葛根素預處理對缺血再灌注心肌脂質過氧化與內質網應激的影響

馮毅馬亞飛張林波王曉峰魏麗娟

葛根素預處理對缺血再灌注心肌脂質過氧化與內質網應激的影響

馮毅①馬亞飛①張林波①王曉峰①魏麗娟①

目的：觀察葛根素預處理對缺血再灌注（I/R）大鼠心肌內質網應激（ERS）與細胞凋亡的影響。方法：采用隨機數字表法將24只大鼠分為假手術組（SH組），缺血再灌注組（I/R組），葛根素預處理組（PU組）三組，每組8只。實驗結束測定心肌丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）的含量以及GRP78 mRNA、CRT mRNA的表達。結果：與SH組比較，其余兩組GRP78 mRNA與CRT mRNA表達、心肌MDA含量均明顯增加，而心肌SOD水平明顯降低（P＜0.05）。與I/R組比較，PU組GRP78 mRNA與CRT mRNA表達、心肌MDA含量均降低，且心肌SOD水平明顯增加（P＜0.05）。結論：葛根素預處理可能通過減輕心肌脂質過氧化反應，抑制I/R導致的過度ERS而發揮心肌保護作用。

葛根素； 缺血再灌注； 內質網應激； 脂質過氧化

心肌缺血再灌注（I/R）過程中由于鈣超載、脂質過氧化、缺氧等多種因素可導致內質網應激（ERS），適當的ERS可誘導多種保護蛋白表達上調，增強細胞對缺血再灌注損失的耐受能力，但持續而嚴重的ERS則誘發內質網凋亡信號通路導致細胞凋亡和組織損傷[1-2]。研究表明葛根素（puerarin，Pue）可以通過多種途徑減輕I/R導致的心肌損傷[3-4]。因此，本研究通過復制大鼠心肌缺血再灌注損失實驗模型，探討葛根素對缺血再灌注心肌脂質過氧化和ERS的影響。

1 資料與方法

1.1 動物及試劑 健康雄性SD大鼠24只（重慶醫科大學實驗動物中心），葛根素注射液（浙江康恩貝制藥股份有限公司），PCR試劑盒（北京天根產品），總RNA提取及逆轉錄試劑盒（Takara公司），丙二醛（Malondialdehyde， MDA）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase， SOD）測定試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

1.2 實驗分組 雄性SD大鼠24只按照隨機數字表法分成三組，每組8只。假手術組（SH組）：開胸后，在冠狀動脈左前降支下穿線但不結扎，在穿線前15 min經頸靜脈注射生理鹽水（2.5 mL/kg），連續觀察150 min。缺血再灌注組（I/R組）：在結扎冠狀動脈左前降支前15 min經頸靜脈注射生理鹽水（2.5 mL/kg），結扎30 min，再開放120 min[5-6]。葛根素預處理組（PU組）：結扎前15 min經頸靜脈注射Pue（2.5 mL/kg），余同I/R組[7]。

1.3 測定指標 將心肌細胞研磨成勻漿，以3000 rpm離心15 min，吸取上清液置管封存冷凍。運用硫代巴比妥酸法測定心肌組織MDA含量，分光光度計法測定心肌組織SOD活性，并參考文獻[7]行RT-PCR檢測心肌組織葡萄糖調節蛋白78（GRP78）和鈣網蛋白（CRT）mRNA的表達。

1.4 統計學處理 采用SPSS 16.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用（±s）表示，比較采用t檢驗，計數資料采用 χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 葛根素預處理對心肌MDA、SOD水平的影響 與SH組比較，其余兩組心肌MDA含量顯著增多，SOD水平明顯降低（P＜0.05）。與I/R組比較，PU組心肌MDA含量減少，SOD活性升高（P＜0.05）。見表1。

表1 葛根素預處理對心肌MDA、SOD和GRP78 mRNA、CRT mRNA表達水平的影響（±s）

表1 葛根素預處理對心肌MDA、SOD和GRP78 mRNA、CRT mRNA表達水平的影響（±s）

*與SH組比較，P＜0.05；△與I/R組比較，P＜0.05.

