论文部分内容阅读
目的:心肌尔康(Xin-Ji-Er-Kang,XJEK)是由人参,黄芪,苦参等14味中药组成的中药复方,临床可用于病毒性心肌炎和冠心病等疾病的治疗,课题组前期研究表明XJEK可以用于对抗小鼠心肌梗死造成的心肌缺血损伤,然而在临床上治疗缺血性心脏病的过程中,心肌缺血再灌注(Myocardial Ischemia-Reperfusion,MIR)损伤更为常见也更为严重,因此XJEK对MIR损伤的治疗潜力有待被研究。由于目前XJEK的组成成分和体内过程尚不清楚,限制了该方的应用和发展,因此本课题旨在研究XJEK对抗MIR损伤的物质基础和作用机制。方法:⑴利用四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱结合Xcalibur 4.1软件平台建立心肌尔康化学成分的快速分析方法;通过构建MIR小鼠模型,灌胃给药心肌尔康,结合化合物数据库信息,鉴定小鼠口服心肌尔康后血浆和心脏中的移行成分,同时通过液相色谱-三重四级杆质谱联用仪对血浆和心脏中这些关键成分进行定量分析。基于生物信息技术,探索XJEK关键药效成分与MIR疾病共同靶点,及潜在药-靶结合位点和方式。⑵动物实验采用60只雄性昆明小鼠,14只进行假手术,46只进行MIR手术(存活率60.8%),72h后将存活的小鼠随机分组(n=7):假手术组,假手术-XJEK组,MIR组,MIR-心肌尔康组,MIR-福辛普利组和MIR-苦参碱组,Sham组以及MIR组灌胃给予生理盐水,各给药组则采用规定剂量灌胃给药。利用药物进行6周治疗之后,观察上述6组小鼠的超声心动图,对心脏组织切片进行病理染色,比较各组心脏形态学之间的差异,并检测各组小鼠血清中心肌损伤标志物的差异,对各组小鼠的心脏进行称量,计算并比较心重指数(Heart weight/Body weight,HW/BW)的变化。蛋白印迹(Western Blot,WB)方法检测心肌组织中JAK2,p-JAK2,STAT3,p-STAT3,STAT1,p-STAT1,Bax,Bcl-2的表达情况。⑶细胞实验采用人源的心肌细胞(AC16),使用细胞缺氧复氧损伤模型,初期结合活细胞成像和CCK8实验确定造模时间以及药物的剂量。设定以下实验组:对照组(Control组),缺氧复氧组(Hypoxia/Reoxygenation,H/R),心肌尔康组,苦参碱组。复氧的同时给予相应剂量的含药培养基处理细胞,处理完毕后,CCK8检测细胞活力;WB检测JAK-STAT信号通路相关蛋白的表达;流式检测心肌细胞的凋亡水平;活细胞成像检测细胞的增殖和形态的变化情况。使用JAK2的抑制剂AG490或者下调JAK2表达来初步探讨心肌尔康抗MIR损伤的作用机制。结果:⑴采用四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱结合Xcalibur 4.1分析策略,对心肌尔康的化学成分进行了分析鉴定,共鉴定出52种单体成分,对每个化合物的单味药来源进行归类,其中5种来自人参,4种来自玉竹,6种来自丹参,3种来自当归,3种来自甘草,3种来自栝楼,8种来自黄芪,4种来自苦参,1种来自麦冬,3种来自三七,4种来自五味子,1种来自薤白,7种来自淫羊藿。口服心肌尔康6周后的小鼠血浆和心脏中分别检测出15种和4种移行成分。⑵基于液相色谱-三重四级杆质谱联用仪定量分析MIR术后1周和6周小鼠血浆和心脏中苦参碱、氧化苦参碱和槐果碱的含量。术后口服心肌尔康1周,血浆中苦参碱、氧化苦参碱和槐果碱的含量分别为128.76±44.41 ng/m L,31.73±7.07ng/m L,14.17±7.05 ng/m L。心脏组织中苦参碱、氧化苦参碱和槐果碱的含量分别为13.15±5.95 ng/100mg,3.03±0.73 ng/100mg,1.79±0.92 ng/100mg。术后口服心肌尔康6周后,血浆中苦参碱,氧化苦参碱和槐果碱的含量分别为201.01±42.79ng/m L,50.78±6.67 ng/m L,24.33±7.54 ng/m L。心脏中苦参碱,氧化苦参碱和槐果碱的含量分别为13.88±4.21 ng/100mg,4.53±0.81 ng/100mg,2.06±0.67 ng/100mg。⑶基于生物信息技术发现苦参碱,氧化苦参碱和槐果碱与MIR疾病有18个共同的靶点,参考各蛋白在心脏组织分布中的RPKM值并分析相关的信号通路,最终选择JAK2为我们的研究靶点,分子动力学模拟结果显示苦参碱可以与JAK2的JH2结构域通过氢键稳定结合。⑷动物实验结果表明,超声心动图结果显示,与MIR组相比,XJEK治疗明显改善MIR小鼠的心脏形态和心功能参数,并降低心重指数。血清学指标显示,与MIR组相比,XJEK和苦参碱可以下调N端前脑钠肽(N terminal pro B type natriuretic peptide,NT-pro BNP)和心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I,c Tn I)的血清学水平。Masson染色和苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)检测结果显示,与MIR组相比,XJEK和苦参碱治疗6周后,心肌肌胶原沉积明显降低,减轻心肌细胞肥大。对JAK-STAT信号通路的检测结果表明,与Control组相比,MIR组中JAK2和STAT1的磷酸化水平明显升高,给予XJEK和苦参碱治疗后JAK2的磷酸化水平进一步升高,此时伴随p-STAT3的表达水平升高,p-STAT1的表达水平降低。凋亡相关指标的检测发现,模型组中TUNEL+细胞数量和Bcl-2/Bax比值明显增加XJEK和苦参碱干预治疗后明显降低心肌细胞凋亡水平。⑸细胞实验结果表明,与Control组相比,CCK8结果显示,H/R组的细胞活力明显下降;流式和WB的结果显示,H/R组心肌细胞凋亡水平明显升高,XJEK和苦参碱治疗后,可以明显提高细胞活力,降低心肌细胞凋亡率。对JAK-STAT信号通路的检测表明,与Control组相比,H/R组p-JAK2,p-STAT1以及p-STAT3的表达水平明显下降,XJEK和苦参碱处理细胞后,JAK2/STAT3的磷酸化水平明显升高。当使用AG490抑制JAK2的磷酸化或者下调JAK2的表达后,XJEK和苦参碱的心肌保护能力显著下降。结论:XJEK对MIR损伤具有明显的保护作用,苦参碱是XJEK发挥心脏保护作用的关键成分之一,其作用机制可能与JAK2-STAT3信号通路的激活有关。