虎杖苷對ＬＰＳ感染大鼠心功能和心肌超微結(jié)構(gòu)的影響

1、作者：薛翔金春華李莉項靜【摘要】 目的 觀察虎杖苷（polydatin, PD）對脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）感染大鼠心功能下降的改善效果及心肌纖維電鏡下超微結(jié)構(gòu)的改變。方法 正常Wistar大鼠18只，隨機(jī)平均分為3組，分別為正常對照組（09%生理鹽水）, LPS組（10 mg/kg LPS）和LPS+PD組（10 mg/kg LPS+10 mg/kg PD），分別觀察其心功能指標(biāo)（LVSP, LVEDP, dp/dt max）的改變，7 h后取心臟，透射電鏡觀察不同處理對心肌微結(jié)構(gòu)的影響。 結(jié)果 LPS作用于大鼠7 h左右大鼠心功能指標(biāo)有顯著降低（P005），而

2、LPS+PD組心功能指標(biāo)此時尚維持在正常水平。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)LPS刺激7 h后心肌微結(jié)構(gòu)較正常組有顯著的破壞，而LPS+PD組破壞程度較輕。結(jié)論 LPS對大鼠心肌纖維有破壞作用并導(dǎo)致心肌功能的下降，PD有保護(hù)心肌纖維的作用。 【關(guān)鍵詞】 心??；虎杖苷；LPS 【Abstract】 Objective To observe the influence of polydatin (PD) on myocardial function and ultrastructure of lipopolysaccharide (LPS) infected rats. Methods Adult wistar r

3、ats were randomly divided into control group (09% NS), LPS group (10 mg/kg LPS) and LPS+PD group (10 mg/kg LPS+10 mg/kg PD), myocardial functional parameters (LVSP, LVEDP, dp/dt max) were recorded for 7 hours, then observe the myocardial tissue with transmission electrical microscope. Results After

4、LPS stimulation for 7 hours, myocardial function decreased significantly compared with control group (P005) and myocardial tissues are destroyed significantly. While the myocardial function and ultrastruction of LPS+PD group remain almost normal. Conclusion LPS can damage rat myofibril and cause myo

5、cardial function decrease, PD has protective effect to these damages. 【Key words】 Myocardial; Polydatin; LPS 在感染性休克時，LPS是造成機(jī)體損傷的重要物質(zhì)，可以對機(jī)體造成廣泛的損害和影響1，并導(dǎo)致心肌收縮力減弱、心率減慢，嚴(yán)重的影響心臟功能2，3。研究發(fā)現(xiàn)虎杖苷（polydatin，PD）對燒傷和失血性休克實驗動物有改善心功能的效果4，但對感染性休克動物的療效和機(jī)制尚不十分明確。本實驗通過觀察PD對LPS感染動物心功能和心肌纖維超微結(jié)構(gòu)改變的影響，以探討PD在感染性休克救治中對心功能可

6、能的保護(hù)機(jī)制。 1 材料與方法 11 實驗動物與材料 成年Wistar大鼠（180220 g），雌雄不限，南方醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心提供。LPS： Salmonella typhosa, L6386, Sigma公司生產(chǎn)。PD：深圳海王天然藥物室，批次20061129，南方醫(yī)科大學(xué)休克微循環(huán)實驗室提供。Power Lab 8/30型生理數(shù)據(jù)高速采集系統(tǒng)：澳大利亞ADINSTRUMENTS公司。透射電子顯微鏡：Hitachi 7500，日本日立公司。 12 實驗分組 成年Wistar大鼠18只，隨機(jī)平均分為3組，分別為正常對照組（股靜脈注射09%生理鹽水）、LPS休克組（股靜脈注射10 mg/kg

7、 LPS）和LPS+PD組（股靜脈同時注射10 mg/kg LPS +10 mg/kg PD），各處理組注射液量均為02ml。動物插管手術(shù)完成后30 min再實施各種處理，以使各項生理指標(biāo)初始值為正常的水平。觀察各處理組動物心功能指標(biāo)改變；7 h后處死動物，取心臟作電鏡觀察。 13 大鼠心功能測定方法 Wistar大鼠，肌內(nèi)注射133%烏拉坦和05%氯醛糖麻醉（06 mg/100 g體質(zhì)量），于左側(cè)頸動脈用PE50管插管至左心室，連接Power Lab 8/30型生理數(shù)據(jù)高速采集系統(tǒng)，觀察記錄左心室峰壓 （LVSP）、左室舒張末期壓（LVEDP）和左心室內(nèi)壓最大上升（下降）速率（dp/dt m

