辅酶Q10联合阿托伐他汀对心力衰竭大鼠的氧化作用及心肌重构的影响
2013-09-21赵东明吉林大学中日联谊医院心内科吉林长春30033
赵东明 杨 萍 杨 杰 魏 群(吉林大学中日联谊医院心内科,吉林 长春 30033)
近年来的研究发现,阿托伐他汀除降低胆固醇的作用外,还能够改善心肌重构〔1〕,抑制心肌肥厚〔2〕。通过抑制 HMGCoA还原酶的活性,他汀类药物能够使胆固醇的产生减少,但同时也减少了许多与胆固醇合成有关的中间物,如甲羟戊酸(MVA)等,而MVA为合成辅酶Q10的必需物。本研究拟观察联合应用辅酶Q10及阿托伐他汀对大鼠心肌肥厚指数、血清丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及左心室非梗死区心肌解偶联蛋白(UCP)2含量的影响,探讨联合应用辅酶Q10及阿托伐他汀改善心衰大鼠心肌肥厚的作用机制。
1 对象与方法
1.1 动物 吉林大学实验动物中心提供Wistar大鼠30只,均为雌性,体重200~220 g,合格证号:SCXK-(吉)2003-0001。
1.2 药品和试剂 阿托伐他汀(批号:J20070060,辉瑞制药有限公司生产),辅酶Q10〔批号:H10930021,卫才(中国)药业有限公司生产〕,均溶于0.5%羧甲基纤维素钠(CMC)中。SOD及MAD测定试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。
1.3 动物模型 大鼠左冠脉结扎方法参照文献〔3〕:吸入乙醚麻醉后,仰卧位固定,剪去胸前的鼠毛后以75%酒精消毒,由左侧第3~第4肋间开胸,10号缝线做荷包后打开心包膜,暴露心脏。给药组、模型组大鼠(23只)在左冠状动脉前降支用0号线结扎,假手术组大鼠(7只)穿线后不结扎。将心脏送回胸腔,挤出气体和血液后收拢荷包,关闭胸腔。术后腹腔注射青霉素20万U/kg常规抗炎治疗7 d。4只冠脉结扎术大鼠3 d内死亡,1只于1 w内死亡。1只假手术组大鼠于麻醉时死亡。
1.4 分组及给药 将存活的24只大鼠随机分为4组,分别为:假手术组(6只)、模型组(6只)、阿托伐他汀组(6只)、阿托伐他汀+辅酶Q10组(6只)。阿托伐他汀组大鼠给予阿托伐他汀10 mg/kg每日灌胃,阿托伐他汀+辅酶Q10组大鼠给予辅酶Q10 30 mg/kg及阿托伐他汀10 mg/kg每日灌胃,假手术组和模型组大鼠均给予0.5%CMC灌胃。饲养6 w后于术后第7周开始每日1次以10 ml/kg灌胃给药,连续5 w。
1.5 指标测定 腹腔注射3%戊巴比妥30 mg/kg麻醉大鼠,测定体重(BW)后腹主动脉取血3 ml,2 500 r/min离心10 min后取血清,置于-70℃保存,按试剂盒方法测血清MDA含量及SOD活性。取血完毕后摘取心脏,测定全心重量(HW)及左心室重量(LVHW),上述数值分别除以体重计算全心肥厚指数(HW/BW)和左心室肥厚指数(LVHW/BW)。取50 mg左室前壁非梗死部位心肌,按文献说明〔4〕,于4℃下提取心肌线粒体,考马斯亮蓝比色法(Bradford法〔5〕)测定总蛋白含量,12%SDSPAGE电泳分离,半干法转印至PVDF膜,5%脱脂奶粉包被过夜,一抗(1∶800)室温共孵1 h,PBST 洗5 次,再用1∶2 000 的辣根过氧化物酶标记的二抗抗体孵育1 h,PBST洗5次,配制发光底物液铺于PVDF膜上,室温放置1 min,X光胶片曝光1~5 min,将曝光条带经图像扫描仪进行密度扫描。用凝胶成像系统分析条带的灰度值和滞后带面积,二者的乘积(积分吸光度值)表示UCP2的含量。将对照组积分吸光度值设为1,其他各组的值与对照组的比值表示相对含量。
2 结果
2.1 大鼠心脏肥厚指数变化 和假手术组相比,模型组大鼠全心肥厚指数和左心室肥厚指数均明显增加,表明急性心肌梗死后的心衰大鼠出现比较明显的心室重构(P<0.01~0.001)。和模型组比较,阿托伐他汀组以及辅酶Q10+阿托伐他汀组大鼠的全心肥厚指数及左心室肥厚指数降低(P<0.05),并且辅酶Q10+阿托伐他汀组作用显著(P<0.05)。上述结果表明辅酶Q10联合阿托伐他汀更能抑制急性心肌梗死后心衰大鼠的心室重构。见表1。
表1 各组大鼠全心肥厚指数和左心室肥厚指数的变化(±s)
表1 各组大鼠全心肥厚指数和左心室肥厚指数的变化(±s)
与模型组相比:1)P<0.05;与假手术相比:2)P<0.01,3)P<0.001;与阿托伐他汀组相比:4)P<0.05;下表同
组别 n 全心肥厚指数(mg/g)左心室肥厚指数(mg/g)假手术组 6 3.12±0.101) 2.12±0.141)模型组 6 4.96±0.293) 3.71±0.113)阿托伐他汀组 6 4.63±0.182) 3.51±0.182)辅酶Q10+阿托伐他汀组 6 4.33±0.274) 3.29±0.134)
2.2 大鼠血清MDA含量和SOD活性的变化 和假手术组比较,模型组大鼠血清SOD活性降低,而MDA含量增高(P<0.01~0.001)。和模型组比较,阿托伐他汀组及辅酶Q10+阿托伐他汀组大鼠血清SOD的活性升高,而MDA的含量降低(P<0.01~0.001),并且辅酶Q10+阿托伐他汀组更为明显。见表2。
表2 各组大鼠的血清MDA含量以及SOD活性的变化(±s)
表2 各组大鼠的血清MDA含量以及SOD活性的变化(±s)
