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芝麻素对大鼠化学性心肌损伤的保护作用

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  摘要:目的  探討芝麻素(Ses)对大鼠化学性心肌损伤的保护作用及可能机制。方法  SD大鼠30只,随机分为正常组、模型组和Ses组,每组10只。模型组和Ses组SD大鼠给予D-半乳糖[180 mg·(kg·d),i.p.]和三氯化铝[15 mg/(kg·d),i.g.]造模12周,Ses组于第13周给予Ses[160 mg/(kg·d),i.g.]治疗,连续8周,正常组给予生理盐水[5.0 ml/(kg·d),i.g.]。末次给药后称体重(BW)和全心湿重(HWW);HE染色观察心肌病理组织学变化;免疫组化检测心肌iNOS蛋白表达。结果  模型组HWW和HWI高于正常组(P<0.01),Ses组HWW和HWI均低于模型组(P<0.05);光镜下观察,正常组大鼠心肌细胞间隙、组织形态正常,呈长梭形,心肌纤维结构清晰整齐。模型组心肌细胞增生肥大,心肌纤维增粗且排列紊乱,细胞核增大。与模型组相比,Ses组心肌细胞增生均有不同程度的改善,心肌纤维排列较为整齐,细胞间隙小于模型组;免疫组化图像显示iNOS蛋白主要表达于心肌细胞胞浆中。与正常组相比,模型组iNOS蛋白明显升高(P<0.01);与模型组相比,Ses组心肌iNOS蛋白表达降低(P<0.01)。结论  Ses能下调iNOS蛋白表达,减少NO产生,提高抗氧化能力,发挥保护心肌损伤的作用。
  关键词:芝麻素;心肌;iNOS;化学性心肌损伤
  中图分类号:R285.5                                 文献标识码:A                                 DOI:10.3969/j.issn.1006-1959.2019.08.001
  文章编号:1006-1959(2019)08-0001-03
  Abstract:Objective  To investigate the protective effect and possible mechanism of sesamin (Ses) on chemical myocardial injury in rats. Methods  30 SD rats were randomly divided into normal group, model group and Ses group, with 10 rats in each group. Two groups of SD rats were given D-galactose [180 mg·(kg·d),i.p.] and aluminum trichloride [15 mg/(kg·d),i.g.] for 12 weeks. The Ses group was treated with Ses [160 mg/(kg·d),i.g.] at the 13th week for 8 weeks and the normal group [5.0 ml/(kg·d),i.g.]. Body weight (BW) and whole heart wet weight (HWW) were measured after the last administration; myocardial histopathological changes were observed by HE staining; myocardial iNOS protein expression was detected by immunohistochemistry. Results  HWW and HWI in the model group were higher than those in the normal group (P<0.01). The HWW and HWI in the Ses group were lower than those in the model group (P<0.05). Under the light microscope, the myocardial cell gap and tissue morphology in the normal group were normal. Long fusiform, myocardial fiber structure is clear and tidy. In the model group, the cardiomyocytes proliferated and hypertrophied, the myocardial fibers were thickened and arranged disorderly, and the nucleus