芦丁对高脂饮食造成的小鼠心肌损伤的保护作用

周勇兵， 马新壮， 余丽丽， 汤雨婷， 王 力

(蚌埠医学院 公共卫生学院 慢性疾病免疫学基础与临床安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 233000)

肥胖是指人体内脂肪含量过高或者分布不正常而引发的一种慢性代谢性疾病,世界卫生组织(WHO)规定BMI大于25则认为超重,大于30则可判定为肥胖。到2019年为止中国肥胖人口数已达3亿,并且这个数字还在不断上升。由此可见超重和肥胖在我国已是非常严峻的公共健康问题。肥胖的产生原因有遗传、中枢机制和行为因素。每年将近有300万人死于肥胖,同时它会增加至少11种癌症的发生风险,现代医学则认为超重和肥胖会导致包括心血管疾病、内分泌疾病、消化系统疾病等相关性慢性疾病。已有大量研究表明,肥胖会导致左心室重构及肥大,可能原因是血脂改变血液的流动和变形,使得血流动力学负荷增加,增加心脏受损的风险。

芦丁作为一种高效抗氧化物,广泛存在于植物中的黄酮醇配糖体,优秀的抗炎、降血脂功能使其在心血管方面的应用日趋增多,芦丁不仅可以起到抗氧化和抗炎的作用,同时大量研究表明,芦丁在改善器官损伤中具有显著性作用,并且它对心肌细胞的损伤存在一定的保护作用,如自噬、凋亡、氧化应激、炎症、线粒体生物发生和能量代谢、蛋白质合成、肥厚信号转导等心脏重塑的各个过程都存在有益的作用。缺血再灌注损伤就是很明显的心肌损伤,而芦丁已在多种实验中均表明对缺血再灌注损伤具有保护作用。Liu等的研究表明芦丁可以预防脂多糖诱导的心肌纤维化,通过减轻心肌纤维化相关基因基质金属蛋白酶2(MMP-2)和基质金属蛋白酶9(MMP-9)的表达来实现这一过程。Panchal等研究发现,将芦丁给与高脂饮食的大鼠可防止偏心性肥大、炎症和纤维化等现象的发生。

考虑到芦丁对心血管方面的作用大有裨益,可以作为心肌损伤辅助治疗药物,本实验旨在初步探讨芦丁对高脂饮食引起的肥胖导致小鼠心肌损伤的保护作用。

1 材料与方法

1.1 主要试剂与药品

芦丁(纯度>98%, CHO,百灵威)购于北京百灵威科技有限公司。谷丙转氨酶(生产批号:20201008)、乳酸脱氢酶(生产批号:20201016)、甘油三酯(生产批号:20201020)、总胆固醇(生产批号:20201020)等检测试剂盒,均购自南京建成生物工程研究所,其他化学试剂均为分析纯。

1.2 主要实验仪器

DY89-I型电动玻璃匀浆机(宁波新芝有限公司)；KDC-160HR高速冷冻离心机(科大创新公司)；Synergy2型酶标仪(Biotek,美国)；BX43光学显微镜(Olympus,日本)。

1.3 实验动物及处理

SPF级雄性ICR小鼠24只,体重18～20 g,购买自南京市江宁区青龙山动物繁殖场,动物合格证号:SCXK(沪)2013-0006,在(25±2) ℃环境温度下适应性喂养一周,自由进食饮水。随机分为如下3组,每组8只:正常对照组(CTRL组)喂养普通饲料,高脂饮食组(HFD组)喂养高脂饲料,芦丁干预高脂饮食组(RHFD组)喂养高脂饲料+芦丁。喂养15周,每周称重1次,观察行为。

1.4 标本处理以及指标检测

进行眼内眦采血,采血后立即将血浆静置30 min后,3 000 r/min离心,取上清进行生化分析,每组取6只样本,使用检测试剂盒,测定血清GPT、LDH的活性以及TG、TC的含量。处死小鼠,采集心脏组织4%多聚甲醛固定24 h后,常规脱水、石蜡包埋、切片、HE染色,显微镜下观察组织形态并拍摄。

