陳 明, 陳志武, 龍子江, 張衍讓, 王雅娟, 高華武, 任晨晨
(1.安徽中醫學院藥理學教研室,安徽合肥230038;2.安徽醫科大學基礎醫學院,安徽合肥230031;3.安徽省化工研究院,安徽合肥230041)
無患子皂苷 (sapindus saponin)是從無患子科植物無患子樹的種子無患子假種皮中提取的有效部位。有關無患子的藥用在《本草拾遺》、《本草綱目》中均有記載,性味苦平,具有清熱、解毒、祛痰等功效。本實驗以此作為研究的出發點,通過檢測原發性高血壓大鼠的尾動脈收縮壓等指標考察無患子皂苷的降壓效果;通過檢測血清IL-1、IL-6、TNF-α水平及血管內皮ICAM-1等炎癥因子的表達,考察其對內皮損傷及血管重構的保護機制,為進一步深入研究該類藥物的作用機制、完善中醫治療理論提供一定的科學依據。
1.1 實驗藥物 無患子的成熟果實,水洗、晾干、去籽、粉碎,加12倍量水煎煮3次,每次1 h。提取液過濾、濃縮,上大孔吸附樹脂柱,依次用水、20%乙醇和70%乙醇洗脫,收集70%乙醇洗脫液,減壓回收乙醇后以混合溶劑萃取,即得淡棕色粉末,為無患子總皂苷。以常春藤皂苷元為對照品,紫外分光光度法測定,無患子總皂苷質量分數為95.6%,由安徽省化工研究院提供。
1.2 陽性對照藥物 卡托普利片 (Captopril Tablets),25 mg/片,上海普康藥業有限公司產品,批號:101003。
1.3 實驗試劑 白細胞介素1β(IL-1β)、白細胞介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)放免試劑盒,均購于北京華英生物技術研究所,批號:20110328;ICAM-1兔抗鼠多克隆抗體,購于北京中杉金橋生物技術有限公司,批號:14520a。
1.5 實驗動物 14周齡自發性高血壓大鼠32只,雌雄各半,體質量 (200~250)g,由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供,實驗動物生產許可證號:SCXK(京)2007-001;相同周齡健康Wistar大鼠8只,雌雄各半,體質量 (200~250)g,由南京醫科大學動物中心提供,實驗動物生產許可證號:SCXK(蘇)2008-0004。
1.6 實驗設施 安徽醫科大學實驗動物中心,SPF級,實驗動物使用許可證號:SYXK(皖)2011-007。
2.1 動物分組及給藥 取自發性高血壓大鼠32只,雌雄各半 (雌性未孕),體質量200~250 g,適應實驗室5 d,每天測血壓1次,以使大鼠適應環境和檢測刺激。然后稱質量、編號,隨機均分為4組,每組8只,即自發性高血壓大鼠模型對照組、陽性對照組 (卡托普利,27 mg/kg)、無患子皂苷低 (27 mg/kg)、高劑量組 (108 mg/kg)。另取8只健康Wistar大鼠作為正常對照組。各藥物組大鼠分別按照上述劑量灌胃給藥,給藥容積為1 mL/100g體質量,正常對照組和自發性高血壓大鼠模型對照組大鼠灌胃等容量蒸餾水,給藥時間持續8周。
2.2 一般狀態觀察 期間,觀察大鼠的精神、飲水、攝食、排便、毛色、體質量、活動度等情況。大鼠易激惹程度分為Ⅲ級:Ⅰ級指捉持大鼠頸部時無明顯反應;Ⅱ級指捉持大鼠頸部時尖叫、驚跳;Ⅲ級指捉持大鼠頸部時咬人或同籠大鼠頻繁打斗。