组别 n SOD(kU/L) MDA(μmol/L)假手术组 6 85.51±1.141) 12.47±1.411)模型组 6 47.95±4.243) 30.31±1.503)阿托伐他汀组 6 56.16±5.982) 26.22±1.942)辅酶 Q10+阿托伐他汀组 6 66.27±4.994) 22.28±2.334)
2.3 大鼠心肌UCP2的变化 和假手术组比较,模型组大鼠UCP2水平增加(P<0.001)。与模型组比较,阿托伐他汀组大鼠UCP2水平减少(P<0.05)。与阿托伐他汀组比较,辅酶Q10+阿托伐他汀组大鼠UCP2水平减少(P<0.05)。见图1。
3 讨论
心肌缺血患者最终将发生心力衰竭,而心力衰竭发生、发展的决定性机制是心室重构。其中能量代谢障碍有可能是心力衰竭患者发生心脏功能异常和心室扩大的主要原因之一,心肌代谢重构的概念由van Bilsen于2004年提出,即由于心肌细胞的脂肪和糖类等物质的代谢紊乱引起心脏能量代谢途经的改变,心肌的能量产生发生障碍,引起结构和功能异常的现象。心力衰竭常同时伴有代谢重构,出现心肌能量需求的增加以及三磷酸腺苷产生能力的受损。心肌缺血时产生大量的氧自由基,通过SOD活性的变化可以间接评定心衰时能量代谢的情况以及氧自由基的情况。MDA的产生是由于氧自由基引发的脂类过氧化反应所致,它含量的高低可以间接反映氧自由基的水平以及脂质过氧化的强度。能量的产生以及储存的主要场所是线粒体,线粒体在维持细胞的结构、功能和能量代谢等方面具有非常重要的作用,其内膜上参与能量代谢重要的转运蛋白是解耦联蛋白(UCPs),心肌中主要表达的是UCP2〔6〕。
UCP2作为心肌线粒体中一种重要的质子转运体,能够使质子不参与三磷酸腺苷的合成而直接进入基质中,使存储在质子电-化学势能中的能量消耗,氧化磷酸化解偶联。本研究结果表明,联合应用辅酶Q10及阿托伐他汀可以使心肌中UCP2水平下降,血清中SOD的活性升高,MDA的含量降低,降低心衰大鼠的心肌肥厚指数,进而改善心肌重构。提示联合应用辅酶Q10及阿托伐他汀可能通过抑制脂质的过氧化,提高内源性抗氧化酶的活性,进而使氧自由基对心肌的损伤减轻,具有一定的抗氧化作用,其机制之一可能是UCP2蛋白的减少,通过UCP2含量的下降致使三磷酸腺苷的合成增加。心肌细胞内的线粒体内膜电势升高后,其氧化应激产生的活性氧物质(ROS)增加〔7〕,而UCP2可以降低线粒体内膜电势,近而使ROS的生成减少。同时线粒体内的解偶联可以使还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD)的比率降低,进而为脱氢酶提供更多的NAD,加快底物的氧化,减少氧化还原反应过程中产生的ROS。
1 Geng J,Zhao Z,Kang W,et al.Atorvastatin reverses cardiac remodeling possibly through regulation of protein kinase D/myocyte enhancer factor 2D activation in spontaneously hypertensive rats〔J〕.Pharmacol Res,2010;61(1):40-7.
2 孙雅逊,胡申江,张志杰,等.阿托伐他汀改善自发性高血压大鼠的心肌脂质代谢和抑制心肌肥厚〔J〕.中华高血压杂志,2006;14(8):632-5.
3 Tao ZW,Hang YW,Xia Q,et al.Combined effects of ramipril and angiotensinⅡreceptor blocker TCV116 on rat congestive heart failure after myocardial infarction〔J〕.Chin Med J(Engl),2005;118(2):146-54.
4 Hao ZX,Zhou JB.Different plantar interface effects on dynamics of the lower limb〔C〕.2005,27th Annual International Conference of the IEEE Engineering In Medicine and Biology Society(EMBC).China,Shanghai,2005.
5 Stacoff A,Diezi C.Ground reaction forces on stairs:effects of stair inclination and age〔J〕.Gait Posture,2005;21(1):24-38.
6 汪春晖,江时森.解耦联蛋白在心肌中的表达与心力衰竭〔J〕.医学研究生学报,2002;15(4):358-60.
7 Echtay KS,Winkler E,Frishmuth K,et al.Uncoupling proteins 2 and 3 are highly active H+transporters and highly nucleotide sensitive when activated by coenzyme Q(ubiquinone)〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA,2001;98(4):1416-21.