黃芪多糖對糖尿病大鼠心肌的保護作用

陳紅霞，曹霞，盧紅，趙小玉

(湖北科技學院基礎醫學院，湖北咸寧 437100)

黃芪多糖對糖尿病大鼠心肌的保護作用

陳紅霞，曹霞，盧紅，趙小玉

(湖北科技學院基礎醫學院，湖北咸寧 437100)

摘要：目的觀察黃芪多糖對糖尿病大鼠心肌的保護作用，并探討其機制。方法 40只SD大鼠隨機分為空白對照組(NC組)、模型對照組(MC組)、黃芪多糖高劑量治療組(NH組)和黃芪多糖低劑量治療組(NL組)，各10只。NC組用普通飼料喂養，后3組用高糖高脂飼料喂養，均6周，同時對后3組進行造模(30 mg/kg鏈脲佐菌素一次性腹腔注射)。NH組和NL組用黃芪多糖200、400 mg/(kg·d)腹腔注射6周，MC組用等量生理鹽水灌胃。給藥6周后，檢測各組大鼠血清、心肌組織超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、轉化生長因子β1(TGF-β1)及腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平，光鏡下觀察心肌組織形態學改變。結果與MC組相比，NH、NL組大鼠血糖水平降低；血、心肌組織SOD活性升高，MDA含量下降，TGF-β1和TNF-α水平下降(P均<0.05)。NH、NL組與MC組比較，大鼠心肌結構損傷減輕，核裂解、丟失現象減少。結論黃芪多糖可減輕糖尿病大鼠心肌氧化應激和纖維化，減輕糖尿病造成的心肌損傷，其機制可能與抑制TGF-β1和TNF-α表達有關。

關鍵詞：糖尿病；糖尿病心肌病；黃芪多糖；轉化生長因子β1；腫瘤壞死因子α

糖尿病心肌病是糖尿病的嚴重并發癥，是指發生在糖尿病中，不能用高血壓病、冠心病、心臟瓣膜病及其他心臟病來解釋的心肌疾病。相關流行病學調查發現，糖尿病患者心血管系統疾病是非糖尿病人群病死率的2~3倍[1]。糖尿病心肌病發病機制復雜，心肌細胞代謝紊亂、心肌細胞鈣轉運缺陷、冠狀動脈微血管病變、心肌間質纖維化、心臟自主神經病變等為其主要病理改變[2,3]。另有研究[4]顯示，糖尿病心肌病過程中有多種炎癥細胞因子表達上調，這可能與糖尿病引起的氧化應激有關，在糖尿病心肌病發生過程中，有不同程度心肌纖維化，同時心肌僵硬度增加，心室順應性下降[5]。中藥制劑黃芪多糖是黃芪的有效成分，具有抗衰老、抗氧化、雙向調節等作用。本研究旨在探討黃芪多糖對糖尿病大鼠心肌的保護作用。

1材料與方法

1.1實驗動物健康雄性SD大鼠40只，體質量180～250 g(飼養合格證號:SCXK鄂2012-0016，湖北科技學院實驗動物中心提供)，飼養條件為恒溫(25±2)℃，相對濕度52%～70%，符合實驗動物環境設施要求。

1.2主要藥物與試劑黃芪多糖(純度為70%，另有少量黃芪皂苷、氨基酸及黃酮等)購自西安沃森生物科技有限公司；鏈脲佐菌素購自美國Sigma公司；血糖試紙購自強生中國醫療器材有限公司(編號：3054915)；PBS、EDTA購自北京中杉金橋生物技術有限公司；超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、考馬斯亮藍檢測試劑盒購自南京建成生物工程研究所；轉化生長因子β1(TGF-β1)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)ELISA檢測試劑盒購自武漢博士德生物工程有限公司。

1.3方法

1.3.1動物模型建立與標本采集將40只SD大鼠隨機分成4組，即空白對照組(NC組)、模型對照組(MC組)、黃芪多糖高劑量治療組(NH組)和黃芪多糖低劑量治療組(NL組)，每組10只。NC組用普通飼料喂養6周；MC組、NH組和NL組用高糖高脂飼料喂養6周，并使用鏈脲佐菌素進行糖尿病造模(30 mg/kg鏈脲佐菌素一次性腹腔注射)。NH組和NL組用黃芪多糖200、400 mg/(kg·d)腹腔注射6周，MC組用等量生理鹽水灌胃。MC組的大鼠在給予高糖高脂飲食及鏈脲佐菌素腹腔注射后出現多飲、多食、多尿等糖尿病相關癥狀，體質量明顯下降，體毛逐漸失去光澤，精神萎靡，行動遲緩，個別大鼠出現爛尾現象。NC組、NH組和NL組的大鼠食量、尿量、飲水量及體質量無明顯改變，毛色有光澤，精神好，對環境變化反應靈敏，狀態佳。給藥6周后即第12周末禁食12 h，所有動物進行斷尾采血、分離血清和留取標本。處死大鼠(頸椎脫臼法)，收集心臟血液標本，取出心臟，并將其漂洗在冰生理鹽水中，取心尖部組織，置于-80 ℃冰箱中保存，檢測心肌組織中的SOD活性、MDA含量、TGF-β1和TNF-α。最后取剩余心臟組織做病理切片做形態學檢測。

