藁本内酯调控PKD1_HIF-1α_VEGF通路对心力衰竭大鼠的改善作用.pdf
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1、第 50 卷 第 1 期2024年 1 月吉林大学学报(医学版)Journal of Jilin University(Medicine Edition)Vol.50 No.1Jan.2024DOI:10.13481/j.1671587X.20240106藁本内酯调控 PKD1/HIF-1/VEGF通路对心力衰竭大鼠的改善作用张岚,武永新,张涛,王东伟(郑州大学附属郑州中心医院心血管内科,河南 郑州 450001)摘要 目的目的:探讨藁本内酯对心力衰竭大鼠心功能和血管生成的影响,并分析其对蛋白激酶 D1(PKD1)/缺氧诱导因子 1(HIF-1)/血管内皮生长因子(VEGF)通路的调节作用。方
2、法方法:SD 大鼠随机分为假手术组、模型组、藁本内酯组、PKD1/HIF-1/VEGF 信号通路阻断剂 CID755673(CID)组和藁本内酯+CID组,采用冠状动脉左前降支结扎法建立心力衰竭大鼠模型,藁本内酯组大鼠尾静脉注射藁本内酯 20 mg kg1,CID 组大鼠腹腔注射 CID 50 mg kg1,藁本内酯+CID 组大鼠腹腔注射 CID 50 mg kg1后尾静脉注射藁本内酯 20 mg kg1,每日 1次,连续 4周。采用心脏超声检查各组大鼠心功能指标,2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法检测各组大鼠心肌梗死面积百分率,HE染色观察各组大鼠心肌组织病理形态表现,实时荧光定
3、量 PCR法(RT-qPCR)法和蛋白印迹法 检 测 各 组 大 鼠 缺 血 区 心 肌 组 织 中 PKD1、HIF-1、CD31 和 VEGF mRNA 及 蛋 白 表 达 水 平。结果结果:与假手术组比较,模型组和 CID 组大鼠心肌细胞形态发生改变,细胞间隙增宽,排列紊乱,可见肌纤维断裂和炎性细胞浸润;藁本内酯组和藁本内酯+CID 组大鼠心肌纤维排列相对整齐,心肌纤维断裂相对较少,炎性细胞数减少。与假手术组比较,模型组大鼠左心室射血分数(LVEF)和左心室短轴缩短率(LVFS)降低(P0.05),左心室收缩末期内径(LVESD)和左心室舒张末期内径(LVEDD)增大(P0.05),心肌
4、组织中 PKD1、HIF-1、CD31和 VEGF mRNA 及蛋白表达水平降低(P0.05);与 模 型 组 比 较,藁 本 内 酯 组 大 鼠 LVEF 和 LVFS 升 高(P0.05),LVESD 和LVEDD减小(P0.05),心肌梗死面积百分率降低(P0.05),心肌组织中 PKD1、HIF-1、CD31和 VEGF mRNA 及蛋白表达水平升高(P0.05);与模型组比较,CID 组大鼠 LVEF 和 LVFS 降低(P0.05),LVESD 和 LVEDD 增大(P0.05),心肌梗死面积百分率升高(P0.05),心肌组织中 PKD1、HIF-1、CD31和 VEGF mRNA
5、 及蛋白表达水平降低(P0.05);与藁本内酯组比较,藁本内酯+CID 组大鼠 LVEF 和 LVFS 明显降低(P0.05),LVESD 和 LVEDD 增大(P0.05),心肌梗死面积百分率升高(P0.05),心肌组织中 PKD1、HIF-1、CD31和 VEGF mRNA 及蛋白表达水平降低(P0.05);与 CID 组比较,藁本内酯+CID 组大鼠 LVEF 和 LVFS 升高(P0.05),LVESD 和 LVEDD 减小(P0.05),心肌梗死面积百分率降低(P0.05),心肌组织中 PKD1、HIF-1、CD31 和 VEGF mRNA 及 蛋 白 表 达 水 平 升 高(P0.