2.3 血壓測定 用Bp-6無創血壓測量系統測定大鼠尾動脈收縮壓。在大鼠安靜狀態下,連續測收縮壓3次,取平均值作為測壓結果。觀察指標:①單次給藥降壓效果,測給藥前大鼠血壓、首次藥后30、60、90、120、240 min的血壓情況;②連續給藥降壓情況,分別測定1、4、7、10、13、16、19、22、25、28、35、42、49、56 d 藥后 30 min血壓 (由單次給藥結果可知,無患子皂苷高劑量組在藥后30 min開始起效),每天重復測量3次,取所得平均值作為最終的血壓值。
2.4 血清及血管內皮炎癥因子水平測定 末次藥后待血壓測定完成后,用20%烏拉坦腹腔麻醉,腹主動脈取血4 mL,靜置、分離血清,放免法檢測血清 IL-1、IL-6、TNF-α水平,實驗方法嚴格按照試劑盒說明書進行操作。取腹主動脈血管置入福爾馬林中固定、脫水透明、包埋切片,免疫組化法檢測血管內皮ICAM-1的表達水平,以光鏡下觀察到內皮細胞胞漿及間質內黃色、棕黃色或棕褐色顆粒狀物質為陽性表達,按陽性染色細胞所占比例分為3級:陽性染色細胞占15%~35%為弱陽性反應 (+);陽性染色細胞占36%~75%為陽性反應 (++);陽性染色細胞占75%以上為強陽性反應 (+++)。并用JEDR801D形態學圖像分析系統Version6.0進行圖像半定量拍照并分析,每張切片隨機選取不重疊的5個視野,測定其積分光密度值,取其平均值代表達水平,結果以陽性率和吸光度值表示。
2.5 主動脈血管HE及Masson膠原染色 取胸主動脈血管置入福爾馬林中固定,脫水透明、包埋切片。HE染色于×200高倍鏡下觀察組織形態學變化,并攝片,用Leica光學顯微鏡采圖,并用BI2000圖像分析系統對HE染色圖片進行圖像分析,依次測定血管中膜厚度 (media thickness,MT)及腔徑 (luminal diameter,ID)、中膜面積 (medial area,MA)及管腔面積 (luminal area,LA),并計算中膜厚度與腔徑比 (MT/LD)、中膜面積與管腔面積比 (MA/LA);Masson膠原染色,用于觀察血管平滑肌膠原沉積情況。
設兩天線間距滿足對消條件D=Tv,其中T為SAR信號脈沖重復周期,v為SAR平臺運行速度.假設場景任意點目標Z和散射區域內的任意散射點S,An、Bn分別表示兩天線在第n個脈沖時刻的位置,在經歷了一個脈沖重復周期T后,a天線到達b天線的n時刻位置,此時兩天線在第n+1個脈沖時刻的位置分別為An+1、Bn+1.記b天線在第n+1個脈沖時刻接收的點目標Z回波信號和點S散射波干擾信號分別為sbz(n)、sbj(n),a天線在第n+1個脈沖時刻接收的目標回波信號和干擾信號分別為saz(n+1)、saj(n+1),則兩天線分別在saz(n+1)和n+1時刻接收的信號為
3.1 對自發性高血壓大鼠一般狀態的影響 正常對照組大鼠進食、飲水、活動情況均正常,反應靈敏,毛色健康有光澤,精神狀態良好,未見任何異樣反應;自發性高血壓大鼠模型組大鼠逐漸表現出被毛蓬松成簇無光澤,食量減少,體質量下降,精神萎靡且易怒,在給藥及血壓檢測過程中,易出現劇烈抵抗、攻擊等行為,易激惹程度大部分由Ⅰ級轉變為Ⅱ、Ⅲ級;無患子皂苷單次給藥后,各組大鼠行為學一般狀態觀察與模型對照組無明顯差別。連續給藥2周治療后,則精神狀態明顯好轉,情緒相對穩定,進食量明顯增多,體質量增長較快。每周稱取各組大鼠攝食量及體質量一次,自發性高血壓大鼠進食量明顯減少、體質量減輕,與正常對照組比較有顯著性差異 (P<0.05或P<0.01);無患子皂苷低、高劑量組可顯著增加自發性高血壓大鼠進食量及體質量,與自發性高血壓大鼠對照組比較有顯著性差異 (P<0.05或P<0.01);見圖1、2。

