他汀類藥物對異丙基腎上腺素致心功能不全大鼠的心腎保護作用

趙 華, 周必業(yè), 葉 平

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他汀類藥物對異丙基腎上腺素致心功能不全大鼠的心腎保護作用

趙 華, 周必業(yè), 葉 平

（解放軍總醫(yī)院南樓心血管二科, 北京 100853）

研究他汀類藥物對心、腎損害的防治作用, 同時探討心、腎交互影響的病理機制。24只Wistar大鼠分為3組: 空白對照組（=4）, 他汀組（=10）, 異丙腎組（=10）?？瞻讓φ战M生理鹽水2ml/d灌胃; 他汀組瑞舒伐他汀4mg/（kg·d）灌胃; 異丙腎組生理鹽水2ml/d灌胃; 兩周時, 空白對照組腹腔注射生理鹽水2ml, 他汀組與異丙腎組給予異丙腎（85mg/kg）腹腔注射2d。15周后用心臟超聲評價大鼠心臟功能, 測定腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)、炎癥因子部分相關(guān)生化指標, 心、腎組織行病理切片檢查臟器損害情況。他汀組大鼠的心功能明顯優(yōu)于異丙腎組[左室射血分數(shù): （73.18±7.89）%（58.58±6.41）%,＜0.05]; 他汀組的血管緊張素Ⅱ水平顯著低于異丙腎組[（928.50±536.87）（1886.80±718.89） pg/ml,＜0.05]; 他汀組的丙二醛[（10.10±0.74）（12.36±2.11）nmol/ml,=0.073]及白介素-6[（44.46±24.57）（76.31±20.79） ng/ml,=0.058]水平與異丙腎組相比下降, 但兩組間的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義; 他汀組大鼠的心臟、腎臟病理異常改變明顯輕于異丙腎組。在異丙基腎上腺素致心功能不全大鼠模型中, 瑞舒伐他汀可以改善心臟功能, 減輕心臟和腎臟的結(jié)構(gòu)改變?？赡芡ㄟ^抑制RAAS系統(tǒng)激活、活性氧損傷和抗炎癥的機制削弱心腎之間的不良交互作用。

瑞舒伐他汀; 心功能不全; 異丙基腎上腺素; 大鼠; 心腎保護

心腎綜合征是合并了心功能不全和腎功能不全的一種病理狀態(tài), 且在心功能不全與腎功能不全之間存在著復(fù)雜的相互影響機制, 因此, 其治療非常復(fù)雜和棘手。研究心功能不全和腎功能不全之間內(nèi)在交互影響的病理生理機制, 尋找能夠阻斷心腎之間的不良交互影響、對心腎結(jié)構(gòu)和功能具有保護作用的藥物就成為心腎綜合征治療中的首要問題。他汀類藥物（HMG-CoA還原酶抑制劑）可通過降低膽固醇發(fā)揮心血管保護作用, 這已為人們所熟知。越來越多的研究證實, 他汀類藥物除通過降脂保護心血管以外, 尚具有抗炎癥、抗氧化等多種降脂以外的作用, 從而對心臟和腎臟發(fā)揮多效性保護作用[1, 2]。但他汀類藥物能否在病理狀態(tài)下發(fā)揮心腎聯(lián)合保護作用及其作用機制尚少有研究涉及。本研究以異丙基腎上腺素（isoproterenol, ISO）誘導(dǎo)的心功能不全大鼠為模型, 探討瑞舒伐他汀在心功能不全狀態(tài)下對心臟和腎臟的保護作用及其機制。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

試驗已通過解放軍總醫(yī)院動物試驗倫理委員會審批。健康雄性Wistar大鼠24只, 由解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)動物試驗中心代購, 體質(zhì)量500g左右。

1.2 藥品

ISO為日本東京化成工業(yè)株式社會產(chǎn)品。瑞舒伐他汀鈣片, 商品名可定, 由阿斯利康制藥有限公司生產(chǎn); 心臟、腎臟病理檢查由解放軍總醫(yī)院病理科完成; 全部血液指標的檢測由北京中同藍博臨床檢驗所完成。

