阿霉素诱导心源性水肿动物模型的建立及相关防治药物的研究进展

2015-02-20杨晓旭韩贞爱苑艺蕾王洪玉刘树民

长春中医药大学学报 2015年3期

薛迪，杨晓旭，汪娜，韩贞爱，苑艺蕾，王洪玉，刘树民

(黑龙江中医药大学药物安全评价中心，哈尔滨150040)

心源性水肿临床表现为心力衰竭，对患者健康造成严重威胁。为治疗心源性水肿，应建立合理的动物模型，研究其发病机制，探寻有效的治疗方法。阿霉素(ADR)是一种蒽环类抗肿瘤抗生素，长时间使用可造成心力衰竭，引起心源性水肿。因此，使用阿霉素诱导心衰建立心源性水肿的动物模型，探讨其作用机制及相关防治药物，为治疗心源性水肿提供理论依据。

1 动物模型的建立

1.1 实验动物的选择阿霉素诱导心源性水肿的动物模型所选用的实验动物主要有鼠、兔、犬、猪等［1］。大鼠因个体适中，操作方便，价格便宜，常被选用作为建立动物模型的实验动物［2］。

1.2 模型的建立方法阿霉素诱导心源性水肿的动物模型造模方法主要为大鼠腹腔注射和大鼠尾静脉注射。成忠煌等［3］比较了不同方案腹腔注射阿霉素复制的大鼠心衰模型。即小剂量组按1.5 mg/kg体质量腹腔注射阿霉素，2次/周，共7周;大剂量组按4 mg/kg体质量腹腔注射阿霉素，1次/周，共6周;末次注射给药4周后，观察组与正常组相比，小剂量组大鼠精神萎靡不振，活动量、进食量减少;神经内分泌BNP的水平显著上升;血清中LDH、CK活性显著上升;心脏病理学改变明显;血流动力学指标收缩压(SP)、舒张压(DP)显著下降，提示心源性水肿模型建立成功;而大剂量组表现为心外严重损伤，病死率高，未造成心源性水肿。吴慧颖等［4］采用1 mg/kg尾静脉注射的方法造成大鼠心源性水肿的动物模型，2周后，与正常对照组相比，实验组大鼠心体比(VW/BW)上升，左室收缩压(LVSP)下降，左室收缩末压(LVEDP)上升，左室最大压力上升及下降速度(±dp/dtmax)减小，病理学检测心肌出现典型慢性心衰样病理改变，表明心源性水肿模型建立成功。但是，尾静脉注射存在一定不足，即操作较难，易出现烂尾现象。

1.3 模型的特点阿霉素诱导心源性水肿是一种非手术法建立动物模型的方法，此法简便、易操作、重复性好，缺点是动物病死率高，与人类心衰引起心源性水肿存在一定差异。阿霉素造成心源性水肿主要是由于阿霉素的累积效应，与其总剂量有关，因此造模时应低剂量、长时间进行给药。

2 作用机制

2.1 氧化应激作用氧自由基学说［5］认为自由基的连锁反应是阿霉素造成心脏毒性的主要因素。给药后SOD和MDA明显发生改变，表明已产生氧化应激作用，而且时间越长，氧化应激作用越明显，心功能随之下降，心脏损伤加剧，造成心力衰竭，产生心源性水肿现象。

动物实验［6-7］证明，阿霉素能增加心肌产生活性氧，造成心肌细胞脂质过氧化，而且阿霉素能增加一氧化氮及其代谢产物，使心肌细胞凋亡，造成心力衰竭，从而导致心源性水肿。阿霉素的蒽醌基团可诱导心肌细胞产生自由基，特别是自由基和超氧化合物的形成，可导致心肌细胞膜脂质过氧化和心肌线粒体DNA 损伤［8］。

