硫化氫抑制大鼠急性心肌缺血引起的細胞炎癥反應*

謝英花， 馬燕山， 張 楠， 張建新△

我國每年心血管疾病占總死亡原因的41%［1］。其中缺血性心臟病可引發自由基損傷、鈣超載、炎癥瀑布反應等，進而誘發心絞痛，甚至心肌梗死［2］。此類心臟病防治的重點是如何解除或減輕缺血性損傷。隨著研究的深入，發現炎癥損傷在缺血性心肌病的發生、發展中起關鍵作用［3-4］。研究表明H2S在心肌缺血/再灌注模型中發揮抗炎作用［5-6］。但其對離體急性心肌缺血損傷的影響與炎癥反應之間的關系，目前尚不明確。本研究采用離體大鼠急性缺血損傷模型，觀察H2S對急性缺血時心肌細胞產生的炎癥細胞因子的影響，探討H2S的心肌保護作用機制。

材料和方法

1 材料

1.1 儀器、藥品與試劑 NaHS購自Sigma;Prime-Script RT Reagent(Prefect Real Time)、SYBR Premix Ex TaqTM(Prefect Real Time)、RNAiso Plus Reagent、EASY Dilution(for Real Time PCR)和DL2000 DNA Marker均購自TaKaRa;BCA法蛋白定量試劑盒、預染蛋白marker均購自上海捷瑞生物工程有限公司;鼠NF-κB p65和β-actin多克隆抗體購自Santa Cruz。八道生理記錄儀PowerLab/8S(AD Instrument);PCR Thermal Cycler Dice和PCR Thermal Cycler Dice Real Time System(TaKaRa);凝膠成像系統(UVP)。

1.2 動物及分組 SPF級♂SD大鼠40只，體重(270±20)g，由河北省實驗動物中心提供，隨機分為5組，每組8只，分別為:假手術組(sham)、缺血組(ischemia)以 及 NaHS 5 μmol/L、10 μmol/L 和20 μmol/L劑量組。假手術組冠狀動脈左前降支只穿線但不結扎。缺血組建立缺血模型。NaHS各劑量組亦制備缺血模型，缺血2 h時更換為5 μmol/L、10 μmol/L和20 μmol/L NaHS灌流液。假手術組和缺血組用正常灌流液灌流。

2 方法

2.1 離體大鼠急性心肌缺血損傷模型的制備 大鼠腹腔注射10%水合氯醛350 mg/kg麻醉后，迅速開胸，取出心臟，置于盛有混合氣飽和預冷K-H液的平皿中，清洗殘留血液，經主動脈逆行插管，懸掛于Langendorff灌注裝置，使用95%O2+5%CO2混合氣飽和的K-H液恒壓灌注，循環恒溫水浴維持灌注系統溫度在(37±0.5)℃。離體心臟經Langendorff模型平衡灌注20 min后，結扎冠狀動脈左前降支，造成心肌急性缺血。結扎成功后每分鐘冠脈流量下降30%左右，心肌收縮力下降至原來1/3～1/2，心臟缺血區表面發白。繼續灌流4 h。

2.2 心功能測定 記錄各組缺血末 ±dp/dtmax、左室舒張壓(left ventricular diastolic pressure，LVDP)和冠脈流量(coronary flow，CF)等心功能指標。

2.3 實時熒光定量PCR測定心肌組織中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10和ICAM-1 mRNA的表達 各組實驗結束后摘取心臟，用冰生理鹽水沖洗干凈，無菌環境下取部分左心室前壁組織，迅速放入超低溫冰箱中，留待進行實時熒光定量PCR測定。

將冷凍組織100 mg在預冷好的研缽中研磨至粉狀。用RNAiso Plus 2 mL完全覆蓋樣品。室溫靜置。使之完全融化，后研磨直至得到透明裂解液。轉移勻漿液，室溫下靜置5 min。4℃、13 000 r/min離心5 min后，將上清轉移至新的1.5 mL離心管。按0.2 mL/1 mL的比例加入CHCl3，并振搖使之混勻。接著室溫靜置5 min，4℃、1 350 r/min離心15 min后，取 500μL上清，加入等體積的(CH3)2CHOH，混勻。室溫靜置10 min，4℃、13 000 r/min離心10 min。棄去上清液。用-20℃預冷的75%的乙醇1 mL清洗沉淀。后4℃、13 500 r/min離心5 min處理。棄去上清液，室溫放置干燥。沉淀用RNase Free dH2O 40 μL溶解，在-80℃冰箱中保存，備用。

