附子对L-甲状腺素诱发心肌肥厚大鼠心肌和主动脉血管细胞外基质的影响
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摘 要：目的：探讨附子对甲状腺素大鼠主动脉血管细胞外基质的影响。方法：按Woessn方法测定大鼠心肌和主动脉组织中羟脯氨酸含量，用酶谱分析半定量法分析MMP2活性。结果：①模型组大鼠心肌和主动脉胶原含量与正常对照组比较均明显升高(P<0.05)；附子给药组和粉防己碱给药组与模型组相比明显降低(P<0.05)，与正常对照组比较没有显著差异(P>0.05)；②模型组主动脉MMP2活性与正常对照组相比明显下降(P<0.05)；附子给药组、粉防己碱给药组与模型组比较MMP2活性略有上升，但差异无统计学意义(P>0.05)，仍然不能恢复到正常水平；而心肌中MMP2条带较弱以至于不能分析。结论：附子抑制胶原合成但不能改变该模型大鼠主动脉血管MMP2活性，说明附子预防心血管肥厚的机制与抑制其胶原合成有关。
关键词：L-甲状腺素；L-羟脯氨酸；基质金属蛋白酶；心血管功能；附子
中图分类号：R-332文献标识码：A文章编号：1673-2197(2009)02-0032-02
通常认为心血管肥厚是心肌细胞的肥大和主动脉血管中层平滑肌细胞的增生，同时伴有组分的重排和细胞外基质的聚集和纤维化[1]。随着研究的深入，发现细胞外基质在心血管肥厚的形成中起着重要的作用。对临床高血压患者和自发性高血压大鼠的研究表明，主动脉血管壁胶原(细胞外基质的主要成分)生成和沉积增多是主动脉血管壁肥厚的重要原因之一[2]。在正常情况下，心血管组织中胶原合成水平和分解水平保持平衡，当合成大于分解水平时细胞外基质含量增多。附子作为传统的温阳圣药，在许多治疗心血管肥厚的方剂中作为主药使用。本研究通过测定胶原L-羟脯氨酸含量及细胞基质金属蛋白酶(MMP2)的活性(体内降解胶原的主要蛋白酶)来分析胶原的分解水平，探讨附子对细胞外基质的影响机制。
1 材料和方法
1.1 药物与试剂
取适量L-甲状腺素(L-Thy，Sigma公司)，加入0.5%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)，配成质量浓度为1g/L的混悬液备用。自制附子水煎液，浓度为含生药2.7g/mL；粉防己碱(南宁植物原料药厂，纯度98.5%)；其它试剂均为市售，分析纯。
1.2 动物模型及分组
雄性SD大鼠(由广西医科大学实验动物中心提供)，80只，体重220~240g。除对正常对照组颈背部皮下注射0.5%CMC-Na外，其余动物颈背部皮下注射L-Thy 4mg/(kg•d-1)，造成心肌肥厚模型。造模后1周测尾血压，根据血压值将造模动物随机分为4组(每组大鼠20只)：模型组、附子给药组、粉防己碱给药组和正常对照组。1周后开始灌胃给药，按附子1mL/100g给药，粉防己碱50mg/kg，其余两组用双蒸水灌胃，每天灌胃1次，连续灌胃4周。
1.3 组织胶原含量测定
按Woessn的方法[3]，将主动脉血管、心脏称重，剪碎，加丙酮-乙醚(1∶1体积)混合液放置过夜，吸去上清液，晾干，110℃烤至恒重。心脏取样5～10mg、主动脉血管取样3～4mg，加6M HCI 1 mL，105℃水解24h，调至pH6.0，准确调整体积至5mL。3500rpm离心10min。取上清液0.5mL用UV754分光光度计γ560nm测定羟脯氨酸含量。
1.4 MMP2活性测定
采用酶谱法[3]测定心肌和主动脉血管MMP2活性。将蛋白溶液混合在5×样品缓冲液中，SDS-PAGE电泳，37℃孵育过夜，考马斯亮兰G25O染色，脱色。阴性对照的孵育液中加入EDTA10mmol•L-1，作为基质蛋白酶的抑制剂，结果未见相应的降解条带。数据用Bandscan4.0软件分析处理：条带酶解量=条带面积/(条带灰度-背景灰度)；MMP2比活=酶解量/样品蛋白浓度。
1.5 统计学方法