6、05)。结 论结 论:藁 本 内 酯 可 通 过 激 活PKD1/HIF-1/VEGF 通路发挥促进心力衰竭大鼠血管生成、缩小其心肌梗死面积和改善心功能的作用。关键词 心力衰竭;血管再生;藁本内酯;蛋白激酶 D1;缺氧诱导因子 1;血管内皮生长因子中图分类号 R285.5;R541.6文献标志码 A文章编号 1671587X(2024)01004208收稿日期 20221011基金项目 河南省卫健委医学科技攻关计划项目(2018010047)作者简介 张 岚(1982),女,北京市人,副主任医师,主要从事心血管系统疾病临床方面的研究。通信作者 张岚,副主任医师(E-mail:)42张岚,等.藁
7、本内酯调控 PKD1/HIF1/VEGF通路对心力衰竭大鼠的改善作用Improvement effect of ligustilide on rats with heart failure by regulating PKD1/HIF-1/VEGF pathway ZHANG Lan,WU Yongxin,ZHANG Tao,WANG Dongwei(Department of Cardiology,Affiliated Zhengzhou Central Hospital,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China)ABSTRACT Objecti
8、ve:To discuss the effect of ligustilide on the cardiac function and angiogenesis in the rats with heart failure,and to clarify its regulatory effect on protein kinase D1(PKD1)/hypoxia-inducible factor-1(HIF-1)/vascular endothelial growth factor(VEGF)pathway.Methods:The SD rats were randomly divided
9、into sham operation group,model group,ligustilide group,PKD1/HIF-1/VEGF signaling pathway inhibitor CID755673(CID)group,and ligustilide+CID group.The heart failure rat model was established by ligation of the left anterior descending coronary artery.The rats in ligustilide group were injected intrav
10、enously with 20 mg kg1 ligustilide,the rats in CID group were injected intraperitoneally with 50 mg kg1 CID,and the rats in ligustilide+CID group were injected intraperitoneally with 50 mg kg1 CID followed by intravenous injection of 20 mg kg1 ligustilide,once per day for 4 consecutive weeks.The car
11、diac function indexes of the rats in various groups were detected by echocardiography;the percentages of myocardial infarction areas of the rats in various groups were detected by 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride(TTC)staining;the pathomorphology of myocardium tissue of the rats in various groups
12、was observed by HE staining;the expression levels of PKD1,HIF-1,CD31,and VEGF mRNA and proteins in ischemic area of myocardium tissue of the rats in various groups were detected by real-time fluorescence quantitative PCR(RT-qPCR)and Western blotting methods.Results:Compared with sham operation group
13、,the rats in model group and CID group had altered myocardial cell morphology,increased intercellular gaps,disorganized arrangement,visible muscle fiber breaks and inflammatory cell infiltration;the rats in ligustilide group and ligustilide+CID group had relatively orderly myocardial fiber arrangeme
14、nt,fewer myocardial fiber breaks and decreased number of inflammatory cells.Compared with sham operation group,the left ventricular ejection fraction(LVEF)and left ventricular fractional shortening(LVFS)of the rats in model group were decreased(P0.05),the left ventricular end-systolic diameter(LVESD
15、)and left ventricular end-diastolic diameter(LVEDD)were increased(P0.05),and the expression levels of PKD1,HIF-1,CD31,and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were decreased(P0.05).Compared with model group,the LVEF and LVFS of the rats in ligustilide group were increased(P0.05),the LVESD and