2.2 钙含量过负荷研究［9］发现，阿霉素通过增加心肌细胞钙内流速度和抑制肌浆网摄钙量，导致心肌细胞钙过负荷，影响心肌细胞的收缩和舒张功能。因此，肌浆网摄钙障碍造成的心肌细胞钙过负荷可能是阿霉素造成心源性水肿的机制之一。阿霉素诱导心源性水肿的机制还能使心肌钙敏感受体(CaSR)表达上调，引起细胞内钙超载，诱发心肌凋亡，降低心功能，从而导致心肌损伤，造成心源性水肿［10］。

2.3 细胞凋亡研究［11］显示，向大鼠腹腔注射阿霉素，大鼠心肌严重变性和坏死，并且在心肌坏死灶内或周边部发现不同数量的凋亡细胞，呈一定的量效关系，阿霉素产生的心脏毒性与心肌细胞凋亡和坏死有关。另有研究［12］表明，在心力衰竭导致心源性水肿过程中，细胞凋亡和细胞增殖是同时存在的，但是心肌细胞凋亡数量要多于细胞增殖数量，导致细胞大量进行性丢失，这也可能是心源性水肿发生发展的重要机制之一。朱玲等［13］通过研究再次证实了阿霉素的心脏毒性，并且提出抗凋亡蛋白bcl-2和促凋亡蛋白bax均参与了心肌细胞的凋亡过程，还提出TNF-α有可能不参与阿霉素引起的心衰的观点。

2.4 线粒体损伤经研究发现，阿霉素产生的自由基对心肌细胞膜系统，尤其是对线粒体膜脂质，有过氧化作用，从而使线粒体内膜功能受损，导致ATP合成酶功能和氧化磷酸化障碍，ATP和NAD水平下降，这可能是阿霉素导致心源性水肿的一个主要原因［14］。

3 防治药物

3.1 自由基清除剂仙人救心片能使血清SOD活性增强，MDA含量下降，清除氧自由基，对脂质过氧化反应进行抑制，从而改善心衰症状［15］。姜附汤能提高SOD活性，使机体清除自由基能力增强，从而保护心肌细胞［16］。罗布麻叶总黄酮能增强SOD活性，清除阿霉素引起的氧自由基增加;还可降低MDA活性，对抗阿霉素引起的脂质过氧化，减少心肌细胞的损伤，从而缓解阿霉素造成的心脏水肿现象［17］。褪黑激素能增加心肌组织中总蛋白、GSH含量，保护心肌组织，提高实验动物的存活率［18］。阿米福汀能使消除自由基的酶SOD和GSH-Px活性增强和(或)使自由基产生减少，从而达到保护心脏的作用［19］。硫辛酸通过清除氧自由基以及抗脂质过氧化等作用，减轻阿霉素引起的心肌损伤［20］。辅酶Q10是一种有效的细胞抗氧化剂，能阻止阿霉素在体内产生半醌自由基，改善心肌细胞的能量代谢，缓解阿霉素引起的心脏毒性［21］。

3.2 钙拮抗剂心复康口服液能使Ca2+-ATPase活性增强，Ca2+转运增强，减轻心肌细胞Ca2+超载，从而改善心脏的舒张和收缩功能［22］。1，6-二磷酸果糖能增加ATP合成，促进Ca2+从肌浆浆液泵入肌浆网或细胞外，使心肌细胞内Ca2+浓度下降，从而减轻阿霉素造成的心源性水肿［23］。

3.3 细胞凋亡抑制剂红细胞生成素能够减轻氧自由基损伤，抑制心肌细胞凋亡，保护心脏功能，从而减轻心源性水肿的发生［24］。大蒜多糖能使心肌细胞中Bax蛋白表达降低，凋亡抑制基因Bcl-2的表达增强，Bcl-2/Bax表达比例上升，使病理状态下的失衡状态得到缓解，从而达到抑制细胞凋亡的作用［25］。磷酸肌酸可降低阿霉素引起的氧化应激损伤，抑制自由基引起的心肌细胞凋亡，改善心脏功能［26］。复心汤通过提高Bcl-2基因表达，抑制多种心肌细胞凋亡途径，达到抑制心源性水肿的作用［27］。温阳强心方能延缓CHF兔心室重塑，抑制心肌细胞凋亡，改善心脏功能，减轻心源性水肿的发生［28］。

