大蒜素改善急性心肌梗死再灌注后心功能及相关机制研究

来源 :北京协和医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luckybaisy
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研究背景及目的:急性心肌梗死具有高死亡率及致残率,缺血心肌血流的及时恢复可显著减小心肌梗塞面积,使患者的临床结局得到改善。然而,心肌缺血再灌注(IR)损伤可加重心肌细胞死亡,使心脏功能恶化。当前,尚没有避免心肌IR损伤的有效治疗方案,寻找新的心肌IR损伤治疗策略至关重要。大蒜素药理属性广泛,具有心血管保护作用。本文旨在研究大蒜素在心肌IR损伤中的作用,并阐明其潜在机制。研究方法:给予30只实验用小鼠(8周,雄性,C57BL/6)普通饮食进行喂养,采用随机方法,划分为3组,包括假手术组、心肌IR损伤组和心肌IR+大蒜素组。大蒜素组小鼠在进行心肌IR损伤模型前半小时通过静脉给予大蒜素(3.6ug/g,30分钟内给药完毕),而假手术组与心肌缺血再灌注组在进行手术前给予等量的生理盐水。完成心肌IR模型7天后,通过心脏超声检测各组小鼠左室射血分数(EF)、缩短分数(FS)、舒张期左心室内径(LVIDs)、收缩期左心室内径(LVIDd)、左心室舒张末期前壁厚度(LVAWd)、左心室收缩末期前壁厚度(LVAWs)、左心室舒张末期后壁厚度(LVPWd),左心室收缩末期后壁厚度(LVPWs)等心脏结构及功能相关指标。随后将各组小鼠麻醉处死,采集心肌组织标本检测如下指标:Masson染色观察小鼠心肌梗死区纤维化面积;免疫荧光法检测大鼠心肌血小板-内皮细胞粘附分子(CD31)、血管平滑肌肌动蛋白(a-SMA)、环氧合酶2(COX-2)表达水平;Western-blot法检测大鼠心肌组织磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)、总蛋白激酶B(t-AKT)、磷酸化状态的磷脂酰肌醇3-激酶(p-PI3K)、总磷脂酰肌醇3-激酶(t-PI3K)、磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)、总哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(t-mTOR)、COX-2、血管内皮生长因子(VEGF)、基质金属蛋白酶(MMP)蛋白表达水平。同时,在体外细胞实验中,我们将小鼠RAW264.7巨噬细胞分为对照组(无脂多糖刺激),脂多糖组(脂多糖10ng/ml进行刺激),脂多糖+PI3K抑制剂Wortmannin组,每组再分为空白对照组和大蒜素组。将各组细胞6小时培养在无血清细胞培养基中。我们评价VEGF的表达水平通过fura-2/AM荧光染色;检测各组细胞p-PI3K,p-AKT,p-mTOR,VEGF,COX2 和 MMP2 的蛋白表达水平通过 Western-blot。此外,我们对大蒜素干预心肌IR损伤过程中非编码RNA(ncRNA)表达水平进行了探讨,对心肌IR机制的研究进行补充。通过生物信息学分析,对基因进行差异表达分析、基因本体分析(GO)和京都基因组(KEGG)信号通路分析。从中选择目的基因miR-19 α-3p进行进一步研究后,在小鼠心肌组织及心肌细胞两个层面,通过RT-PCR对对照组、心肌IR组、心肌IR+大蒜素组miRNA进行检测;通过Western-blot法对miR-19 α-3p对PI3K-AKT通路的调控作用进行验证。研究结论:1、与心肌IR组比较,心肌IR+大蒜素组小鼠心脏EF(P<0.05)、FS(P<0.01)、LVAWd(P<0.05)和 LVAWs(P<0.01)显着增加,LVID s 显著降低(P<0.05),LVIDd、LVPWd和LVPWs无统计学差异。2、与心肌IR组比较,心肌IR+大蒜素组小鼠心肌梗死灶胶原纤维面积显著减小(P<0.01)。3、与心肌IR组比较,心肌IR+大蒜素组小鼠心肌CD31表达水平显著升高(P<0.01)。4、与心肌IR组比较,心肌IR+大蒜素组小鼠心肌α-SMA表达水平显著升高(P<0.01)。5、与心肌IR组小鼠比较,大蒜素组小鼠心肌梗死灶中心肌COX-2阳性面积显著增加(P<0.01)。6、与心肌IR组比较,大蒜素组小鼠心肌p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、Cox-2、VEGF、MMP-2、MMP-9等蛋白出现显著升高的表达水平(P<0.01)。7、较对照组相比,大蒜素处理的Tie2+巨噬细胞中可显着观察到VEGF的积累。8、与对照相比,大蒜素干预显着增加了 LPS刺激的Tie2+巨噬细胞中p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、VEGF、COX2 和 MMP2 的表达(P<0.05),而 PI3K 抑制剂 Wortmannin干预可逆转上述变化。9、MiR-19α-3p在心肌IR损伤中起到重要作用,PI3K-AKT通路的活性可被该miRNA所调控,是大蒜素通过PI3K-AKT通路促进血管生成改善心肌IR损伤的上游重要调控因子。结论:大蒜素可通过促进血管生成,进而减少心肌IR后心肌梗死纤维化面积,改善心脏功能。大蒜素可通过激活PI3K-AKT-mTOR信号通路,上调多种血管生成相关蛋白表达,来促进血管生成。MiR-19α-3p在心肌IR损伤中起到重要作用,它可调控PI3K-AKT通路的活性,是大蒜素通过PI3K-AKT通路促进血管生成改善心肌IR损伤的上游重要调控因子。
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