圖1 對自發性高血壓大鼠每周進食量的影響

圖2 對自發性高血壓大鼠體質量的影響
3.2 對自發性高血壓大鼠的降壓效果
3.2.1 單次給藥對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響實驗結果顯示:自發性高血壓大鼠尾動脈壓明顯高于正常對照組,與之比較有高度顯著性差異 (P<0.01);無患子皂苷各劑量組單次給藥30 min后,即對自發性高血壓大鼠有明顯的降壓作用,在藥后各時間點,收縮壓有明顯降低趨勢,與自發性高血壓大鼠模型組比較有顯著性差異(P<0.05或P<0.01),降壓作用可持續到藥后240 min,與藥前血壓比較,在藥后30、60、90、120、240 min等時間點亦有顯著性差異(P<0.05或P<0.01)。見表1,圖3。
表1 無患子皂苷單次用藥對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響(±s,n=8)

表1 無患子皂苷單次用藥對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響(±s,n=8)
注:模型對照組與正常對照組比較,**P<0.01;各藥物組與模型對照組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01;與給藥前比較,#P<0.05,##P<0.01。
30 m i n 60 m i n 90 m i n 120 m i n 240 m i n組 別 劑量/(m g·k g-1)收縮壓/m m H g(1 m m H g=0.133322 k P a)藥前正常對照組 - 125.21±4.46 126.33±4.37 125.32±4.89 124.75 ±5.71 125.29 ±5.14 125.02 ±4.55模型對照組 / 165.06 ±6.92** 163.33 ±5.73** 163.84 ±6.39** 164.78 ±6.17** 164.42 ±4.94 ** 164.58 ±6.23 **陽性對照組 27 161.11 ±11.03 149.59 ±8.90▲▲#140.68 ±9.50▲▲##139.56 ±6.04▲▲##134.81±8.91▲▲## 135.71 ±12.94▲▲##無患子皂苷低劑量組 27 168.48 ±12.28 160.22±9.76 153.15±12.01▲# 155.16±11.57# 159.17 ±11.88 152.21±11.01▲▲##無患子皂苷高劑量組 108 167.39 ±13.09 151.95±16.67# 157.23±17.97 160.05±16.15 152.21 ±18.37 148.84±14.16▲#

圖3 無患子皂苷單次用藥對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響
3.2.2 連續給藥對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響實驗結果顯示:自發性高血壓大鼠隨著年齡的增長,血壓逐漸升高,與正常對照組比較有高度顯著性差異 (P<0.01),在實驗第7天~第56天,與實驗前比較有顯著性差異 (P<0.05或P<0.01);無患子皂苷可顯著抑制自發性高血壓大鼠血壓升高的病理進展,連續用藥后,在不同時間段收縮壓及舒張壓均有所降低,無患子皂苷低劑量組降壓過程出現一定的波動,但高劑量組則表現出較為平穩的降壓效果,與模型組比較及用藥前比較均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01)。見表2,圖4。
表2 無患子皂苷連續用藥8周對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響 (±s,n=8)

