基于肌浆网-线粒体相互作用调控的丹参总酚酸抗心肌缺血再灌损伤机制研究

背景:缺血性心脏病是指因冠状动脉供血不能满足心肌组织的需要,而产生的一系列疾病的总称。它是当今人类健康最主要的威胁之一,是我国第二大死亡原因。当前针对缺血性心脏病的主要干预手段,是通过血管内介入以恢复冠脉系统的血液灌流。但是,血流恢复在挽救缺血心肌的同时,诱发了额外的再灌注损伤,这一损伤会导致病情出现不可逆的恶化。因此,如何解决心肌缺血再灌注损伤、寻找有效干预手段,是当今对抗缺血性心脏病的关键所在。内质网-线粒体相互作用是近年来兴起的一个研究热点。在心肌细胞中,内质网特化为肌浆网;肌浆网-线粒体相互作用在心肌缺血再灌损伤中,扮演着极为关键的角色,当前对于这一靶点的研究还处于病理学机制探讨阶段,基于它的新药探寻和药物治疗机制研究,还处于空白。丹参具有活血凉血、化瘀通络的功效,广泛应用于缺血性心脏病的临床治疗。丹参总酚酸是其主要的活性组分。将丹参总酚酸抗心肌缺血的药理学研究与肌浆网线粒体相互作用结合起来,对于阐述丹参和活血化瘀中药的药理机制以及寻找新的缺血性心脏病治疗药物,均有重要的创新和推动作用。目的:明确丹参总酚酸通过抑制肌浆网线粒体连接通道功能的亢进,而达到抗心肌缺血再灌注损伤的作用。方法:将雄性SD大鼠(180-220g)随机分为假手术组、模型组、阳性药组(盐酸地尔硫卓10 mg·kg-1)、丹参总酚酸高(40 mg·kg-1)、中(20 mg·kg-1)、低(10 mg·kg-1)剂量组;结扎冠脉左前降支,造成缺血,45 min后,松开结扎,造成再灌注,2h后处死动物,取材进行分析;于结扎后立即腹腔注射,给予药物干预,假手术组仅分离血管,不行结扎。通过测定心肌梗死-缺血面积比值(TTC-Evan’s Bule双染),血清心肌损伤标志物(LDH、CK-MB、cTnI),以及进行心肌病理形态观察(HE染色、电镜),对丹参总酚酸干预心肌缺血再灌注的药效进行评价。测定肌浆网和线粒体分布相关度(荧光共定位分析)和肌浆网线粒体间距离及线粒体相关肌浆网膜(MAM)长度(电镜观察)以观察丹参总酚酸对肌浆网线粒体相互接触的影响,测定心肌组织IP3R1-VDAC1-Grp75通道复合物的含量(邻位连接技术、免疫共沉淀法),以观察丹参总酚酸对肌浆网线粒体钙通道形成的作用。测定心肌组织线粒体钙含量(Fura-2染色)、膜电位(JC-1染色)、mPTP通道形成(Calcine AM染色)和线粒Blebbistatin配制体氧自由基含量(DCFHDA染色),以及测定心肌组织GSH/GSSG 比值(比色法)、MDA含量(比色法)、蛋白质羰基含量(ELISA),以观察丹参总酚酸对肌浆网线粒体相互作用下游的影响,进一步阐明丹参总酚酸对该靶点的调控与其干预心肌缺血再灌损伤作用的关系。结果:缺血再灌注导致大鼠心肌出现大面积梗死(梗死-缺血面积比0.486±0.028),血清LDH、CK-MB、cTnI含量也显著升高(与假手术组比较,均P<0.01);丹参总酚酸高、中剂量组以及阳性药组的心肌梗死面积和血清标志物含量较模型组都有显著的降低(P<0.05或0.01),以高剂量组和阳性药组更为明显(均P<0.01)。在形态学上,缺血再灌注导致心肌组织出现坏死性收缩带、心肌纤维断裂、心肌细胞纤维水肿程度,以及组织间隙水肿寻找更多和炎性细胞浸润等病理改变;电镜结果显示,模型组大鼠心肌组织肌丝断裂、溶解,肌原纤维排列紊乱,基膜下水肿,线粒体大小不一,线粒体膜破碎、嵴模糊,内呈空泡化,有高密度颗粒沉积。丹参总酚酸和阳性药均可以减轻病变,以高剂量组和阳性药组作用最为显著。缺血再灌注损伤中,荧光共定位分析显示,肌浆网和线粒体在心肌细胞中的分布相关度显著升高(与假手术组比较,P<0.01);电镜观察显示,肌浆网和线粒体间距离缩短,MAM长度增加显著(与假手术组比较,P<0.01),提示二者的相互接触增加;而高、中剂量的丹参总酚酸与阳性药则显著地抑制了以上变化(与模型组比较,P<0.05或0.01)。邻位连接与免疫共沉淀检测的结果均显示,缺血再灌注损伤导致IP3R1-GRP75-VDAC1钙通道复合体的形成显著增加(与假手术组比较,均P<0.01);而高、中、低剂量的丹参总酚酸和阳性药均显著地抑制了钙通道复合体形成的增加(与模型组比较,P<0.05或0.01)。在心肌缺血再灌中,心肌线粒体钙含量显著升高、mPTP的开放显著增强、膜电位显著降低,以及氧自由基含量显著增高,同时心肌组织的GSH/GSSG比率显著下降、MDA和蛋白质羰基含量显著升高(与假手术组比较,均P<0.01);高、中剂量丹参总酚酸和阳性药均显著改善了上述线粒体病变和心肌组织过氧化损伤(与模型组比较,P<0.05或0.01)。结论:丹参总酚酸抑制缺血再灌注导致的肌浆网线粒体相互接触增强及IP3R1-GRP75-VDAC1肌浆网线粒体钙通道复合物形成的增多,从而减轻线粒体钙超载、抑制线粒体氧自由基爆发,以及intraspecific biodiversity心肌过氧化损伤,达到保护心肌缺血再灌注损伤的作用。