黄芪多糖对糖尿病心肌病大鼠的治疗作用及机制探讨

陈红霞，曹霞，卢红，汪蕾

(1湖北科技学院基础医学院，湖北咸宁437100；2湖北中医药大学检验学院)



黄芪多糖对糖尿病心肌病大鼠的治疗作用及机制探讨

陈红霞1，曹霞1，卢红1，汪蕾2

(1湖北科技学院基础医学院，湖北咸宁437100；2湖北中医药大学检验学院)

目的 探讨黄芪多糖(APS)治疗糖尿病心肌病(DCM)的机制。方法 选择Wistar 大鼠50 只，其中30只腹腔注射链脲佐菌素制备糖尿病模型后，选择其中20只随机分为模型组、治疗组各10只；其余20只未造模大鼠随机分为空白对照组、APS组各10只。治疗组及APS组予腹腔注射APS 300 mg/(kg·d)，空白对照组及模型组予腹腔注射等量生理盐水。分别于第8、10、12、14周末取各组尾静脉血检测空腹血糖。于第14周末抽取腹主动脉血，采用酶联免疫分析法检测血清IL-6、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)水平。取左心室肌组织，采用TUNEL法观察心肌细胞凋亡情况，计算心肌细胞凋亡指数(AI)。结果 模型组各时点血糖水平均高于空白对照组(P均<0.05)，治疗组第12、14周末血糖水平低于模型组(P均<0.05)。模型组血清IL-6、AngⅡ水平均高于空白对照组及治疗组(P均<0.05)。空白对照组、APS组、模型组、治疗组AI分别为(1.47±0.34)、(1.38±0.56)、(62.56±11.32)、(31.05±8.75)个，模型组心肌细胞AI均高于空白对照组及治疗组(P均<0.05)。结论 APS可降低糖尿病大鼠血清IL-6、AngⅡ水平，抑制心肌细胞凋亡，可能是其治疗DCM的机制之一。

黄芪多糖；糖尿病心肌病；白细胞介素-6；血管紧张素Ⅱ；细胞凋亡

糖尿病心肌病(DCM)是由糖尿病引起的以心脏结构和功能障碍为主，独立于冠心病、高血压、心肌扩张病及其他心脏疾病的特异性心肌病变。研究表明，糖脂代谢紊乱、炎症、氧化应激、心肌纤维化、细胞凋亡等在DCM的发病中发挥关键作用。在DCM的发病过程中，炎性因子的激活和肾素血管紧张素醛固酮系统(RAS)的活化发挥着重要的作用[1]。研究发现，在心血管疾病发病中，IL-6及血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是两种非常重要的致冠状动脉硬化、慢性心肌纤维化的危险因素[2～4]。AngⅡ可诱导体外培养的成年和新生大鼠发生心肌细胞凋亡[5～7]。因此，抑制IL-6释放和AngⅡ对心肌的损伤，对心血管疾病的预防具有重要意义。黄芪多糖(APS)是临床上广泛用于增强免疫功能的中药制剂，具有调节机体免疫力、降低血糖、改善脂代谢紊乱等作用[8]。 2015年 3～9月，我们对2型糖尿病模型大鼠给予APS治疗，观察其对血清IL-6、AngⅡ水平及心肌细胞凋亡的影响，探讨APS治疗DCM的机制，为APS的临床应用提供实验依据。

1　材料与方法

1.1实验动物健康雄性Wistar大鼠50只，体质量180～250 g，由湖北科技学院实验动物中心提供。其中30只大鼠给予高糖高脂饲料(在普通饲料的基础上加入20%蔗糖和20%猪油)饲养，其余20只给予普通标准饲料饲养。饲养条件为恒温(25 ±2)℃，相对湿度 52%～70%。

1.2药物与试剂APS(纯度为70%，另有少量黄芪皂苷、氨基酸及黄酮等)购自西安沃森生物科技有限公司，由湖北中医药大学药用植物鉴定教研室鉴定。链脲佐菌素(STZ，美国Sigma公司)；血糖试纸(强生中国医疗器材有限公司)；考马斯亮蓝检测试剂盒(南京建成生物工程研究所)；IL-6、AngⅡ ELISA检测试剂盒(武汉博士德生物工程有限公司)。