組別 MDA（nmol/mgprot） SOD（U/mgprot） GRP78 mRNA CRT mRNA SH組（n=8） 0.76±0.21 54.25±3.39 0.59±0.05 0.56±0.04 I/R組（n=8） 1.12±0.42* 35.27±5.74* 0.96±0.07* 0.91±0.05*PU組（n=8） 0.89±0.35*△ 45.03±4.16*△ 0.77±0.06*△ 0.72±0.06*△

2.2 葛根素預處理對心肌GRP78、CRT mRNA水平的影響 與SH組比較，I/R組、PU組GRP78、CRT mRNA表達水平均增高（P＜0.05）；與I/R組比較，PU組GRP78、CRT mRNA表達水平降低（P＜0.05）。見表1。

3 討論

氧自由基大量產生并通過過氧化反應造成組織細胞損傷是I/R損傷的主要機制之一，主要損害為細胞膜不飽和脂肪酸的過氧化反應，產生脂質過氧化物，使生物膜結構受到嚴重損害。MDA是細胞內發生脂質過氧化反應的終產物，是反映體內氧化應激反應的重要指標之一，其含量多少可反映細胞膜脂質過氧化的程度，可間接反映細胞損傷程度[8]。SOD是廣泛存在于需氧物體內的一種金屬酶，能催化超氧陰離子自由產生歧化反應，是體內最為重要的自由基清除劑[9]。研究表明葛根素可減輕心肌脂質過氧化和鈣超載損失，提高氧自由基清除能力，改善組織微循環，提高心肌細胞能源儲備達到對心肌I/R損傷的保護作用[5-6]。本實驗顯示，與I/R組比較，PU組脂質過氧化產物MDA生成減少、自由基清除酶SOD活性上調，提示葛根素可減輕脂質過氧化反應。

內質網是真核細胞中重要的細胞器之一，在調節蛋白質合成、折疊、降解和分泌，以及調節細胞應激反應等方面具有重要作用。I/R過程中由于鈣超載、脂質過氧化、缺氧等多種因素均可致內質網內未折疊或錯誤折疊蛋白質的聚集、內質網功能障礙、鈣穩態失衡等，即觸發ERS[1]。ERS可通過三條信號途徑誘發應激反應，其中未折疊蛋白反應途徑（unfolded protein response，UPR）是發現較早、了解較多的一條ERS途徑，UPR是由一個內質網分子伴侶GRP78和3個內質網應激感受蛋白所傳導的。ERS時，使GRF78從3種內質網應激感受蛋白上解離，與內質網內堆積的未折疊蛋白結合，促進其折疊和降解。GRF78解離后，使無活性的ER應激感受蛋白被激活并啟動UPR，進一步減少未折疊或錯誤折疊蛋白的積累，促進內質網正常功能的恢復。3個ER應激感受蛋白不僅能夠啟動ERS的生存途徑，嚴重或長時間的ERS將誘發細胞凋亡途徑，加速細胞凋亡[1]。GRP78 是ERS的標志性分子伴侶蛋白，其急速上調被認為是ERS最敏感的標志[10]。CRT是ER內重要的鈣結合蛋白，參與協助蛋白質轉運以及正確折疊，維持細胞內鈣穩態、減輕細胞凋亡等[11]。本研究顯示，I/R組與PU組均使GRP78和CRT mRNA表達上調，而PU組升高幅度較I/R組低，即PU組可誘導GRP78和CRT mRNA表達輕度增加，表明葛根素預處理可減輕I/R導致的過度ERS，進而減輕心肌細胞損失。

研究表明應用外源性SOD和過氧化氫酶作用于大鼠I/R心肌，發現其可改善內質網功能，提高細胞對鈣的處理能力，表明抑制脂質過氧化反應是保護內質網功能、減輕過度ERS的一種重要機制[12]。而本研究顯示，PU組脂質過氧化產物MDA生成減少、自由基清除酶SOD活性上調，且GRP78和CRT mRNA表達輕度增加，表明葛根素預處理可能通過減輕脂質過氧化反應，緩解I/R激發的過度ERS。

綜上所述，葛根素預處理可能通過減輕心肌脂質過氧化反應，抑制I/R導致的過度ERS而發揮心肌保護作用。

[1] Gorman A M，Healy S J，J?ger R，et al.Stress management at the ER： regulators of ER stress-induced apoptosis[J]. Pharmacol Ther，2012，134（3）：306-316.