8、ax），以判斷心臟收縮和舒張功能。 14 透射電子顯微鏡觀察 取大鼠心臟后，切成1 mm1 mm1 mm 組織塊，4%多聚甲醛固定，常規(guī)方法制片，醋酸鈾加檸檬酸鉛染色，透射電鏡下放大20 000倍觀察。 15 統(tǒng)計學(xué)方法 所得數(shù)據(jù)采用均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差（xs）表示，應(yīng)用SPSS 115軟件作One-Way ANOVA處理，兩兩比較使用LSD方法，P005差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 2 結(jié)果 21 PD對LPS感染大鼠心臟收縮功能的影響 LPS注射入體內(nèi)7 h左右，動物心功能開始急劇下降，并陸續(xù)死亡，LPS感染大鼠7 h反映大鼠心臟收縮功能的指標(biāo)LVSP值為（48311103）mm Hg，與對照組7 h（126

9、811556）mm Hg，LPS+PD組7 h（107602183）mm Hg相比，有顯著降低（P001）；dp/dt max（10896940381）mm Hg/s與對照組（400036100054）mm Hg/s、LPS+PD組（38170595183）mm Hg/s之間也有顯著降低（P001）；具體結(jié)果見圖1。以上結(jié)果提示LPS作用于在體內(nèi)大鼠，可以使心肌收縮功能有顯著的下降，而LPS+PD組大鼠心肌收縮功能在7 h時則能維持在相對正常的水平，提示PD對LPS損傷心肌收縮功能有一定的保護(hù)作用。 22 PD對LPS感染大鼠心臟舒張功能的影響 LPS處理組7 h后LVEDP值相對于對照組和L

10、PS+PD組有顯著降低（P005）；而-dp/dt max值與對照組、LPS+PD組相比均無顯著差異（P005），具體結(jié)果見圖2。以上結(jié)果提示LPS作用于在體內(nèi)大鼠，可以使心肌舒張功能有所下降，而LPS+PD組大鼠心肌舒張功能則維持在相對正常的水平，提示LPS可導(dǎo)致在體大鼠心肌的舒張功能有所下降，但下降程度不如收縮功能的改變顯著，而PD對LPS損傷心肌舒張功能同樣具有一定的保護(hù)作用。 23 不同處理組大鼠心肌組織電鏡觀察結(jié)果 正常對照組心肌組織（圖3 A）未見明顯病理學(xué)改變，心肌纖維排列整齊且緊密，橫紋清晰可見，肌小節(jié)完整，Z線清晰明顯；LPS組（圖3 B）心肌纖維明顯的出現(xiàn)斷裂和彼此分離、排

11、列雜亂，部分肌細(xì)胞壞死，且溶解斷裂的肌纖維處于舒張狀態(tài)，尚未被破壞的心肌纖維則處于代償性的強(qiáng)烈收縮狀態(tài)，心肌纖維橫紋模糊不清，線粒體大量增加且體積變大，且有溶酶體數(shù)目增加；LPS+PD組（圖3 C）心肌纖維也有部分的斷裂和溶解、肌細(xì)胞壞死、肌纖維彼此分離，有線粒體數(shù)量的增加，但破壞程度小于LPS組，尚未被LPS破壞的肌纖維排列整齊，橫紋、Z線尚可見。以上組織學(xué)改變與心肌功能下降的趨勢吻合。 3 討論 以前的研究發(fā)現(xiàn)，即使進(jìn)行救治，感染性休克心臟仍會存在收縮功能改變，這些改變在感染性休克發(fā)生后的14 d即可出現(xiàn)，心肌抑制和心室擴(kuò)張在最初幾天明顯，而且在存活者中呈可逆性，710 d恢復(fù)正常，而死亡

12、病例則表現(xiàn)為持續(xù)的心室功能障礙5。心肌細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞一樣，在結(jié)構(gòu)上最突出的特點(diǎn)是含有大量的肌原纖維和豐富的肌管系統(tǒng)，且排列高度規(guī)則有序。心肌細(xì)胞是體內(nèi)耗能做功、完成心臟收縮功能的單位。因此，心肌肌纖維的結(jié)構(gòu)完整與否，對心肌收縮功能有著關(guān)鍵性的影響6。LPS是否是直接破壞了心肌肌纖維，使心肌無法完成正常的收縮功能以及虎杖苷能否保護(hù)心肌纖維的完整成為研究的重點(diǎn)。 實驗發(fā)現(xiàn)，在注射LPS后46 h，部分大鼠的血壓開始下降，而代表收縮功能指標(biāo)的LVSP和dp/dt max則有較顯著下降的趨勢，而代表舒張功能指標(biāo)的LVEDP和-dp/dt max則相對改變并不顯著，且血壓降低的程度并不顯著。在LPS注