1.3.2心肌組織形態學觀察取心臟組織用中性甲醛溶液(4%)固定，脫水，石蠟包埋，制片，進行HE染色，最后在光鏡下觀察心肌組織形態學改變。

1.3.3SOD活性、MDA含量檢測取少許凍存的心尖組織解凍并用4℃生理鹽水漂洗，濾紙拭干，剪碎并放入勻漿器內，以預冷的生理鹽水作為勻漿介質，在冰上快速研磨制成10%組織勻漿，然后用低溫低速離心機(轉速4 000 r/min)離心12 min后，留取上清液。最后按照試劑盒說明書的流程進行如下操作：羥胺法測定心肌勻漿中SOD活性，硫代巴比妥酸(TBA)法測定MDA含量。

1.3.4TNF-α、TGF-β1檢測按照試劑盒說明書采用ELISA法檢測大鼠血清、心肌組織中的TNF-α和TGF-β1水平。

2結果

2.1各組大鼠空腹血糖及血清、心肌組織SOD活性、MDA含量比較結果見表1。

注：與NC組比較，*P<0.01；與MC組比較，#P<0.05。2.2各組大鼠血清、心肌組織TGF-β1、TNF-α表達比較結果見表2。

2.3各組大鼠心肌組織形態學變化NC組心肌細胞纖維正常，心肌細胞核位于細胞中央；MC組心肌細胞肥大、變性、灶性壞死，壞死區纖維化，炎性細胞浸潤，細胞核裂解、丟失；NH、NL組與MC組比較，大鼠心肌結構損傷減輕，核裂解、丟失現象減少。

注：與NC組比較，*P<0.01；與MC組比較，#P<0.05。

3討論

糖尿病心肌病發病原因涉及心肌能量代謝異常、脂肪代謝亢進及由此引發的內穩態失調；此外，心肌間質增生和纖維化、間質炎性反應等心肌結構和功能改變也促進了糖尿病心肌病的發生發展[6～8]。因此，預防和治療糖尿病心肌病重在改善糖脂代謝，抑制心肌細胞的凋亡，抗心肌纖維化，改善心肌能量代謝等。

TGF-β1是生物體內廣泛存在的一種極為重要的致組織纖維化的細胞因子。TGF-β1及其受體在心臟心肌細胞和非心肌細胞均有表達，亦可來源于心肌損傷時出現的一些炎癥反應細胞如中性粒細胞、單核細胞等。研究[9]顯示，高糖條件下的心肌纖維化及心肌肥厚導致的心室重構，可能與TGF-β1過度表達有關。TGF-β1還與心肌損傷過程中心肌細胞肥大有密切關系。體外實驗[10～12]發現，TGF-β1可促進成纖維細胞分化增生，上調膠原合成，抑制膠原酶釋放，同時在纖維部位表達明顯增加。糖尿病心肌病過程中的晚期糖基化終產物(AGEs)與其特異受體結合可誘導一氧化氮合酶(NOS)產生增多，活化核轉錄因子(NF-κB)，誘導產生TNF-α，導致心肌發生炎性反應、纖維化、心肌肥大、心肌細胞凋亡等損傷[13,14]。研究表明，應用TNF-α單克隆抗體能夠減少糖尿病心肌組織的炎性反應和纖維化。為探討糖尿病心肌病過程中的心肌細胞保護措施，本實驗采用鏈脲佐菌素制備大鼠糖尿病模型，在模型制備成功后用不同劑量黃芪多糖腹腔注射，研究黃芪多糖降血糖、抗炎、抗心肌纖維化等作用。實驗過程中發現，糖尿病大鼠心肌組織和血漿TGF-β1和TNF-α表達較正常對照大鼠明顯升高，這可能是糖尿病心肌病心肌炎癥反應、心肌細胞損傷的重要原因。黃芪多糖干預6周后，黃芪多糖高低劑量組較DM組血糖均有下降，TGF-β1和TNF-α表達均減少，顯示黃芪多糖對糖尿病大鼠心肌損傷有保護作用，可能與其抗氧化、抑制心肌間質纖維化、減輕炎癥損傷作用有關。在黃芪多糖用藥后，隨著TGF-β1和TNF-α表達的減少，心肌細胞和血清中SOD和MDA水平升高，說明黃芪多糖對心肌氧化和炎癥反應有抑制作用，且不同劑量黃芪多糖對大鼠空腹血糖等指標的影響沒有明顯的量效關系，這也與文獻[15]報道相符。

綜上可見，黃芪多糖可減輕糖尿病大鼠心肌氧化應激和纖維化，減輕糖尿病心肌損傷，其機制可能與抑制TGF-β1和炎癥因子TNF-α表達有關，這為臨床進一步應用黃芪多糖治療糖尿病心肌病提供了實驗和理論依據。

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(收稿日期：2014-10-21)

通信作者：陳紅霞

中圖分類號：R541.2

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2015)07-0031-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.07.011