[2] 張彩萍，倪宏偉，吳瑩.內質網應激在膿毒癥大鼠心肌損傷中的作用[J].中國醫學創新，2013，8（16）：11-12.

[3] 皇甫建新.葛根素治療缺血性心臟病的臨床療效研究[J].中國醫學創新，2011，8（29）：127-128.

[4] 趙艷紅，劉立新，任亞平.葛根素聯合穩心顆粒控制再灌注損傷性心律失常102例臨床探討[J].中國醫學創新，2011，8（16）：166-167.

[5] 馬亞飛，劉新偉，文婷婷，等.葛根素預處理減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷及PI3K/AKT信號通路的作用[J].重慶醫科大學學報，2009，34（12）：1673-1676.

[6] 馬亞飛，劉新偉，喬欣，等.葛根素通過PI3K/Akt途徑對大鼠缺血再灌注心肌細胞凋亡的抑制[J].中國老年學雜志，2010，30（8）：1077-1079.

[7] 楊海燕，劉新偉，馬亞飛，等.低pH液復灌對兔缺血再灌注心肌內質網應激與細胞凋亡的影響研究[J].解放軍醫學雜志，2011，3（1）：31-34.

[8] 張微，黃小民，丁黎敏.原花青素對過氧化氫損傷血管內皮細胞的保護作用[J].中國醫學創新，2012，28（3）：11-12.

[9] 賈曉鷹，郭政，郭建麗，等.內源性神經激肽和降鈣素基因相關肽在大鼠心肌缺血后適應對心肌超氧化物歧化酶的作用[J].中國醫學創新，2013，10（10）：8-9.

[10] 張海燕，劉寶琴，鄧娓娓，等.GRP78在蛋白酶體抑制劑誘導甲狀腺癌細胞凋亡中的作用[J].中華腫瘤防治雜志，2009，16（18）：1379-1382.

[11] Ellgaard L，Friekel E M. Calnexin，ealreticulin，and ERp57：teammates in glycoprotein folding[J]. Cell Biochem Biophys，2003，39（3）：223-247.

[12] 姚樹桐，劉秀華，王家富.缺血后處理抑制缺血再灌注大鼠心肌內質網應激相關凋亡[J].微循環學雜志，2008，18（3）：16-19.

Effects of Puerarin on Ischemia/Reperfusion Myocardial Lipid Peroxidation and Endoplasmic Reticulum Stress in Rats

/FENG Yi，MA Ya-fei，ZHANG Lin-bo，et al.//Medical Innovation of China，2014，11（08）：011-012

Objective：To investigate the effect of endoplasmic reticulum stress （ERS） and apoptosis during myocardium ischemia reperfusion with Puerarin preconditioning in rats.Method：Twenty-four Male SD rats were divided randomly into three groups（n=8），sham operation group（SH），ischemia reperfusion group（IR） and Puerarin preconditioning group（PU）.The myocardial injury of rats ware produced by the ligation of left coronary artery for 30 min followed by 120 min reperfusion.The Malondialdehyde （MDA）， Superoxide Dismutase（SOD）， glucose-regulated protein 78 （GRP78） mRNA and calreticulin （CRT） mRNA were measured at the end of reperfusion.Result：Compared with the SH group， the expressions of MDA， GRP78 and CRT mRNA of the other two groups increased significantly （P＜0.05）， while the level of SOD decreased markedly （P＜0.05）. Compared with the I/R group， the level of MDA， GRP78 and CRT mRNA were significantly lower in PU group （P＜0.05）， while the level of SOD increased significantly（P＜0.05）.Conclusion：Preconditioning with puerarin may regulate ERS response and inhibit excessive ERS by reducing lipid peroxidation during myocardial ischemia reperfusion.

Puerarin； Ischemia-reperfusion； Endoplasmic reticulum stress； Lipid peroxidation

10.3969/j.issn.1674-4985.2014.08.005

2013-11-11） （本文編輯：黃新珍）

①河南科技大學附屬第一醫院 河南 洛陽 471000

馬亞飛

First-author’s address： The First Affiliated Hospital of Henan University of Science and Technology，Luoyang 471000，China