1.3 試驗流程

大鼠被分為3組: 空白對照組4只, 他汀組10只, ISO組10只。首先給予他汀組瑞舒伐他汀4mg/（kg·d）灌胃; 給予空白對照組和ISO組生理鹽水2ml/d灌胃。兩周后, 給予他汀組、ISO組每只大鼠ISO腹腔注射（85mg/kg）, 空白對照組腹腔注射生理鹽水2ml。24h后, 按前一日劑量重復(fù)注射ISO一次。此后每日均按照相應(yīng)分組分別給予生理鹽水2ml、瑞舒伐他汀灌胃（4mg/kg）。在第15周時, 對大鼠行心臟超聲檢查, 測左室縮短分數(shù)（fraction of shortening, FS）, 計算左室射血分數(shù)（left ventricular ejection fraction, LVEF）, 測定值為5個心動周期的平均值。

1.4 血液取材及檢測

用10%的水合氯醛溶液麻醉大鼠, 麻醉后采用腹主動脈取血采集血液樣本, 同時處死大鼠, 送檢項目:血常規(guī)、血生化、血漿腎素活性（plasma renin activity, PRA）、血管緊張素Ⅱ（angiotensin-Ⅱ, AngⅡ）、醛固酮（aldosterone, ALD）、丙二醛（malondialdehyde, MDA）、髓過氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase, GSH-Px）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、白細胞介素-1（interleukin-1, IL-1）、IL-6、IL-17。

1.5 心、腎組織取材及病理學(xué)檢測

大鼠處死后立即取出心臟和腎臟, 在生理鹽水中清洗, 后切成厚度3mm左右的組織塊, 浸泡于4%的甲醛溶液中固定72h以上。心腎標本送解放軍總醫(yī)院病理科做石蠟包埋、切片, 心臟切片做HE染色, 腎臟切片做PAS染色, 行組織病理學(xué)觀察。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)由一人錄入后另一人校對。采用SPSS13.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析, 多組計量資料的兩兩比較采用方差分析。以為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 對ISO大鼠心功能的影響

從各組大鼠心功能指標的下降程度可以看出, 瑞舒伐他汀對大鼠的心功能具有明顯的保護作用。ISO組大鼠的LVEF與空白對照組相比有顯著下降; 而他汀組較ISO組顯著改善LVEF（表1）。

表1 瑞舒伐他汀對ISO大鼠心功能的保護作用

注: LVFF: 左室射血分數(shù); FS: 左室縮短分數(shù). 與異丙腎組比較,*＜0.05; 與空白對照組比較,**＜0.01

2.2 對ISO大鼠腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（renin-angiotensin-aldosterone-system, RAAS）的影響

他汀組與空白對照組比較, 三項指標均無顯著差異, 但與ISO組比較, AngⅡ水平下降, 具有統(tǒng)計學(xué)意義的顯著性, PRA也有所下降, 但未達到統(tǒng)計學(xué)意義的顯著性（表2）。

表2 瑞舒伐他汀對ISO大鼠RAAS的影響

注: PRA: 血漿腎素活性; AngⅡ: 血管緊張素Ⅱ; ALD: 醛固酮. 與異丙腎組比較,*＜0.05

2.3 對ISO大鼠抗氧化酶及MDA的影響

他汀組與空白對照組比較, 四項指標均無顯著差異; 與ISO組比較, MDA有較大程度的降低（0.073）, 其它指標也均有改善, 但未達到統(tǒng)計學(xué)意義的顯著性（表3）。

2.4 對ISO大鼠炎性因子的影響

他汀組與空白對照組比較, 炎性因子的三項指標均無顯著差異; 與ISO組比較, IL-1和IL-17無顯著差異, 但IL-6有較大程度的降低（0.058; 表4）。