表2 無患子皂苷連續用藥8周對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響 (±s,n=8)
注:模型對照組與正常對照組比較,**P<0.01;各藥物組與模型對照組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01;與給藥前比較,#P<0.05,##P <0.01。
1 d 4 d 7 d 10 d正常對照組 - 125.21±4.46 126.33±4.37 124.56±5.26 124.4組 別 劑量/(mg·kg-1)收縮壓/mmHg(1 mmHg=0.133322 kPa)藥前6±5.59 125.49±4.68模型對照組 - 165.06±6.92** 163.33±5.73** 169.60±5.11** 171.68±4.67**# 173.38±8.74**#陽性對照組 27 161.11±11.03 149.59±8.90▲▲# 128.73±11.71▲▲##142.10±5.85▲▲## 130.03±13.33▲▲##無患子皂苷低劑量組 27 168.48±12.28 160.22±9.76 141.47±11.65▲▲##163.40±5.87▲▲# 149.28±12.41▲▲##無患子皂苷高劑量組 108 167.39±13.09 151.95±16.67# 151.22±12.23▲▲# 149.97±7.06▲▲## 138.80±4.83▲▲##組 別 劑量/(mg·kg-1)收縮壓/mmHg 13 d 16 d 19 d 22 d 25 d正常對照組 - 124.59±3.31 124.93±4.81 125.64±5.62 124.59±4.85 124.35±3.89模型對照組 - 165.94±4.24** 170.81±11.78** 172.52±7.88**# 162.00±14.67** 170.68±5.67**陽性對照組 27 140.90±11.87▲▲##139.73±6.68▲▲## 139.86±8.35▲▲## 138.41±8.77▲▲## 145.12±5.37▲▲##無患子皂苷低劑量組 27 166.11±9.53 157.17±10.08▲ 146.30±3.39▲▲# 164.91±13.31 155.47±13.70▲無患子皂苷高劑量組 108 153.15±10.81▲▲# 141.22±11.10▲▲##145.98±13.30▲▲##150.75±6.11## 149.83±13.31▲▲#組 別 劑量/(mg·kg-1)收縮壓/mmHg 28 d 35 d 42 d 49 d 56 d正常對照組 - 125.79±3.59 125.14±2.06 128.89±4.47 126.74±3.51 125.42±3.38模型對照組 - 172.91 ±5.12**# 179.31 ±5.14**## 181.02 ±5.35**## 185.07 ±6.08**## 187.82 ±5.79**##陽性對照組 27 137.52±7.63▲▲## 133.56±5.92▲▲## 132.68±4.86▲▲## 131.49±4.23▲▲## 129.72±3.02▲▲##無患子皂苷低劑量組 27 157.18±9.78▲▲ 156.18±8.43▲▲** 156.59±7.57▲▲** 157.41±10.33▲▲** 154.60±8.29▲▲**無患子皂苷高劑量組 108 155.39±9.77▲▲ 134.93±3.27▲▲## 136.26±3.56▲▲## 134.16±5.64▲▲## 133.29±3.86▲▲##

圖4 無患子皂苷連續用藥8周對自發性高血壓大鼠尾動脈收縮壓的影響
3.3 對自發性高血壓大鼠血清IL-1、IL-6、TNF-α水平的影響 自發性高血壓大鼠模型對照組大鼠血清炎癥因子IL-1、IL-6、TNF-α水平顯著高于正常對照組,與之比較有顯著性差異 (P<0.05或P<0.01),連續用藥8周后,無患子皂苷可顯著降低自發性高血壓大鼠炎癥因子的血清水平,與模型對照組比較有顯著性差異 (P<0.05或P<0.01)。見表3。
3.4 對自發性高血壓大鼠腹主動脈內皮細胞內ICAM-1表達的影響 免疫組化法檢查結果可見,光鏡下觀察ICAM-1陽性染色呈棕褐色顆粒狀,主要分布在血管內皮細胞細胞漿及間質內。正常對照組大鼠內皮細胞胞漿及間質內僅可見很少量的散在的棕褐色顆粒,呈陰性或者弱陽性表達;自發性高血壓大鼠模型組大鼠血管內皮細胞胞漿及間質內分布大量的棕褐色顆粒狀物質,表達呈強陽性反應;Sap低劑量組和陽性對照組大鼠血管內皮細胞胞漿及間質內可見一些散在的棕黃色顆粒物質,表達呈陽性反應;Sap高劑量組大鼠血管內皮細胞胞漿及間質內可見少量散在的棕黃色物質,表達呈弱陽性反應。見表4、圖5。
表3 對自發性高血壓大鼠IL-1、IL-6、TNF-α血清水平影響 (±s)

表3 對自發性高血壓大鼠IL-1、IL-6、TNF-α血清水平影響 (±s)
注:模型對照組與正常對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;各藥物組與模型對照組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01。
組 別 劑量/(mg·kg-1)動物數/只IL-1/(ng·mL-1)IL-6/(ng·mL-1)TNF-α/(ng·mL-1)0.14±0.03 1.22±0.19 1.35±0.12模型對照組 - 8 0.18±0.04* 1.6±0.31** 1.68±0.13**陽性對照組 27 8 0.13±0.02▲▲ 1.01±0.21▲▲ 1.45±0.20▲無患子皂苷低劑量組 27 8 0.16±0.01 1.15±0.09▲▲ 1.37±0.09▲▲無患子皂苷高劑量組 108 8 0.13±0.01▲▲ 0.89±0.09▲▲ 1.31±0.05正常對照組 -8▲▲
表4 對自發性高血壓大鼠腹主動脈內皮ICAM-1表達的影響 (±s)

