,本研究揭示芹菜素通过上调去乙酰化酶3和PPARγ蛋白水平,下调β连环蛋白水平,从而发挥心脏保护作用｡这一发现与既往研究结果[13,17]相呼应｡

综上所述,本研究结果揭示了芹菜素通过去乙酰化酶3/β连环蛋白/PPARγ信号通路对梗死心肌的保护作用,为芹菜素在心血管疾病干预中的应用提供了科学依据,并揭示了其潜在的作用机制｡尽管这些初步发现具有重要的临床意义,但未来研究仍需探讨更多细节,特别是芹菜素如何精准调控去乙酰化酶3/β连环蛋白/PPARγ信号通路,以及这一调控对心肌细胞功能恢复的具体影响｡

参考文献:

[2]陈鑫栋,仲威龙,闫佩瑶,等.芹菜素通过PDK1/AKT信号通路抑制小鼠肝纤维化[J].中国药理学通报,2022,38(7):10101016.

[15]赵骏达,郭春凤,马俊旗.微小RNA1323p对妊娠期糖尿病患者胎盘线粒体功能和葡萄糖代谢的影响[J].中国医药,2019,14(12):18731877.

基金资助:山东省潍坊市卫生健康委员会科研项目(WFWSJK-2020-196)~~;

文章来源:苗艳霞,李艳,时宝林,等.芹菜素对心肌梗死模型大鼠心功能的保护作用及其可能机制研究[J].中国医药,2025,20(03):346-350.