2.5 對ISO大鼠心臟、腎臟組織病理的影響

ISO組大鼠的心臟有片狀壞死, 心肌纖維排列紊亂, 炎性細胞浸潤明顯; 他汀組大鼠的心臟有點狀和小灶性心肌壞死, 心肌纖維較空白對照組略顯紊亂, 也存在炎性細胞浸潤, 但明顯輕于ISO組（圖1）。ISO組大鼠的腎臟在皮質(zhì)、髓質(zhì)和皮髓質(zhì)交界區(qū)均存在大量粗大管型, 腎小管上皮細胞存在較多空泡變性; 他汀組大鼠的腎臟在皮髓質(zhì)交界區(qū)存在少量管型, 可見散在的腎小管上皮細胞空泡變性和顆粒變性, 但明顯輕于ISO組（圖2）。

表3 瑞舒伐他汀對ISO大鼠抗氧化酶及MDA的影響

注: SOD: 超氧化物歧化酶; MPO: 髓過氧化物酶; GSH-Px: 谷胱甘肽過氧化物酶; MDA: 丙二醛

表4 瑞舒伐他汀對ISO大鼠炎性因子的影響

注: IL-1: 白細胞介素-1; IL-6: 白細胞介素-6; IL-17: 白細胞介素-17

圖1 大鼠心臟病理檢查

Figure 1 Histopathological examination of cardiac tissue (HE′400)

A: 空白對照組; B: 異丙腎組; C: 他汀組

圖2 大鼠腎臟病理檢查

Figure 2 Histopathological examination of renal tissue (PAS′400)

A: 空白對照組; B: 異丙腎組; C: 他汀組

3 討論

大劑量ISO會引起心內(nèi)膜下心肌缺血、缺氧、壞死, 心肌纖維化, 心臟順應(yīng)性下降, 抑制收縮和舒張功能, 這種大鼠模型的心臟病理生理和形態(tài)變化與發(fā)生在人類身上的心肌梗死較為類似[3], 符合本研究的需要。本研究中, ISO組大鼠的LVEF與空白對照組相比有顯著下降, 心臟和腎臟的組織病理學(xué)與空白對照組相比也有較明顯的損害, 模型的建立是成功的。

在心功能不全和腎功能不全的交互影響中, 心功能不全引起的血流動力學(xué)改變是始動因素, RAAS過度激活處于核心地位。心功能不全引起腎臟血流灌注下降, 從而引起腎內(nèi)交感神經(jīng)和RAAS過度激活。RAAS過度激活本身可以加重心功能不全, 使心輸出量進一步下降, 引起心、腎功能惡化, 同時還能通過激活氧化應(yīng)激反應(yīng)[4]和炎癥反應(yīng)間接損傷心腎組織。氧化應(yīng)激反應(yīng)可導(dǎo)致收縮功能增強和內(nèi)皮功能障礙、心肌細胞凋亡和壞死、間質(zhì)重建[5]; AngⅡ還可通過促炎性因子[6]、促進成纖維細胞分裂、合成膠原, 增加成纖維細胞生長因子的表達[7], 發(fā)揮促纖維化作用, 加重心腎組織的損傷。反之亦然, 活性氧能與AngⅡ相互促進[8], 一些炎癥細胞可合成和分泌能夠裂解AngⅠ產(chǎn)生AngⅡ的絲氨酸蛋白酶, 中性粒細胞含有的組織蛋白酶G也具有產(chǎn)生AngⅡ的能力[9]。