increased. Compared with the model group, the myocardial cell proliferation in the Ses group was improved to some extent. The myocardial fibers were arranged neatly and the cell gap was smaller than that in the model group. Immunohistochemical images showed that iNOS protein was mainly expressed in the cytoplasm of cardiomyocytes. Compared with the normal group, the iNOS protein in the model group was significantly increased (P<0.01). Compared with the model group, the expression of iNOS protein in the Ses group was decreased (P<0.01). Conclusion  Ses can down-regulate the expression of iNOS protein, reduce the production of NO, increase the antioxidant capacity, and play a role in protecting myocardial injury.   Key words:Sesamin;Myocardium;iNOS;Chemical myocardial injury
  芝麻素(sesamin,Ses)是从芝麻中提取的有效成分,具有降压、降脂、抗氧化等[1,2]作用。研究表明芝麻素能改善心肌和血管的肥厚[3],本课题组前期研究也表明,芝麻素能防止自发性高血压大鼠左心室重构[4],逆转肾性高血压大鼠心肌肥厚[5],改善代谢综合症大鼠心肌损伤[6]。但对D-半乳糖和三氯化铝引起的心肌损伤未见报道,因此,本研究探讨芝麻素的保护作用及可能机制。
  1材料与方法
  1.1动物与试剂  清洁级Sprague-Dawley(SD)大鼠30只,体重180~220g,雌雄各半。购于苏州大学实验动物中心,许可证号:SCXK(苏)2009-0002,大鼠自然光照,室温(23±2)℃,相对湿度60%~65%,自由进食和饮水。芝麻素,纯度93.7%,分子式C20H15O6,分子量354.34,上海纯优生物科技有限公司;三氯化铝,批号:20110506,国药集团化学试剂有限公司;D-半乳糖,分子式C6H12O6,分子量180.1,北京雅安达生物技术有限公司;SABC免疫组化试剂盒和iNOS一抗,购于武汉博士德生物工程有限公司;山羊抗小鼠HRP二抗、山羊抗兔HRP二抗,购于碧云天生物技术研究所。
  1.2分组与给药  SD大鼠30只,随机分为正常组、模型组和Ses组,每组10只。除正常组给予生理盐水[5.0 ml/(kg·d),i.g.]外,余各组给予D-半乳糖[180 mg/(kg·d),i.p.]和三氯化铝[15 mg/(kg·d),i.g.],造模12周,Ses组于第13周给予Ses [160 mg/(kg·d),i.g.]治疗8周。
  1.3 HE染色  于末次给药后,禁食12 h,3%戊巴比妥钠腹腔麻醉,开胸,取心脏,取心肌组织相同部位,多聚甲醛固定,包埋,切片5 μm/片,常规脱水,苏木精染色5 min,1%盐酸酒精分化15 s,流水冲洗,伊红染色2 min,常规脱水,二甲苯透明,中性树脂封片。
  1.3 HE染色  取心肌組织相同部位,多聚甲醛固定,包埋,切片5 μm/片,常规脱水,苏木精染色5 min,1%盐酸酒精分化15 s,流水冲洗,伊红染色2 min,常规脱水,二甲苯透明,中性树脂封片。
  1.4免疫组化检测心肌iNOS蛋白表达  心肌组织切片,厚度约5 μm/片,常规脱蜡。枸橼酸盐缓冲液微波炉高火2.5 min,再低火12 min以热修复抗原,室温冷却。双蒸水洗3次,3% H2O2 灭活内源性酶37℃ 15 min。0.5% Trionx-100 (PBS配) 洗四次,5% BSA 封闭液37℃ 1 h,滴加兔抗大鼠NOS2(1:300),4℃过夜。37℃孵育1 h,加生物素化山羊抗兔lgG 二抗(1:100)。37℃孵育2 h,PBS洗3次,加SABC (1:100) 37℃ 1 h,PBS洗4次,DAB显色,烤干,透明和封片。
  1.5评价指标  于末次给药后,禁食12 h,称体重(BW),称全心湿重(heart wet weight,HWW),计算心肌脏器系数(heart weight index,HWI),HWI=HWW/BW。心肌iNOS免疫组化图像使用Image-pro plus 6.0 软件进行半定量分析,阳性表达水平用积分光密度值(IOD)表示。