配制RT反應液(配制在冰上進行)進行逆轉錄反應，可有效地將全長mRNA反轉錄成cDNA。配制real-time PCR反應液(配制在冰上進行)。GAPDH引物序列正義鏈 5′-ATGATTCTACCCACGGCAAG-3′，反義鏈 5′-CTGGAAGATGGTGATGGGTT-3′;IL-6 引物序列 正 義 鏈 5′-TAGTCCTTCCTACCCCAACTTCC-3′，反義鏈 5′-TTGGTCCTTAGCCACTCCTTC-3′;IL-1β 引物序列正義鏈 5′-GACCTGTTCTTTGAGGCTGACA-3′，反義鏈 5′-CTCATTGGACAGCCCAAGTC-3′;TNF-α 引物序列正義鏈 5′-CCCAGACCCTCACACTCAGAT-3′，反義鏈 5′-TTGTCCCTTGAAGAGAACCTG-3′;ICAM-1引物序列正義鏈5′-CCCCACCTACATACATTCCTAC-3′，反 義 鏈 5′-ACATTTTCTCCCAGGCATTC-3′;IL-10引物序列正義鏈 5′-CAGACCCACATGCTCCGAGA-3′，反義鏈 5′-CAAGGCTTGGCAACCCAAGTA-3′。引物均由上海捷瑞生物工程有限公司合成。反應條件:95℃ 10 s;95℃ 5 s，60℃ 20 s，40個循環。

Real-time PCR定量分析數據由計算機收集，繪制動力學曲線，測定每個樣品的Ct值，用2-ΔΔCt方法分析各組 TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10 和 ICAM-1 mRNA表達的差異。

2.4 Western blotting半定量測定心肌組織NF-κB的表達 實驗結束后摘取心臟，剪取左心室前壁部分組織，迅速放入超低溫冰箱中保存，留待進行Western blotting檢測。將裂解的心肌組織離心得沉淀，加核蛋白提取液，研磨，離心，上清液與點樣緩沖液熱變性，做聚丙烯酰胺凝膠電泳，轉膜，用TBST洗滌，5%脫脂奶粉封閉，加稀釋的NF-κB p65Ⅰ抗，再加相應的Ⅱ抗，ECL顯色，掃描條帶，轉換為數字圖像，ImageJ圖像分析軟件半定量分析蛋白條帶。

3 統計學處理

數據以均數±標準差(mean±SD)表示，通過SPSS 13.0統計軟件進行多組間單因素方差分析(One-way ANOVA)，P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

1 離體心肌組織心功能的變化

各組缺血末±dp/dtmax、LVDP、CF等心功能指標見表1。結果表明，ischemia組心臟的 LVDP、±dp/dtmax和 CF均呈明顯下降(與 sham組相比，P＜0.01)。NaHS 5 μmol/L、10 μmol/L 和 20 μmol/L 組心臟的上述指標均明顯高于ischemia組(P＜0.05或P＜0.01)，說明H2S改善了離體急性缺血心肌功能。

表1 H2S對心功能的影響Table 1.The effect of H2S on the cardiac functions in the rat hearts after ischemia(Mean±SD.n=8)

2 H2S 對離體心肌組織中 TNF-α、ICAM-1、IL-1β、IL-10和IL-6 mRNA表達的影響

Ischemia 組離體心肌組織中 IL-1β、TNF-α、ICAM-1和IL-6 mRNA表達明顯增強，IL-10 mRNA的表達明顯降低(與sham組相比，P＜0.01);與ischemia組相比，各 NaHS劑量組離體心肌組織中 IL-1β、TNF-α、ICAM-1和IL-6 mRNA表達顯著降低，10 μmol/L和20 μmol/L NaHS組離體心肌組織中IL-10 mRNA表達顯著升高(P＜0.05或P＜0.01)，見圖1、2。