本研究中, 他汀組的左心功能指標, 心、腎病理結(jié)果較ISO組有顯著改善, 具有統(tǒng)計學(xué)差異, 說明了瑞舒伐他汀對心、腎的保護作用。機制方面, ISO組與空白對照組比較, AngⅡ水平有一定程度的上升, SOD、GSH-Px及IL-6水平有較明顯的下降, 差異均屬于臨界統(tǒng)計學(xué)顯著性, 提示在ISO大鼠中, 同時存在著一定程度的RAAS激活、氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥反應(yīng), 共同損傷心臟、腎臟的結(jié)構(gòu)和功能。由前述機制推論, 損傷過程中或許存在著三種機制的相互促進作用。而他汀組與ISO組比較, AngⅡ水平下降有統(tǒng)計學(xué)意義, 提示他汀對RAAS系統(tǒng)的激活具有抑制作用; 他汀組大鼠的SOD、MPO、GSH-Px三項指標的水平與ISO組相比, 有一定程度的上升; MDA水平和IL-6水平下降, 差異臨界統(tǒng)計學(xué)顯著性, 提示瑞舒伐他汀在ISO大鼠模型中可能具有抗炎癥反應(yīng)、抗氧化作用, 與文獻報道的結(jié)果相似[10]。由此可見, 瑞舒伐他汀可在一定程度上抑制上述三種機制、尤其是抑制RAAS過度激活對心臟和腎臟的損傷作用, 阻斷心腎間的不良交互影響。但鑒于本研究結(jié)果中他汀組與ISO組比較僅AngⅡ水平下降最為顯著, 且RAAS系統(tǒng)在心腎交互影響中處于核心地位, 瑞舒伐他汀是否通過抑制RAAS過度激活間接發(fā)揮抗氧化、抗炎癥作用, 或是否對三種機制的交互促進具有抑制作用尚有待于進一步實驗研究。本研究中部分數(shù)據(jù)組間差異為臨界統(tǒng)計學(xué)顯著性可能與本組動物數(shù)量少有關(guān)。

本研究提示, ISO心功能不全大鼠模型中, 在原發(fā)心臟損傷發(fā)生后, 存在RAAS激活、氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥損傷的共同作用和交互影響, 使心臟的結(jié)構(gòu)和功能進一步受損, 并引起腎臟組織損傷, 最終可能發(fā)展為心腎綜合征。瑞舒伐他汀干預(yù)可在一定程度上抑制上述三種機制對心臟和腎臟的損傷作用, 減輕心臟和腎臟的組織損傷, 阻斷心腎間的不良交互影響。這一結(jié)論為心腎綜合征的防治提供了新思路, 但對高?；颊呤褂盟≈委煹臅r機、劑量及臨床療效尚有待于進一步試驗研究。

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（編輯: 王雪萍）

Cardiorenalprotective effects of statins on isoproterenol-induced cardiac insufficiency in rat models

ZHAO Hua, ZHOU Biye, YE Ping

(Department of Geriatric Cardiology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China)

To investigate the cardiorenal protective effects of statins, and the pathophysiologic mechanism between cardiac insufficiency and renal insufficiency was also discussed.Twenty-four Wistar rats were divided into three groups: blank control group (=4), statins group(=10), and isoproterenal(ISO) group(=10). Rats in blank control group and ISO group received normal saline (2ml/d) by intragastric administration. Rats in statins group received rosuvastatin [4mg/(kg·d)] by intragastric administration. Two weeks later, rats in ISO group and statins group received isoproterenol injection twice [85 mg/(kg·d)] intraperitoneally, while rats in blank control group received normal saline(2ml/d). After 15 weeks, the heart function of the rats was evaluated by cardiac ultrasound; a series of blood detections on renin angiotensin aldosterone system (RAAS), antioxidase, and inflammation factors were performed; additionally, heart and kidney tissues were also examined histopathologically to analyze the organ damage.Compared with ISO group, rats in statins groupexhibited a signi?cant improvement in heart function [LVEF: (73.18±7.89)%(58.58±6.41)%,＜0.05] and reduction in serum AngⅡlevel [(928.50±536.87)(1886.80±718.89) pg/ml,＜0.05]. In addition, rats in statins groupshowed a decrease in serum malondialdehyde[(10.10±0.74)(12.36±2.11) nmol/ml,=0.073], and interleukin-6 [(44.46±24.57)(76.31±20.79) ng/ml,=0.058] levels compared with rats in ISO group, but not reaching statistical significance. Histopathological examination showed significant protective effect of rosuvastatin on heart and kidney.Rosuvastatin could protect cardiac and renal structure and function in ISO-induced cardiac insufficiency rats, possibly through RAAS inhibition and anti-oxidation or anti-inflammation.

rosuvastatin; cardiac insufficiency; isoproterenol; rats; cardiorenal protection

R592

A

10.3724/SP.J.1264.2012.00007

2011-12-06;

2011-12-23

葉 平, Tel: 66876369, E-mail: yeping@sina.com