1.3模型制备及分组所有大鼠饲养8周后，禁食12 h。对高糖高脂饲养大鼠给予一次性腹腔注射小剂量STZ 40 mg/kg制备糖尿病模型。糖尿病模型成功标准为：连续2次空腹血糖≥11.6 mmol/L。选取造模成功大鼠20只，随机分为模型组、治疗组各10只。以普通标准饲料饲养的20只大鼠不造模，随机分为空白对照组、APS组各10只。

1.4干预方法治疗组及APS组予腹腔注射APS 300 mg/(kg·d)，空白对照组及模型组予腹腔注射等量生理盐水。各组大鼠继续原饲料喂养至14周。

1.5血糖水平检测分别于第8、10、12、14周末取尾静脉血检测各组空腹血糖。

1.6血清IL-6、AngⅡ水平检测采用酶联免疫分析(ELISA)法。于第14周末抽取腹主动脉血，3 000 r/min离心分离血清，检测血清IL-6、AngⅡ水平，具体方法按照试剂盒说明操作。

1.7心肌细胞凋亡指数(AI)测定第14周末取血后颈椎脱臼处死各组大鼠，取左心室肌组织制备常规石蜡切片。采用TUNEL法观察心肌细胞凋亡情况，光镜下以细胞核呈棕黄色为凋亡阳性细胞。随机计数无重叠具有代表性的5个400倍视野，以平均每100个细胞核中含凋亡细胞个数作为AI[9]。

2　结果

2.1各组血糖水平比较模型组各期血糖水平均高于空白对照组(P均<0.05)，治疗组第12、14周末的血糖水平低于模型组(P均<0.05)。空白对照组与APS组各时间点血糖水平差异均无统计学意义。见表1。

表1　各组第8、10、12、14周末血糖水平比较

注：与同时点空白对照组比较，*P<0.05；与同时点模型组比较，△P<0.05。

2.2各组血清IL-6、AngⅡ水平比较模型组血清IL-6、AngⅡ水平均高于空白对照组(P均<0.05)，治疗组血清IL-6、AngⅡ水平均低于模型组(P均<0.05)。空白对照组与APS组血清IL-6、AngⅡ水平差异均无统计学意义。见表2。

表2　各组血清IL-6、AngⅡ水平比较

注： 与空白对照组比较，*P<0.05；与模型组比较，△P<0.05。

2.3各组心肌细胞凋亡情况空白对照组、APS组、模型组、治疗组AI分别为(1.47±0.34)、(1.38±0.56)、(62.56±11.32)、(31.05±8.75)个，模型组心肌细胞AI高于空白对照组，治疗组心肌细胞AI低于模型组(P均<0.05)。

3　讨论

糖尿病是心血管疾病的高危因素。在急性冠脉综合征等临床事件中，糖尿病患者更容易发生心律失常、心力衰竭甚至猝死[10]。DCM是一种糖尿病特异性心肌病，也是糖尿病心肌病变发展的终末阶段，其确切发病机制尚不清楚。近年研究发现，多种炎症因子及心肌细胞凋亡均参与了DCM的发生发展[11]。

IL-6是一种多功能的细胞因子，作用的靶细胞种类繁多，在感染和炎症等应激状态下释放。在糖尿病或其他致心肌组织缺血或坏死疾病状态下，大量炎性细胞浸润，产生大量的IL-6，参与了心脏病理变化的过程。研究表明，持续大量的IL-6会通过破坏细胞因子网络促进心肌损伤和凋亡[12]。研究显示，2型糖尿病患者血浆IL-6水平显著高于正常人，提示IL-6可能参与DCM的发病[13]。