表4 對自發性高血壓大鼠腹主動脈內皮ICAM-1表達的影響 (±s)
注:模型對照組與正常對照組比較,**P<0.01;各藥物組與模型對照組比較,▲▲P<0.01。
吸光度值正常對照組組 別 劑量/(mg·kg-1) 動物數/只 陽性率/%25.375±6.726 0.0500±0.0199模型對照組 - 8 86.000±7.071** 0.1666±0.0348**陽性對照組 27 8 60.875±9.949▲▲ 0.0690±0.0137▲▲無患子皂苷低劑量組 27 8 56.875±9.448▲▲ 0.0821±0.0193▲▲無患子皂苷高劑量組 108 8 30.875±8.509▲▲ 0.0667±0.0216-8▲▲

圖5 主動脈血管內皮ICAM-1的蛋白表達免疫組化法 (×400)
3.5 對自發性高血壓大鼠內皮損傷及血管重構的影響HE染色,鏡下觀察結果顯示:正常對照組大鼠內膜細胞完整,無血栓形成,未見血液及血小板附壁,中膜平滑肌細胞呈縱行規則地排列,未見明顯增殖;自發性高血壓大鼠模型大鼠內膜細胞損傷明顯,可見血液或血小板附壁,血栓形成,有的甚至穿越內皮插入血管壁,中膜平滑肌增殖、肌層增厚明顯,且細胞排列紊亂不規則,部分平滑肌細胞核與內膜垂直排列并且有向內膜遷移的趨勢;無患子皂苷各劑量組及陽性對照組可不同程度地改善內膜損傷的病理狀態,內膜細胞可見輕度損傷,少量血液或血小板附壁,中膜平滑肌增殖不明顯,細胞排列輕度紊亂不規則,低、高劑量組改善更為明顯。見表6,圖6。
表6 對主動脈血管中膜平滑肌增殖情況的影響(±s,n=8)

表6 對主動脈血管中膜平滑肌增殖情況的影響(±s,n=8)
注:模型對照組與正常對照組比較,**P<0.01;各藥物組與模型對照組比較;▲P<0.05,▲▲P<0.01。
組 別 劑量/(mg·kg -1)MT/μm LD/μm MT/LD/%MA/(×105μm2)LA/(×105μm2)MA/LA/%正常對照組 - 110.25±8.30 741.13±27.98 14.88±4.05 5.28±0.41 23.76±1.82 22.43±2.97模型對照組 - 152.63±12.01** 660.25±27.79** 23.15±2.04** 7.61±0.81** 19.34±1.28** 39.56±5.28**陽性對照組 27 135.88±7.24▲▲ 688.75±15.65▲ 19.74±1.13▲▲ 6.51±0.33▲▲ 20.66±1.08▲ 31.56±2.00▲▲無患子皂苷低劑量組 27 131.50±6.39▲▲ 704.25±9.35▲▲ 18.68±0.99▲▲ 6.45±0.45▲▲ 21.01±1.09▲ 30.81±3.34▲▲無患子皂苷高劑量組 108 121.75±5.15▲▲ 721.88±16.63▲▲ 16.87±0.75▲▲ 5.73±0.30▲▲ 21.88±0.68▲▲ 26.21±1.64▲▲

圖6 主動脈血管內皮損傷及中膜平滑肌增殖HE染色 (×200)
Masson染色結果顯示:血管中膜平滑肌細胞漿和肌纖維被染成紅色,細胞核呈黑藍色,膠原纖維被染成藍色。與正常對照組相比,自發性高血壓大鼠模型組主動脈血管中膜平滑肌膠原纖維量明顯增多,且細胞排列紊亂;無患子皂苷各劑量組及陽性對照組可顯著抑制動脈血管平滑肌膠原纖維的異常增殖情況。見圖7。

