芪藶強心膠囊改善糖尿病心力衰竭大鼠心功能及血管內皮功能實驗研究

官佳佳 陳 飛 吳伽勒 胡申江 牟 蕓

浙江大學醫學院附屬第一醫院超聲影像科 杭州 310000

研究顯示，心力衰竭與炎癥、過氧化物、特別是心血管系統的內皮功能異常有關[1]。芪藶強心膠囊的主要成分為黃芪、人參、附子、丹參、葶藶子，具有益氣溫陽、活血通絡、利水消腫的功能，可用于慢性心力衰竭的治療[2-3]。但是其增強心臟功能的機制仍不清楚，其效應是否與改善血管內皮功能有關尚不確定。本課題以糖尿病大鼠作為實驗模型，觀察芪藶強心膠囊改善糖尿病大鼠心功能的同時，能否改善其血管內皮功能。

1 實驗材料

1.1 動 物 雄性SD大鼠，體質量180～220g，由浙江大學醫學院附屬第一醫院實驗動物中心提供，動物使用合格證號：SYXK（浙）2013-0180。

1.2 主要試劑和藥品 鏈脲佐菌素（STZ）（美國SIGMA公司），芪藶強心膠囊（河北以嶺藥業），貝那普利（北京諾華制藥有限公司），腎上腺素（PE，美國SIGMA公司），乙酰膽堿（Ach，美國SIGMA公司）。

1.3 主要儀器 One TouchⅡ型血糖儀（Cordis公司，美國），生物信號采集系統Medlab6.0（南京易美科技有限公司），SONO5500超聲儀，探頭為寬頻帶6～15MHz（美國 Agilent公司），小動物呼吸機（浙江大學醫學儀器廠）。

2 實驗方法

2.1 模型制備及分組 34只雄性SD大鼠禁食12h后，一次性左下腹腔注射由檸檬酸鈉溶液（0.1mol/L，pH=4.5）配置的 STZ（70mg/kg）誘導糖尿病模型。72h后測隨機血糖，血糖濃度＞16.7mmol/L認為造模成功，隨機分成糖尿病組18只，芪藶強心組16只。另選對照組大鼠7只，不予注射STZ。

2.2 給 藥 造模成功后1天即開始灌胃給藥。芪藶強心組給藥劑量為4g/（kg·d），將藥粉溶于2mL生理鹽水混懸灌胃，對照組及糖尿病組予2mL生理鹽水灌胃。大鼠每周定期稱重決定給藥劑量。共灌胃8周。

2.3 觀察指標

2.3.1 超聲心動圖檢測 給藥8周后稱重及復測血糖后，予4%水合氯醛（0.01mL/g）腹腔注射麻醉，利用6～15MHz探頭行超聲檢查。每一個超聲測定值取3個連續心動圖周期測量的均值。超聲測定指標包括：左室舒張末期內徑（left ventricular internal diameter at diastolic phase，LVIDd）、左室收縮末期內徑（left ventricular internal diameter at systolic phase，LVIDs）、左室短軸縮短率（left ventricular fractional shortening，FS）、左室射血分數（left ventricular ejection fraction，EF）。

2.3.2 左心室血流動力學檢測 動物稱重，麻醉，仰臥位固定大鼠，頸部正中切口，氣管插管行正壓人工呼吸，頻率80次/min，潮氣量10mL，于胸骨左側4與5肋間開胸，打開心包膜，自心尖插入一磨鈍的7號針頭至左心室，針頭的另一側經壓力換能器連于Medlab生物信號采集系統，測量左室收縮壓（left ventricular systolic pressure，LVSP）、左室舒張末壓（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）、左室內壓最大上升和下降速率（maximal rates of pressure development and decline，±dp/dtmax）。測量完畢后心腔內注射10%KCL處死大鼠。

2.3.3 血管內皮功能檢測 血管環試驗胸主動脈環制備：小心分離大鼠胸主動脈，置于預冷的K-H液中，剝去附在胸主動脈上的脂肪和結締組織，橫切8段，成為每段約2～3mm長的血管環。將血管環懸掛于5mL K-H液的浴槽中，溫度（37.0±0.2）℃，持續通入95%O2和5%CO2的混合氣體。標本一端固定，另一端經張力換能器連接Medlab6.0生物信號采集處理系統，記錄實驗過程中張力的變化。穩定過程先以0g張力開始，維持15min后換液1次，調節其張力至2g，平衡 45～60min，其間每隔 15min更換1次 K-H液。主動脈環穩定后，用KCl（60mmol/L）刺激，待收縮幅度穩定后，用K-H液洗脫2次，共重復3次，以激發最大收縮并使血管收縮狀態更穩定。洗脫重新穩定后，用 PE 1.0μmol/L（10-3M，5μL）刺激，穩定10min，加入 Ach 10μmol/L（終濃度 10-5M），觀察曲線下降情況。以加入Ach后血管的張力變化值與PE穩定后的血管張力變化值的百分比表示血管舒張率。

2.4 統計學方法 應用SPSS10.0軟件進行統計分析。所有計量資料以均數（x±s） 表示，組間比較采用方差分析，P＜0.05認為差異有統計學意義。

3 實驗結果

3.1 一般情況 糖尿病組與芪藶強心組大鼠體質量較對照組明顯降低（P＜0.01），心臟質量指數明顯升高（P＜0.01），心率減慢（P＜0.01）。芪藶強心組與糖尿病組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表2 三組超聲心動圖參數比較（x±s）