1.5 统计方法

2 结果与分析

2.1 3对小鼠的体重变化的影响

结果如表1所示,3组小鼠1～3周体质量比较差异无统计学意义;第4周时,高脂饮食组体质量开始高于对照组(

P

<0.05);中间第7周和11周因个别小鼠体重出现反复导致无统计学意义。第6周时,高脂饮食组体质量高于对照组(

P

<0.05);而Rutin+高脂饮食组体质量低于高脂组(

P

<0.05);第13～15周时,高脂饮食组体质量高于对照组(

P

<0.05);Rutin+高脂饮食组则低于高脂饮食组(

P

<0.05)。

表1 Rutin干预高脂饮食喂养小鼠的体重比较

2.2 芦丁对小鼠血清中的TG、TC含量和GPT、LDH活性的影响

如表2所示,高脂饮食组中血清中TG含量高于对照组血清中TG含量(

P

<0.05);Rutin+高脂饮食组小鼠血清中TG含量显著低于高脂饮食组(

P

<0.05);高脂饮食组血清中的TC含量高于对照组血清中的TC含量(

P

<0.05),而Rutin+高脂饮食组与高脂饮食组相比,血清TC含量虽有下降,但无统计学意义。由表3可得，高脂饮食组血清中GPT活性高于对照组血清中GPT活性(

P

<0.05);而Rutin+高脂饮食组小鼠血清GPT活性显著低于高脂饮食组(

P

<0.05);高脂饮食组血清中的LDH活性高于对照组(

P

<0.05);Rutin+高脂饮食组小鼠血清LDH活性低于高脂饮食组(

P

<0.05)。

表2 Rutin干预高脂饮食喂养小鼠血清TG、TC含量

表3 Rutin干预高脂饮食喂养小鼠血清LDH、GPT活性

2.3 芦丁对小鼠心肌组织结构的影响

由图1可得，对照组小鼠的心肌细胞在形态学方面看无萎缩或肥大,肌纤维的排列齐整,纹路清晰,细胞核形态完整且居中(图1C黑色箭头处)。高脂饮食组心肌纤维化明显,发生断裂现象,心肌间质增宽,排列紊乱,可见大量心肌细胞变形、坏死,黑色箭头所指处出现水肿(图1E黑色箭头处),大量细胞核位置被挤到边缘处(图1F黑色框处)。与高脂饮食组相比,芦丁干预高脂饮食组镜下可见心肌细胞排列较为整齐,心肌纤维无明显增粗肥大,细胞核大多形态完整且居中(图H、I黑色箭头),无明显水肿。

图1 三组小鼠心肌组织病理切片

3 结论与讨论

肥胖是世界性难题,它广泛存在于各类人群中,并且会引发各种代谢性疾病,其中肥胖对心脏的损伤不容忽视。肥胖对心肌的损害机制多种多样,因脂代谢紊乱而发生的心肌损伤是其中重要的因素。由于芦丁具有降糖降脂的作用,它可以显著的降低血清中的脂肪含量,保护心肌免受脂肪过多而引起的损害。芦丁被认为是一种可以有效降低小鼠体质量的物质,不但具有出众抗氧化和清除氧自由基的能力,而且它能够抑制类脂质过氧化合物的合成,具有维持血管抵抗力、降低其通透性、减少脆性等作用。

本实验中可以明显观察到芦丁有效地减缓了食用高脂饲料小鼠的体重增长幅度,肥胖情况得到改善。与对照组相比,长期的高脂饮食导致小鼠的血清TC和血清TG超出正常范围,高TC和高TG可导致小鼠血清中的脂肪酸难以分解,堆积在血管之中,对心脏组织造成损伤,而在芦丁的干预下,TG、TC的水平均有显著性地改善,可以减少血液中的TC和TG的积累。血清GPT和LDH是组织损伤的敏感指标,高活性的血清GPT和血清LDH说明组织损伤的存在,肝脏是参与脂肪代谢的器官,肝损伤会降低血清中的脂肪酸利用,导致脂肪在肝脏堆积,形成脂肪肝,由于脂肪分解障碍从而引起脂肪代谢紊乱发生进而导致常见的心脑血管疾病发生已得到公认。心肌组织病理切片观察可见长期高脂饮食的作用下,小鼠心肌细胞有不同程度的变形,细胞核溶解,心肌纤维出现断裂等现象。芦丁干预下,小鼠血清中GPT和血清LDH活性均低于高脂饮食组,在一定程度上起到了保护肝脏从而纠正肝脏脂代谢紊乱的作用。已有研究也证实了这点。通过心肌组织结构观察可见芦丁改善了因高脂出现纤维断裂的现象,心肌纤维排列整齐,没有出现水肿和炎性病变,组织整体完好。由此可见芦丁对因肥胖而造成的心肌损伤有良好的改善作用。

综上所述,芦丁显著性的降低了大鼠体重,血清中TC和TG的含量以及GPT和LDH的活性,改善心肌细胞损伤,保护机体功能。表明芦丁对高脂饮食造成的肥胖引起的心肌损伤具有良好的保护作用。