葛根素治療糖尿病大鼠心肌損傷的療效分析

高靜媛，楊雨旸，潘彩飛，于小龍，孫堯

· 論著 ·

葛根素治療糖尿病大鼠心肌損傷的療效分析

高靜媛1，楊雨旸2，潘彩飛1，于小龍1，孫堯1

目的 探討葛根素治療糖尿病大鼠心肌損傷的療效，并分析其可能機制。方法 腹腔注射鏈脲佐菌素（STZ）誘導法制備糖尿病大鼠模型。取造模成功的大鼠40只，隨機分成4組：模型組、葛根素低劑量組（40 mg/kg）、葛根素中劑量組（80 mg/kg）、葛根素高劑量組（160 mg/kg），每組10只。另取同齡正常飼養(yǎng)大鼠10 只作為對照組。各組大鼠分別于取血測定血糖、肌鈣蛋白Ⅰ（cTnI），16周后取心肌組織測定過氧化物丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）的活性。結(jié)果 葛根素有降糖作用，以高劑量組治療效果明顯（P＜0.05）。模型組高糖飲食16 w后cTnI水平明顯高于其它組（P＜0.05），葛根素高劑量組的cTnI較模型組明顯下降（P＜0.05）。模型組大鼠心肌組織MDA含量明顯升高，SOD明顯降低，葛根素高劑量組改善最明顯（P＜0.05）。結(jié)論 葛根素對糖尿病大鼠心肌損傷有明確保護作用，其機制可能通過減輕心肌氧化應激反應發(fā)揮作用。

肌鈣蛋白Ⅰ；葛根素；過氧化物丙二醛；超氧化物歧化酶

糖尿病性心肌損傷，是糖尿?。―M）患者主要的死亡原因之一。 近年來研究顯示葛根素（puerarin）在降糖的同時，可改善糖尿病的心肌損傷，但其作用機制不清[1]。本研究通過觀察應用葛根素治療后的心肌氧化應激反應及心肌的損傷變化，分析其保護心肌作用的療效及機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 清潔級健康雄性SD大鼠，約200～250 g。實驗動物購自中國解放軍軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生學環(huán)境醫(yī)學研究學所，許可證號：SCXK（軍）2009-003。

1.2 實驗藥物及制備 超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA） 試劑盒購自南京建成生物工程研究所；肌鈣蛋白心肌肌鈣蛋白 I（cTnI） 酶聯(lián)免疫吸附測定試劑盒（武漢優(yōu)爾生科技股份有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 動物造模分組及給藥 選擇體重200～250 g的健康雄性SD大鼠60只。用隨機數(shù)字表法將大鼠分為正常對照組10只和造模組50只。造模組用0.1 mmol/L 無菌枸櫞酸鈉緩沖液（pH 4.2，4℃）將STZ配成2%的溶液，大鼠禁食12 h，一次性腹腔注射STA（60 mg/kg）。注藥后72 h后由尾靜脈取血測空腹血糖（FPG），血糖≥16.7 mmol/L即DM大鼠造模成功，取造模成功大鼠40只，隨機分成4組：模型組 10只、葛根素低劑量組10只、葛根素中劑量組10只、葛根素高劑量組10只。正常對照組大鼠腹腔注射等量無菌枸櫞酸鈉緩沖液，共10只。造模1周后，葛根素低劑量組按40 mg/（kg·d）灌胃；葛根素中劑量組按80 mg/（kg·d）灌胃；葛根素高劑量組按160 mg/（kg·d）灌胃，共喂養(yǎng)16 w。

1.3.2 標本采集 造模成功后分別在給藥前、給藥后4周及給藥后12 w取尾靜脈血檢測血糖及cTnI水平，造模組高糖高脂飲食16 w后，所有動物于空腹狀態(tài)稱體質(zhì)量，尾靜脈取血后剖腹分離心臟，取心尖制備10%的組織勻漿，低溫離心后取上清液，過氧化物丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）依試劑盒所示方法加樣，酶標儀檢測。

1.4 統(tǒng)計學方法 用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行分析，計量資料以（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗，多組間比較采用方差分析，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠一般情況觀察 對照組大鼠精神狀態(tài)良好，動作自如，反應靈敏。模型組大鼠精神逐漸萎靡，出現(xiàn)多飲、多食、多尿、明顯消瘦等DM表現(xiàn)，部分大鼠出現(xiàn)活動障礙、感染等并發(fā)癥。葛根素低劑量組上述癥狀稍改善，葛根素中、高劑量組上述癥狀改善明顯。