3 H2S對離體心肌組織中NF-κB表達的影響

Sham組離體心肌組織中僅有很少量NF-κB的表達;ischemia組離體心肌組織中NF-κB的表達明顯升高(與sham組相比，P＜0.01);與ischemia組相比，10 μmol/L 和 20 μmol/L NaHS 組離體心肌組織中NF-κB的表達顯著下降(P＜0.05或P＜0.01)，見圖3。

Figure 1.Effects of H2S on the mRNA expression of TNF-α，IL-6 and IL-1β in rat myocardial tissues.＊＊P ＜0.01 vs sham;#P ＜0.05，##P ＜0.01 vs ischemia.圖1 H2S對離體心肌組織中TNF-α、IL-1β和IL-6 mRNA表達的影響

Figure 2.Effects of H2S on the mRNA expression of ICAM-1 and IL-10 in rat myocardial tissues. ＊＊P ＜0.01 vs sham;#P＜0.05，##P＜0.01 vs ischemia.圖2 H2S對離體心肌組織中ICAM-1和IL-10 mRNA表達的影響

Figure 3.The effect of H2S on the protein level of NF-κB in rat myocardial tissues detected by Western blotting.＊＊P ＜0.01 vs sham;#P＜0.05，##P＜0.01 vs ischemia.圖3 H2S對離體心肌組織中NF-κB表達的影響

討 論

本研究采用Langendorff離體灌流心臟和結扎左冠狀動脈前降支，成功復制大鼠急性心肌缺血損傷模型。實驗發現急性缺血后，心肌收縮力減弱，心功能降低。NF-κB出現明顯移位，核NF-κB表達量明顯增加，并伴隨心肌組織中 IL-1β、TNF-α、ICAM-1和IL-6 mRNA表達增強，IL-10 mRNA表達明顯降低。而H2S能明顯對抗心肌缺血所致的LVDP降低，增加LVDP、±dp/dtmax及冠脈流量，抑制炎癥細胞因子釋放，保護急性缺血心肌。

心肌急性缺血初期僅有部分心肌細胞壞死，但隨著大量炎癥細胞浸潤到心肌組織梗死區，心肌細胞壞死和凋亡的范圍逐步擴大，形成較大面積心肌梗死，加速心功能惡化。炎癥反應是導致心肌梗死后心臟病理學損傷的重要原因［7-8］。因此調控心肌梗死后炎癥反應，恢復細胞因子網絡平衡，是減輕心肌梗死后心臟損傷的關鍵［9-10］。

NF-κB是一種活躍的核轉錄因子，參與調控多種炎癥遞質及細胞因子基因的表達，在細胞因子網絡失衡中起關鍵作用。研究表明心肌梗死后缺氧、氧化應激等活化信號能夠激活NF-κB，并轉位進入細胞核，進而誘導黏附分子家族的ICAM-1，前炎癥因子 TNF-α、IL-1β、IL-6 等的表達上調［9］，導致心肌炎癥反應，引起心肌缺血損傷。而若能抑制NF-κB的活化和表達，可抑制炎癥反應，促進心臟修復［11］。IL-lβ是IL-1的亞型之一，發生心肌缺血時，對心肌細胞具有直接的毒性作用，并能促進內皮細胞與中性粒細胞黏附［12］。IL-6是炎癥反應中的核心調節因子，可廣泛作用于多個系統。ICAM-1表達升高會增加中性粒細胞浸潤、黏附，并可進一步惡化，加重心肌組織細胞損傷［13］。TNF-α是重要的初級炎癥因子，在應激狀態下，可在心肌大量表達［12］。而IL-10為多功能、多細胞源性的炎癥抑制因子。若其產生受到抑制，促炎細胞因子將失去負反饋抑制作用，使炎癥不斷進展和惡化［14］。NF-κB的激活在炎癥細胞因子表達中起著關鍵作用，而且兩者相互促進，所以調節NF-κB的活性將有利于改善炎癥反應，抑制心室的重構［15］。

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