研究证实，在高血压、冠心病、糖尿病、瓣膜病等致心力衰竭过程中，AngⅡ的分泌增加是导致患者心肌细胞凋亡、心室重构、心肌纤维化的重要机制[14]。在DCM的发生过程中，炎症介质IL-6的大量释放，促进了心肌损伤，此时的应激状态和心肌炎症反应激活RAS，参与了心肌细胞凋亡。本研究发现，模型组血清IL-6、AngⅡ水平均高于空白对照组，模型组心肌细胞AI高于空白对照组，提示IL-6、AngⅡ在DCM心肌细胞凋亡中具有一定作用。

黄芪用药最早记载于《神农本草经》。APS是黄芪的主要活性成分之一，在黄芪中的含量为100～300 mg/g[15]。APS在临床上可用作免疫调节剂，并有降血糖、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗应激、抗氧化等作用。目前，APS在治疗应用方面主要涉及心血管疾病和抗肿瘤等疾病。本课题组前期研究发现，黄芪多糖可减轻糖尿病大鼠心脏氧化应激和纤维化，减轻糖尿病造成的心肌损伤[16]。本研究发现，治疗组第12、14周末的血糖水平低于模型组，提示APS具有降血糖作用；治疗组血清IL-6、AngⅡ水平均低于模型组，提示APS具有抗炎症、抗氧化作用；治疗组心肌细胞AI低于模型组，提示APS在抗糖尿病心肌细胞凋亡方面也有一定作用。

综上所述，APS可降低糖尿病大鼠血清IL-6、AngⅡ水平，抑制心肌细胞凋亡，可能是其治疗DCM的机制之一。

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Protective effect of Astragalus polysaccharides on myocardial inflammation of rat models with diabetic cardiomyopathy

CHENHongxia1,CAOXia,LUHong,WANGLei

(1BasicMedicalInstituteofHubeiUniversityofScienceandTechnology,Xianning437100,China)

ObjectiveTo investigate the mechanism of Astragalus polysaccharide (APS) in the treatment of diabetic cardiomyopathy (DCM). MethodsFifty healthy male Wistar rats were selected, 30 of which were intraperitoneally injected with STZ to make the diabetic models, and 20 of them were randomly divided into the model group and the treatment group, each had 10 rats. The other 20 rats were randomly divided into the blank control group and the APS group, 10 in each. The treatment group and the APS group were administered with 300 mg/(kg·d) APS by intraperitoneal injection. The blank control group and model group were administered with the same amount of normal saline by intraperitoneal injection. At the end of week 8, 10, 12 and 14, we took the venous blood to test fasting blood-glucose. At the end of week 14, the blood from abdominal aorta was extracted, and using enzyme-linked immunoassay to detect the levels of serum IL-6 and Ang Ⅱ. The left ventricular muscle tissues were collected, and using TUNEL method to observe the myocardial apoptosis, and to calculate the myocardial apoptosis index (AI). Results The blood glucose levels in the model group at different periods were higher than those of the control group (allP<0.05), and the blood glucose level of the treatment group at the end of week 12 and 14 was lower than that of the model group (allP<0.05). The serum levels of IL-6 and Ang Ⅱ in the model group were higher than those of the blank control group and treatment group (allP<0.05). AI of the blank control group, APS group, model group and treatment group were respectively 1.47±0.34, 1.38±0.56, 62.56±11.32 and 31.05±8.75, and the myocardial cell AI in the model group were higher than those of the blank control group and treatment group (allP<0.05). Conclusion APS can reduce the serum levels of IL-6 and Ang Ⅱ in diabetes mellitus rat models and inhibiting the myocardial apoptosis may be one of the mechanisms in treatment of DCM.

Astragalus polysaccharide; diabetic cardiomyopathy; interleukin-6; Angiotensin Ⅱ; apoptosis

湖北省教育厅科学研究计划资助项目(B2015085)。

陈红霞(1978-)，女，硕士，讲师，主要研究方向为心血管内科、血栓与止血。E-mail: chx9701014@126.com

简介：汪蕾(1979-)，女，博士，副教授，主要研究方向为心血管内科、肿瘤免疫。E-mail: wl_5693@163.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.30.005

R587.2；R542.2

A

1002-266X(2016)30-0017-03

2015-12-04)