16、 LVEDD were decreased(P0.05),the percentage of myocardium infarction area was decreased(P0.05),and the expression levels of PKD1,HIF-1,CD31,and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were increased(P0.05);compared with model group,the LVEF and LVFS of the rats in CID group were decreased(P0.05)
17、,the LVESD and LVEDD were increased(P0.05),the percentage of myocardium infarction area was increased(P0.05),and the expression levels of PKD1,HIF-1,CD31,and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were decreased(P0.05);compared with ligustilide group,the LVEF and LVFS of the rats in ligustilide
18、+CID group were decreased(P0.05),the LVESD and LVEDD were increased(P0.05),the percentage of myocardium infarction area was increased(P0.05),and the expression levels of PKD1,HIF-1,CD31,and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were decreased(P0.05);compared with CID group,the LVEF and LVFS of
19、 the rats in ligustilide+CID group were increased(P0.05),the LVESD and LVEDD were decreased(P0.05),the percentage of myocardium infarction area was decreased(P0.05),and the expression levels of PKD1,HIF-1,CD31,43第 50 卷 第 1 期 2024 年 1 月吉林大学学报(医学版)and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were i
20、ncreased(P0.05).Conclusion:Ligustilide can promote the angiogenesis,reduce the myocardium infarction area,and improve the cardiac function in the rats with heart failure;it works through activation of the PKD1/HIF-1/VEGF pathway.KEYWORDS Heart failure;Vascular regeneration;Ligustilide;Protein kinase
21、 D1;Hhypoxia induced factor-1;Vascular endothelial growth factor 心力衰竭是多种心脏疾病发展的终末阶段,是心血管疾病患者死亡的主要原因。心力衰竭患者临床上主要表现为血液输出量不足、心脏充盈能力低下和全身组织器官灌注不足等症状,其发病率和死亡率均较高1。血管生成是发生心肌缺血后对心肌损伤修复的一种重要补偿机制,因此促进心肌缺血区血运重建成为缺血性心血管疾病治疗和研究的重点关注领域2。研究3显示:大蒜素通过促进心力衰竭大鼠心肌梗死区血管生成,从而抑制心肌细胞凋亡和心肌纤维化,提高心脏射血功能。藁本内酯主要来源于当归和川芎等传统中药材,
22、其在呼吸系统、循环系统和免疫功能等方面具有较强的药理作用4-5。研究6表明:藁本内酯可促进局灶性脑缺血大鼠缺血区血管生成,从而保护缺 血 性 脑 损 伤 和 神 经 功 能 损 伤。蛋 白 激 酶 D1(protein kinase D1,PKD1)/缺 氧 诱 导 因 子 1(hypoxia induced factor-1,HIF-1)/血管内皮生长因 子(vascular endothelial growth factor,VEGF)信号通路在血管生成、稳定和成熟中发挥重要作用7。体内外研究8表明:藁本内酯对阿霉素所引起的心肌损伤具有保护作用。目前关于藁本内酯对心力衰竭动物模型保护作用的
23、相关研究较少,因此本研究主要探讨藁本内酯是否能够通过调节PKD1/HIF-1/VEGF 信号通路对心力衰竭大鼠心功能和血管生成产生影响,并分析其具体机制,为心力衰竭的治疗提供理论依据。1 材料与方法 1.1实验实验动 物动 物、主 要 试 剂 和 仪 器主 要 试 剂 和 仪 器 SPF 级 雄 性SD 大鼠 60 只,8 周龄,体质量 200220 g,购自北京科兴中维生物技术有限公司,动物使用许可证号:SYXK(京)2020-0054,大鼠自由进食进水,在室温(202)、湿度 50%80%和 12 h 明暗交替环境中适应性饲养 3 d 后用于实验。藁本内酯(纯度98%,批号:B20492)
24、购自上海源叶生物科技有限公司,PKD1/HIF-1/VEGF 信号通路阻断剂 CID755673(简称 CID,批号:S718802)购自美国 Selleck 公司,引物序列由广州锐博生物科技 有 限 公 司 合 成,GAPDH、PKD1、HIF-1 和VEGF 抗 体(批 号 分 别 为 ab8245,ab234670,ab179483和 ab32152)购自美国 Abcam 公司,逆转录试剂盒(批号:BTN63826)购自北京百奥莱博科技有限公司。Vevo2100 型小动物超声系统购自加拿大 Visual Son公司,VentElite型小动物呼吸机购自北京友诚生物科技有限公司,16450
25、50 型电泳仪购自美国 Bio-Rad公司。1.2大鼠心力衰竭模型的制备大鼠心力衰竭模型的制备随机取 50只大鼠腹腔注射戊巴比妥钠麻醉,气管插管,连接小动物呼吸机。在心脏左侧第 34 肋间开胸,暴露心脏,在左心耳和肺动脉圆锥中间位置找到左冠状动脉前降支并进行结扎,直至左心室壁发白,逐层缝合切口。连接心电图机,出现 ST 段抬高说明结扎成功,另 10 只大鼠仅在冠状动脉左前降支挂线,不进行结扎,其余操作同上。术后 4周进行心脏超声检查,若左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)50%则为造模成功9。1.3动物分组及给药动物分组及给药50 只
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