3.4 线粒体保护剂黄芪注射液在体外能够使MDA生成减少，GSH含量增加，AST活性下降，减轻线粒体肿胀，对阿霉素引起的线粒体损伤起到保护作用［29］。黄芪注射液在临床使用中也有良好的疗效，患者经过治疗后B型脑钠钛(BNP)降低，左心室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(FS)、每搏出量(SV)、心输出量(CO)、心脏指数(CI)升高［30］。四逆汤能使线粒体SOD的活性增强，MDA含量下降，线粒体肿胀程度减轻，从而改善心源性水肿现象［31］。天保宁可明显改善大鼠心肌细胞肌原纤维排列紊乱，减轻心肌细胞线粒体肿胀［32］。

4 结语

阿霉素对心脏的急性毒性主要为心肌损伤，而长期使用则易导致心源性水肿，心源性水肿是指因心脏疾病引起的全身性水肿，是右心衰竭的表现。因此，建立合理的动物模型与临床的治疗有密切的关系，但是建立动物模型存在一些不足，如动物模型与临床症状不符，动物模型影响因素较多，动物数量少，统计学意义较差等。因此，在设计动物模型时应结合临床应用，根据实验要求选择合适的动物及模型建立方法。

使用阿霉素诱导心衰造成心源性水肿是一种比较成熟的造模方法，虽然机制复杂多样，但有些机制研究已较明确，仍使得阿霉素诱导心源性水肿的动物模型成为理想的实验动物模型。但是，不同动物所表征的心源性水肿指标有所差异，因此，对于阿霉素诱导的心源性水肿动物模型应进行系统的研究与评价，这将为研发相关防治药物、临床治疗心源性水肿提供更加科学可靠的理论依据。

［1］彭成.中医药动物实验方法学［M］.北京:人民卫生出版社，2008:13-20.

［2］郭豫涛，谭毅.充血性心力衰竭的动物模型［J］.上海实验动物科学，2001，21(2):122-126.

［3］成忠煌，胡雪峰，彭敏，等.阿霉素诱导大鼠慢性心力衰竭模型给药剂量和频率的优化［J］.湖北中医杂志，2011，33(4):9-11.

［4］吴慧颖，才子斌，王芳，等.Wistar大鼠慢性心力衰竭模型的制备及指标判定［J］.中国老年学杂志，2012，32(4):778-779.

［5］杨辉，吴伟康.阿霉素性心力衰竭模型与氧化应激［J］.医学动物防制，2004，20(11):655-657.

［6］KALYANARAMAN B，JOSEPH J，KALIVENDI S，et al.Doxorubicin-induced apoptosis:implications in cardiotoxicity［J］.Molecular and Cellular Biochemistry，2002，234-235(1/2):119-124.

［7］WEINSTEIN D M，MIHM M J，BAUER J A.Cardiac peroxynitrite formation andleft ventricular dysfunction following doxorubicin treatment in mice［J］.Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics，2000，294(1):396-401.

［8］SIM°UNEK T，STÉRBA M，POPELOVÁ O，et al.Anthracycline-induced cardiotoxicity:overview of studies examining the roles of oxidative stress and free cellular Iron［J］.Pharmacological Reports，2009，61(1):154-171.

［9］张亚臣，荣烨之，吕宝经，等.阿霉素中毒心肌细胞钙离子调节功能的变化［J］.中国心血管杂志，1997，2(2):126-128.

［10］闫学晶，杨丹，李智敏，等.钙敏感受体在阿霉素诱导大鼠心肌损伤过程中的表达［J］.哈尔滨医科大学学报，2013，47(1):38-42.