2.2 各組大鼠血糖的比較 與對照組比較，模型組各階段血糖顯著升高。與治療前比較，葛根素治療組大鼠各階段血糖降低，但仍高于對照組（P＜0.05），葛根素高劑量組下降最明顯（P＜0.05）（表1）。

表1 各組大鼠給藥前及給藥后血糖水平（mmol/L）

2.3 各組大鼠cTnI水平比較 與對照組比較，模型組cTnI較對照組升高，高糖飲食16周后升高最明顯，差異有顯著統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。與模型組比較，葛根素治療組大鼠cTnI較模型組下降，以中高劑量組最明顯，差異有顯著統(tǒng)計學意義（P＜0.01）（表2）。

2.4 各組大鼠MDA、SOD比較 與對照組比較，模型組大鼠心肌組織MDA含量明顯升高，SOD明顯降低。與模型組比較，葛根素治療組心肌組織MDA含量明顯降低，SOD明顯升高（P＜0.05），葛根素高劑量組改善變化最明顯（P＜0.05）（表3）。

3 討論

表2 各組大鼠cTnI水平（μg/L）

表3 16 w后各組大鼠MDA、SOD水平

糖尿病心肌損傷的發(fā)病機制，可能是高糖誘導氧化應激和炎癥反應，引起心肌代謝紊亂，使心肌結(jié)構(gòu)改變，影響心臟的正常功能，導致心臟病變。越來越多的證據(jù)表明，糖尿病時高血糖誘導的氧化應激是糖尿病心血管并發(fā)癥發(fā)病機制中的主要危險因素[2-32]，并經(jīng)過了大量的實驗得到證實。氧化應激反應失衡可導致機體蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)的損傷，導致細胞結(jié)構(gòu)、生理和代謝機制破壞和調(diào)節(jié)異常，最后引起細胞、組織、器官以及整個生物體病理生理學的改變[4]。葛根素是從豆科植物野葛或粉葛的干燥根中提取的黃酮成分，近年來用于治療糖尿病及其并發(fā)癥，取得了較好的療效[5]現(xiàn)代醫(yī)學證明其改善胰島素抵抗、降低血糖血脂的功效的機制可能與抑制氧化應激等有關(guān)[6]。本研究結(jié)果顯示，葛根素確實有明確的降糖作用，這種降糖作用雖然微弱，但仍不同程度的改善了糖尿病大鼠的血糖水平，且呈劑量依賴。cTnI是心肌唯一特異的心肌蛋白，可敏感測出小灶性可逆性心肌損傷存在[7,8]。本研究檢測到糖尿病模型組大鼠心肌組織中cTnI顯著升高，尤其在高糖暴漏16 w后升高最明顯，提示長期高糖作用下心肌存在不同程度損傷，經(jīng)過葛根素治療后，其損傷程度得到一定改善，葛根素高劑量組已經(jīng)顯現(xiàn)出明顯的變化，中低劑量組之間差別無統(tǒng)計學意義。

SOD的活性能夠直接反應機體抗氧化能力，并且脂質(zhì)過氧化終產(chǎn)物MDA的含量能夠間接反映機體氧化應激損傷程度[9,10]。心肌組織勻漿后檢測模型組心肌組織MDA含量明顯升高，SOD明顯降低，考慮血糖升高誘導氧化應激反應過度表達，直接損傷心臟，而給予不同劑量的葛根素預處理后發(fā)現(xiàn)，可抗氧化物酶活性，減少MDA的含量，減少氧化應激損傷，其中高劑量葛根素組的保護作用最突出。推測葛根素可以通過改善心肌的氧化應激反應來改善心肌的損傷。綜上所訴，長期高糖暴漏的大鼠其心肌有明確的損傷，表現(xiàn)為cTnI顯著升高及氧化應激損傷。葛根素有明確降糖作用，可降低cTnI水平改善氧化應激損傷，對糖尿病大鼠心肌損傷有治療作用。本研究可能為糖尿病并發(fā)癥的治療提供新思路，為糖尿病心肌損傷臨床防治用藥提供一定實驗依據(jù)。

[1] 潘振宇,包兆勝,吳仲敏,等. 葛根素對糖尿病心肌細胞的保護及其機制研究[J]. 分子細胞生物學報,2009,42(2):138-44.