  1.6统计学处理  采用SPSS16.0 统计软件单因素方差分析,计量资料使用(x±s)表示,组间比较用t检验,P<0.05表示差异具有统计学意义,P<0.01表示统计学意义显著。
  2结果
  2.1各组大鼠BW、HWW和HWI比较  模型组HWW和HWI高于正常组,统计学意义显著(P<0.01),Ses组HWW和HWI均低于模型组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。
  2.2芝麻素对心肌组织形态比较  光镜下观察,正常组大鼠心肌细胞间隙、组织形态正常,呈长梭形,心肌纤维结构清晰整齐。模型组心肌细胞增生肥大,心肌纤维增粗且排列紊乱,细胞核增大,说明心肌细胞具有病理损伤。与模型组相比,Ses组心肌细胞增生均有不同程度的改善,心肌纤维排列较为整齐,细胞间隙小于模型组,见图1。
  2.3芝麻素对心肌iNOS蛋白表达  免疫组化图像显示iNOS蛋白主要表达于心肌细胞胞浆中,呈棕黄色颗粒。与正常组相比,模型组iNOS蛋白表达升高,统计学意义显著(P<0.01);与模型组相比,Ses组心肌iNOS蛋白表达降低,统计学意义显著(P<0.01),见图2。
  3讨论
  D-半乳糖和三氯化铝常用于制备动物阿尔茨海默症模型。本课题组前期在使用D-半乳糖和三氯化铝来诱导大鼠阿尔茨海默症模型时[7],偶然发现大鼠的HWW和HWI增加,经HE染色证明心肌细胞伴有增生肥大,心肌纤维增粗排列紊乱,细胞核增大,提示D-半乳糖和三氯化铝长期摄入不仅可以复制大鼠阿尔茨海默症模型,同时可以诱导化学性心肌损伤模型。给予模型大鼠口服Ses治疗8周后,发现HWW和HWI减轻,光镜下显示心肌细胞病理性改变有不同程度的改善,说明Ses能降低心肌HWW和HWI,对心肌损伤具有保护作用。
  文献报道D-半乳糖和铝长期摄入过量,会改变渗透压,产生过量活性氧,导致脂质过氧化和蛋白变性,引起脑功能减退,与阿尔茨海默症的发生和发展相关[8,9]。但对其诱导的化学性心肌损伤的发生和发展是否与氧化应激有关未见报道,故我们从氧化应激角度出发。在病理条件下,NO主要来至iNOS的合成,通过免疫组化方法,观察到模型大鼠iNOS阳性蛋白颗粒明显增强,由此可证明D-半乳糖和三氯化铝引起的氧化应激与诱导iNOS蛋白表达,从而增加NO合成有关,当给予Ses治疗以后,iNOS的蛋白表达明显下调,说明模型大鼠心肌存在明显氧化应激损伤,Ses具有抗氧化能力,其机制可能与下调iNOS的蛋白表达有关。   综上所述,Ses对D-半乳糖和三氯化铝诱导大鼠的化学性心肌损伤具有一定的保护作用,其机制可能与下调心肌iNOS 蛋白表达,减少NO,从而发挥抗氧化能力,确切机制有待进一步研究。
  参考文献:
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  [4]Li W,Kong X,Zhang J,et al.Long-term intake of sesamin improves left ventricular remodelling in spontaneously hypertensive rats[J]. Food Funct,2013,4(3):453-460.
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  [6]黄凯,杨解人,周勇.L-芝麻索对代谢综合征大鼠心肌损伤的抑制作用[J].中国药理学与毒理学杂志,2008,22(5):341-347.
  [7]王欢,姚海,郑书国,等.原花青素对阿尔茨海默病大鼠学习记忆功能及海马nNOS表达的影响[J].皖南医学院学报,2013,32(6):444-449.
  [8]Peng X,Kong B,Yu H,et al.Protective effect of whey protein hydrolysates against oxidative stress in d-galactose-induced ageing rats[J].International Dairy Journal,2014,34(1):80-85.
  [9]Song J.AnimalModel of Aluminum-Induced Alzheimer's Disease[J]. Adv Exp Med Biol,2018(1091):113-127.
  收稿日期:2019-1-23;修回日期:2019-1-30
  編辑/宋伟
  基金项目:安徽省优秀青年人才基金(编号:2012SQRL124)
  作者简介:李伟(1989.3-),男,安徽蚌埠人,硕士,药师,主要从事临床药理学方面的研究
  通讯作者:杨解人(1955.2-),女,上海人,本科,教授,主要从事临床药理学方面的研究
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