表1 三組大鼠體質量及心臟質量指數比較（x±s）

3.2 三組超聲心動圖參數比較 糖尿病大鼠左室舒張末內徑較對照組明顯減小（P＜0.05），但左室收縮末期內徑卻較對照組增大，左室短軸縮短率和左室射血分數減低（P＜0.01）。芪藶強心組左室舒張末期內徑與糖尿病組比較，差異無統計學意義（P＞0.05），但左室收縮末期內徑較糖尿病組比較明顯減小（P＜0.05），FS 和 EF 明顯改善（P＜0.05，P＜0.01），見表 2。

3.3 三組左室血流動力學改變比較 糖尿病組大鼠左室收縮末壓（LVSP）、左室舒張末壓（LVEDP）和左室內壓最大下降速率（-dp/dtmax）與正常對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05），但左室內壓最大上升速率（+dp/dtmax）明顯下降（P＜0.01）。芪藶強心組左室收縮末壓、左室舒張末壓與糖尿病組比較，差異無統計學意義（P＞0.05），但+dp/dtmax較糖尿病組有明顯上升（P＜0.01）。芪藶強心組-dp/dtmax較糖尿病組明顯改善，但差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

3.4 三組血管舒張反應改變比較 胸主動脈環試驗，對照組血管舒張百分比為（64.32±5.31）%，糖尿病組為（43.12±6.36）%，芪藶強心組為（48.29±6.79）%。與對照組比較，糖尿病組血管舒張百分比明顯下降（P＜0.05）。芪藶強心組降低少于糖尿病組（P＜0.05）。

4 討 論

本研究顯示，以STZ誘導的糖尿病大鼠在模型成功后第8周左室收縮功能明顯下降。使用芪藶強心膠囊治療后，左室射血分數、左室短軸縮短率、+dp/dtmax有明顯改善，乙酰膽堿誘發的血管舒張百分比升高，說明該中藥制劑改變左室收縮功能的作用與血管內皮功能的改善有關，這可能是芪藶強心增強心臟收縮功能的機制之一。

芪藶強心膠囊含有黃芪、人參、葶藶子、丹參、紅花、香加皮等11味中藥，其活性部位的組成成分中含有毛蕊異黃酮、人參皂苷、杠柳苷、丹酚酸、山萘酚等11個化合物。已有研究證實[4]，其活性部位有強心、利尿、擴血管的作用，但是其改善心臟作用的機制并未闡明。

血管內皮功能紊亂在心力衰竭的發病過程中有非常重要的作用，可能是病情惡化的關鍵機制之一。因為心力衰竭患者缺血缺氧，細胞內酸中毒，兒茶酚胺分泌增加，體內氧自由基增加，引發脂質過氧化反應加強，導致血管內皮功能障礙，使內皮釋放的一氧化氮、內皮素失衡，造成內皮依賴性的血管舒張和收縮功能異常，以致動脈阻力增加，心肌細胞壞死、纖維化、心肌重塑，心肌肥厚，從而使心肌泵功能受損加重，進而形成惡行循環。高血糖是損害內皮功能的主要因素。高血糖使血管組織細胞及外周血細胞的二酯酰甘油（DGA）升高，從而抑制一氧化氮合酶活性，導致一氧化氮含量降低，抑制一氧化氮介導的cGMP生成，引起血管舒縮功能改變。持續的高血糖將使核酸、蛋白質等大分子物質發生不可逆的晚期糖基化終末產物，該產物將使一氧化氮失活。本研究中，糖尿病組大鼠左室收縮功能下降，心臟質量指數升高，說明該組大鼠存在心臟收縮功能異常和左室重構。這與我們以往的研究結果相一致[5]。血管環試驗的結果表明，糖尿病大鼠的血管舒張百分比明顯下降。芪藶強心膠囊治療后，血管舒張百分比下降少于糖尿病組（P＜0.05），左室射血分數和左室短軸縮短率上升，左室+dp/dtmax增加，顯示內皮功能得到一定改善，同時左室收縮功能得到相應提高。這可能是芪藶強心改善左室收縮功能的機制之一。

表3 三組血流動力學指標比較（x±s）

曾有研究報道[6]，芪藶強心膠囊治療心肌梗死大鼠，可以降低心肌基質金屬蛋白酶2，9活性，升高α-MHC/β-MHCmRNA比值，左室射血分數上升，其有效改善心功能的作用機制與其抑制心肌重構有關。但本研究發現，芪藶強心組大鼠體質量、心臟/質量指數與糖尿病組比較沒有明顯改變，與對照組比較，體質量明顯降低，心臟質量指數增高。說明治療期間芪藶強心膠囊對糖尿病大鼠心臟的重塑無明顯作用，其對心臟功能的改善尚不能用對心臟重塑的影響作出解釋。

本研究中，芪藶強心組左室射血分數、左室短軸縮短率、左室+dp/dtmax均較糖尿病組增高，說明左室收縮功能得到提高。但是芪藶強心組大鼠左室-dp/dtmax與糖尿病組比較差異無統計學意義，說明芪藶強心膠囊對糖尿病大鼠左室舒張功能的作用并不明顯。

本組結果顯示，芪藶強心膠囊可以改善糖尿病大鼠左室收縮功能，改善糖尿病大鼠血管內皮功能可能是其改善心臟功能的機制之一。

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［6］張詩吟.芪藶強心膠囊對兔心肌梗死后心力衰竭保護作用的研究［M］.蘇州：蘇州大學出版社，2010：287-290.