[2] Huynh K,Bernardo BC,Mc Mullen JR,et al. Diabetic cardiomyopathy: mechanisms and new treatment strategies targeting antioxidant signaling pathways[J]. Pharmacol Ther,2014,142(3):375-415.

[3] Joshi M,Kotha SR,Malireddy S,et al. Conundrum of pathogenesis of diabetic cardiomyopathy: role of vascular endothelial dysfunction，reactive oxygen species，and mitochondria[J]. Mol Cell Biochem,2014,386(1-2):233-49.

[4] Johansen JS,Harris AK,Rychly DJ,et al. Oxidative stress and the use of antioxidants in diabetes: linking basic science to clinical practice[J]. Cardiovasc Diabetol,2005,4(1):5.

[5] 侯茜,敖翔,李果,等. 文迪雅聯(lián)合欣復衡治療糖尿病腎病的臨床觀察[J]. 中南大學學報醫(yī)學版,2012,(1):73-7.

[6] 宋春宇,畢會民. 葛根素對大鼠胰島素刺激下骨骼肌細胞膜GLUT4蛋白含量的影響[J]. 中國中藥雜志,2004,29(2):172-5.

[7] 吳波,張書富. 心肌肌鈣蛋白在非缺血性心臟病中的診斷應用[J].現(xiàn)代診斷與治療,2008,19(1):37-40．

[8] 馬建,王曉川,李永華. 祛胰抵方對2型糖尿病心肌病大鼠血清肌鈣蛋白 I 的影響[J]. 中醫(yī)藥學報,2013,41(1):29-32.

[9] Lartigue A,Burlat B,Coutard B,et al. The Megavirus chilensis Cu, Zn-superoxide dismutase: the first viral structure of a typical CCS-independent hyperstable dimeric enzyme[J]. J Virol,2014,2588(14):2 54-61.

[10] She S,Liu W,Li T,et al. Effects of puerarin in STZ-induced diabetic rats by oxidative stress and the TGF-beta1/Smad2 pathway[J]. Food Funct,2014,5(5):944-50．

本文編輯：田國祥

Therapeutic effect of puerarin on myocardial injury in diabetic rats

GAO Jing-yuan*, YANG Yu-yang, PAN Cai-fei, YU Xiao-long, SUN Yao.*Department of geriatrics, North China University of Science And Technology Affiliated Hospital, Tangshan 063000, China.

YANG Yu-yang, Email: yang311605@126.com

Objective To investigate the effect of puerarin on myocardial injury in diabetic rats and to analyze its possible mechanism. Methods Diabetic rats were induced by intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ). .Forty diabetic rats were randomly divided into four groups: the model group (n=10); low puerarin group (40 mg/kg, n=10); medium puerarin group (80 mg/kg, n=10); high puerarin group (160 mg/kg, n=10). Rats in normal control groups were given normal diet. Blood glucose and troponin I (cTnI) were measured before administration, after administration for 4 weeks and 16 weeks. After 16 weeks, the content of malondialdehyde (MDA) and superoxide dismutase (SOD) activity were measured by myocardial tissue. Results Puerarin has hypoglycemic effect, high puerarin group treatment effect is obvious (P＜0.05). The cTnI level of model group was higher than that of other groups after 16 weeks of high glucose diet (P＜0.05). High puerarin group cTnI than the model group decreased significantly (P＜0.05). The concentration of MDA in myocardial tissue of model group was significantly increased, SOD was decreased, and change of high puerarin group was most obvious. Conclusion Puerarin has a protective effect on myocardial injury in diabetic rats, and its mechanism may play an important role in alleviating myocardial oxidative stress.

Cardiac troponin I; Puerarin; Malondialdehyde; Superoxide dismutase

R587.1

A

1674-4055(2017)04-0470-03

1063000 唐山,華北理工大學附屬醫(yī)院老年病科;2063000 唐山,華北理工大學中醫(yī)學院

楊雨旸,E-mail:yang311605@126.com

10.3969/j.issn.1674-4055.2017.04.24