13、射7 h后，大鼠的LVSP、dp/dt max和血壓開始顯著下降，并在短時間內(nèi)死亡，而LPS+PD組和對照組大鼠在7 h后未觀察到心功能的顯著改變，也未有大鼠死亡。以上的結(jié)果提示LPS在體內(nèi)可以造成心肌功能的顯著降低，并可引起休克導(dǎo)致死亡的發(fā)生，而PD則有保護(hù)心功能免受LPS破壞的作用。此外本次實驗發(fā)現(xiàn)LPS作用下心肌收縮功能下降較舒張功能更為嚴(yán)重，原因需作進(jìn)一步研究。 從超微結(jié)構(gòu)水平觀察LPS刺激后心肌組織改變可以進(jìn)一步確認(rèn)LPS造成的損傷以及PD是否具有保護(hù)作用。心肌具有橫紋肌的一般性結(jié)構(gòu)，而肌原纖維是心肌細(xì)胞的收縮結(jié)構(gòu)，其損傷必然導(dǎo)致心臟收縮性的下降，線粒體是細(xì)胞的能量供應(yīng)站，心肌線粒體

14、極為豐富，構(gòu)成心肌細(xì)胞胞漿的30%左右，幾乎參與胞漿中所有的代謝過程7。有研究8發(fā)現(xiàn)線粒體損傷存在于感染性休克的患者中，而且其損傷的程度與預(yù)后直接相關(guān)。電鏡檢查發(fā)現(xiàn)，LPS感染組大鼠心肌細(xì)胞與正常組相比同樣有顯著的差異，幾乎對細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器都造成損傷，心肌閏盤存在輕微損傷、肌纖維腫脹、扭曲、分離，甚至大范圍溶解，某些LPS感染心肌樣本中甚至發(fā)現(xiàn)，肌細(xì)胞膜已被完全破壞，線粒體大量增生膨脹占據(jù)細(xì)胞絕大部分面積，肌纖維基本不可見。而虎杖苷處理組心臟組織超微結(jié)構(gòu)的損傷程度尤其對肌纖維和線粒體的破壞程度相對較輕。以上結(jié)果提示線粒體的改變和肌纖維的溶解破壞可能是心肌受損、收縮功能下降的重要途徑和因素，

15、而PD組心肌微結(jié)構(gòu)的損害較為輕微與其處理組大鼠心功能維持在相對正常的水平相吻合。 至于PD對心肌的保護(hù)作用機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)LPS可引起心肌表面有活性的-腎上腺素能受體數(shù)量下降，而PD則有抑制這種變化的能力9；也有研究發(fā)現(xiàn)PD可以改變LPS感染后肌細(xì)胞的PKC活性10，這都可能是PD起到保護(hù)LPS感染時心肌的機(jī)制之一，而PD是否還可通過其它途徑阻斷LPS對心肌的破壞從而起到保護(hù)心功能的作用還需進(jìn)一步研究。 參 考 文 獻(xiàn) 1 趙克森, 金麗娟.休克的細(xì)胞和分子基礎(chǔ). 科學(xué)技術(shù)出版社, 2002：142. 2 Carlson D, Maass DL, White DJ，et al. Antioxid

16、ant vitamin therapy alters sepsis-related apoptotic myocardial activity and inflammatory responses. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2006, 291(6): 2779-2789. 3 Joshi MS, Julian MW, Huff JE，et al. Calcineurin Regulates Myocardial Function during Acute Endotoxemia. Am J Respir Crit Care Med,2006,173(9)

17、: 999-1007. 4 趙克森. 虎杖苷抗休克的機(jī)理研究. 微循環(huán)學(xué)雜志, 2006,16(2): 1-5. 5 Kumar A, Haery C, Parrillp JE. Myocardial dysfunction in septic shock. J Cardioth Vasc Anesth, 2001, 15(3): 364- 376. 6 van Heerebeek L, Borbely A, Niessen H，et al. Myocardial structure and function differ in systolic and diastolic heart failure. Circulation, 2006, 113(16): 1966-1973. 7 Babcock DF, Herrington J, Goodwom PC. Mitochondria participation in the intracellular Ca2+ network. J Cell Biol, 1997, 36(4): 833-844. 8 Brealey D, Brand M, Hargreaves