圖7 主動脈血管內皮損傷及中膜平滑肌膠原沉積 Masson染色 (×400)
自發性高血壓大鼠屬于遺傳性高血壓動物模型。自發性高血壓大鼠出生后血壓隨鼠齡不斷升高,幼年自發性高血壓大鼠交感活性增高,4周齡時雖然血壓正常但已出現心臟質量增加,3~4個月時為高血壓確立期,6個月時血壓達到最高水平,隨后隨血壓升高進一步出現心血管并發癥[3]。因此,目前自發性高血壓大鼠模型是應用最為廣泛的高血壓動物模型,其病理生理機制與人類高血壓疾病相似,普遍用于研究高血壓疾病病理生理機制及篩選治療高血壓藥物。
腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor,TNF)是能夠引起腫瘤組織出血壞死、并具有多方面功能的細胞因子。TNF不僅參與免疫調節和炎癥反應,而且對心血管系統也產生一定的影響,故其在高血壓的病理進程中起到重要的作用[4]。高血壓病患者血液循環中TNF濃度[5]以及在體外培養的淋巴細胞TNF誘生水平[6]均顯著高于正常人,而水平較高的TNF可通過下列途徑影響高血壓病的病理進程:TNF通過引起血管內皮細胞的功能障礙及代謝損傷,進而導致血管內皮細胞的凋亡[7];還可促進內皮素 (ET)的表達,而增加的ET即可引起血管的強烈收縮,又可通過促進c-fos和c-myc等原癌基因表達,調控的細胞生長,使得血管內皮細胞增殖,血管壁增厚、管腔變得狹窄[8],從而進一步引起外周阻力增大,血壓持續升高。
細胞間黏附分子-1(ICAM-1)屬于免疫球蛋白超家族的成員。有研究發現,ICAM-l的異常表達涉及到多種心血管疾病[9]。有報道稱機械拉力可使血管內皮細胞的ICAM-l表達增多,從而致使與之連接的粒細胞和單核細胞被激活,因而進一步導致血管病變的發生。ICAM-1表達的增強與內皮的損害、內皮細胞功能的紊亂、高脂血癥、腎素-血管緊張素系統的激活、細胞因子的作用、胰島素抵抗等均有相關性[10]。
有研究表明,某些細胞因子如IL-1、IL-6等可由血管內皮細胞和血管平滑肌細胞分泌,與心血管疾病的發生、發展有一定的聯系,其不僅在血管內的炎癥反應及免疫應答中起著重要的介導作用,而且能促進血管平滑肌細胞DNA的合成及增殖,進而與原發性高血壓的發生有著密切的關系[11]。
因此,在本實驗中以自發性高血壓大鼠作為研究對象,研究結果顯示自發性高血壓大鼠血壓顯著高于正常對照組大鼠,并且隨著鼠齡的增長,血壓有逐漸升高的趨勢,符合人類原發性高血壓疾病的特點;自發性高血壓大鼠炎癥因子IL-1、IL-6、TNF-α的血清水平及血管內皮ICAM-1表達顯著高于正常對照組大鼠,進一步研究結果顯示自發性高血壓大鼠血管內皮損傷、中膜平滑肌顯著增厚,導致了動脈血管的重構,因此證實了慢性炎癥狀態與主動脈內皮損傷及血管重構的相關性。實驗受試藥物無患子皂苷低(27 mg/kg)、高 (108 mg/kg)劑量組單次及連續給藥均可顯著降低自發性高血壓大鼠血壓值,對抗自發性高血壓大鼠血壓逐漸升高的病理進程,抑制循環血液及血管內皮內炎癥因子的表達水平,從而對高血壓內皮損傷及血管重構的病理狀態有較好的改善作用。
無患子皂苷對自發性高血壓大鼠有顯著的降壓作用,并對主動脈內皮損傷及血管重構具有顯著的改善作用,其機制可能與其抑制炎癥因子IL-1、IL-6、TNF-α及ICAM-1的表達,改善自發性高血壓大鼠血管內皮慢性炎癥狀態有關。
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