所有参数均采用均数±标准差表示(±s)，两组比较采用t检验，数据分析采用SPSS13.0统计分析软件，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 附子对甲状腺素模型大鼠心肌和主动脉血管胶原含量的影响
本实验以甲状腺素大鼠为模型，测量心肌和主动脉血管胶原L-羟脯氨酸含量以反映该组织胶原含量。结果显示：模型组大鼠心肌和主动脉血管胶原含量与正常对照组相比，均有明显升高(P<0.05)。附子给药组和粉防己碱给药组与模型组相比，心肌和主动脉血管胶原含量有明显降低(P<0.05)，与正常对照组比较没有显著性差异(P>0.05)，说明附子和粉防己碱具有抑制心血管组织胶原含量的作用。见表1。
2.2 附子对甲状腺素模型大鼠心肌和主动脉血管MMP2活性影响
本实验以测定甲状腺素大鼠心肌和主动脉血管组织MMP2活性，反映组织胶原蛋白的分解水平。结果显示：模型组主动脉MMP2活性与正常对照组相比明显下降(P<0.05)；附子给药组、粉防己碱给药组分别与模型组比较，MMP2活性略有上升，但差异无统计学意义(P>0.05)，仍然不能恢复到正常水平；而心肌中MMP2条带较弱以至于不能分析。见表2。
3 讨论
心肌和主动脉血管间质主要由胶原纤维和糖蛋白组成。而胶原纤维主要由心肌间质的成纤维细胞和主动脉血管平滑肌细胞产生和分泌的I和Ⅲ型胶原组成，I型胶原占总数的80%～85%，Ⅲ型占11%。前者聚合成粗纤维，后者聚合成细纤维，编织成纤维网络，维持心肌和主动脉血管的结构和功能的完整。胶原除了作为支撑材料外，还可以影响组织形态。胶原的沉积既是高血压心血管重构的结果，又是促进其进一步重构的诱因。正常心血管间质胶原处于不断地分泌和降解的平衡状态，一旦平衡失调，便造成病理状态。间质胶原生成过多或者分解过少都将引起胶原堆积以致细胞外基质含量增多，这是导致心血管重构的重要原因[1]。
本研究以甲状腺素大鼠为模型，测量心肌和主动脉血管L-羟脯氛酸含量以反映该组织胶原含量。因为L-羟脯氨酸是胶原中特有的氨基酸，其含量约占胶原中所有氨基酸的13.4%，由于其在其他蛋白质中的含量极低，组织中L-羟脯氨酸量的高低可反映该组织胶原含量的大小。本研究发现甲状腺素造模后4周心肌和主动脉壁胶原含量明显增高，说明胶原含量的增高是导致心血管肥厚的重要原因之一。
除了胶原的合成外，胶原的分解主要依靠胶原降解酶-基质金属蛋白酶(MMPs)来完成[3]。基质金属蛋白酶(MMPs)，是体内降解胶原的主要蛋白酶，血管主要有MMP2(72KU)、MMP9(92KU)等。MMPs在机体内主要以非活性的酶原形式存在。非活性状态MMPs可被胰蛋白酶、中性蛋白酶和汞剂等激活为62Ku MMPs。本研究采用酶谱半定量测定法[4]分析MMP2活性。此方法可以分离不同的MMPs以及将组织中与MMPs紧密结合的组织抑制剂MMPs分离，又可直接显示其活性条带。从研究结果看出，造模4周主动脉中MMP2活性降低，可能与组织血管紧张素Ⅱ含量上升，抑制MMP2有关[5]。作为钙通道阻断剂，粉防己碱可升高MMP2活性，加快对胶原的降解，是其抑制血管重构的机制之一。而附子对MMP2活性无明显影响，推测一方面由于AP-1是许多MMPs基因启动子结合位点[6]，作为AP-1抑制剂的附子，参与调节该酶的活性过程，可阻断MMP2的基因表达，并抑制MMP2的活性[4]；另一方面，附子抑制溶酶体酶的释放，而后者激活MMPs，所以附子可部分降低合成好的胶原的降解速度[7]。也可能是用药时间尚未到达逆转的程度。其确切的机制有待进一步研究。心肌中MMP1是主要降解胶原的酶，一般以酶原形式存在且活性极低。该酶激活后使三股旋转的胶原肽链展开，从而促使其它胶原酶如MMP2，MMP9进一步分解胶原纤维[8]。使心肌中的MMP2活性极低以至于无法分析。因此，附子抑制胶原合成但不能改变该模型大鼠主动脉血管MM2活性，说明附子预防心血管肥厚的机制与抑制其胶原合成有关。
参考文献：
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(责任编辑：陈涌涛), 百拇医药(蒙华琳 曹 涛)