［11］李晖，钱素娟，周令望，等.阿霉素导致大鼠心肌细胞凋亡的实验研究［J］.哈尔滨医科大学学报，1997，31(3):4-5，82.

［12］OLIVETTI G，ABBI R，QUAINI F，et al.Apoptosis in the failing human heart［J］.New England Journal of Medicine，1997，336(16):1131-1141.

［13］朱玲，金正勇.凋亡细胞因子在阿霉素心肌病模型中的表达［J］.中国妇幼保健，2007，22(17):2373-2376.

［14］李晖，谢振华，钱素娟，等.阿霉素性心肌损伤大鼠心肌中高能磷酸化合物分析及硒的保护作用［J］.中国地方病学杂志，1998，17(2):24-26.

［15］刘东敏，杨培君.仙人救心片对充血性心力衰竭大鼠氧自由基清除作用的实验研究［J］.长春中医药大学学报，2011，27(4):516-518.

［16］孙萌，范颖，于彩娜，等.姜附汤对阿霉素心脏毒性大鼠心肌细胞 SOD、GPH-Px、MDA 的影响［J］.中医药信息，2011，28(2):58-60.

［17］许闽广.罗布麻叶总黄酮对大鼠阿霉素中毒心脏的保护作用［D］.太原:山西医科大学，2007.

［18］WAHAB M H，AKOUL E S，ABDEL-AZIZ A A.Modulatory effects of melatonin and vitamin E on doxorubicin-induced cardiotoxicity in Ehrlich ascites carcinoma-bearing mice［J］.Tumori，2000，86(2):157-162.

［19］黄玉娥，刘月玲.阿米福汀对阿霉素引起心脏毒性的保护作用［J］.中国医药导报，2009，6(31):15-17.

［20］张志刚，王国贤，杜鹏，等.硫辛酸对阿霉素所致小鼠心肌损伤的保护作用［J］.中国心血管病研究杂志，2008，6(12):934-936.

［21］CONKLIN K A.Coenzyme Q10 forprevention of anthracycline-induced Cardiotoxic-ity［J］.Cs/lcerTher，2005，4(2):110-130.

［22］胡元会，曹雪滨，车维新，等.心复康口服液对阿霉素心衰模型大鼠心功能及心肌Ca-ATPase定位的影响［J］.陕西中医学院学报，2000，23(3):38-39.

［23］蔡巍，陈珊.1，6-二磷酸果糖对阿霉素引起大鼠心肌细胞内游离钙和肌浆网Ca2+-ATP酶活性改变的影响［J］.中国病理生理杂志，2004，20(6):941-943.

［24］邓琴琴，王梦洪，文渊，等.EPO对阿霉素所致心衰大鼠氧化应激能力及细胞凋亡水平的影响［J］.南昌大学学报:医学版，2010，50(1):5-8，17.

［25］吴基良，余薇，汪晖，等.大蒜多糖对中毒性心肌炎心肌细胞凋亡的影响［J］.中国生物工程杂志，2005，25(3):40-43，59.

［26］赵力，李琦，李午生，等.磷酸肌酸对阿霉素致大鼠心肌损伤的保护作用及其抗细胞凋亡的实验研究［J］.中国医学工程，2011，19(8):5-8，14.

［27］薛一涛，焦华琛，林鑫，等.复心汤对心衰大鼠心肌细胞凋亡信号转导分子Bcl-2表达的影响［J］.中华中医药学刊，2013，31(12):2717-2720，2876.

［28］陈新宇，唐燕萍，卢青，等.温阳强心方对兔慢性充血性心力衰竭细胞凋亡及心脏结构的影响［J］.湖南中医药大学学报，2012，32(1):16-19.

［29］邹文俊，李忌，刘忠荣，等.黄芪注射液拮抗阿霉素心脏毒性作用的研究［J］.中成药，2001，23(5):348-350.

［30］李国林，姜雪，王霞.黄芪注射液治疗慢性心力衰竭［J］.长春中医药大学学报，2014，30(2):280-282.