三味檀香散恢复慢性低氧性肺动脉高压大鼠右心室功能

Tsantan Sumtang Restored Right Ventricular Function in Chronic Hypoxia-Induced Pulmonary Hypertension Rats.

作者信息Zhanting Yang, Haixia Sun, Shanshan Su, Xingmei Nan, Ke Li, Xueqin Jin, Guoen Jin, Zhanqiang Li, Dianxiang Lu
PMID33536917
发布时间2021-01-18
DOI10.3389/fphar.2020.607384

实验完整度

包含体内动物模型(HPH大鼠)、超声心动图、血流动力学、组织学(HE、Masson、TUNEL、TEM)、分子生物学(western blot、qPCR)等多层级验证,并明确功能与机制验证。

主要模型

慢性低氧性肺动脉高压大鼠模型(低压舱模拟海拔4500m) Sprague-Dawley (SD) 大鼠

重点核对

低氧诱导条件:低压舱内压力52.9 KPa,氧含量19.7%,模拟海拔4500m,持续4周 三味檀香散给药剂量及方式:1.0、1.25、1.5 g•kg−1•d−1,灌胃 右心室功能评估指标:RVID-Dia、PA-AT、TAPSE、FAC RV-PA耦合评估指标:TAPSE/PASP、FAC/mPAP、TAPSE/PA-AT 分子检测:ROCK1、ROCK2、NFATc3、STAT3、Bcl-2、Bax、cleaved caspase-3

摘要

背景:三味檀香散源自《四部医典》,由广枣、檀香和肉豆蔻三种药材按1:1:1比例组成,广泛用于心血管疾病。目的:探讨三味檀香散对低氧性肺动脉高压(HPH)大鼠右心室(RV)功能的影响及其潜在机制。方法:将60只雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠分为对照组、低氧组和低氧+三味檀香散(1.0、1.25和1.5 g•kg−1•d−1)组。通过将大鼠置于低压舱内四周,调节舱内压力和氧含量以模拟海拔4500米的条件,诱导慢性低氧。采用超声心动图评估RV功能和右心室-肺动脉(RV-PA)耦合。同时评估动物的生理参数。通过HE染色和透射电镜评估RV的形态学特征。采用Masson三色染色、免疫组织化学染色、Western blotting和TUNEL法评估纤维化和凋亡水平。还评估了三味檀香散的抗氧化和抗凋亡特性。采用实时定量PCR和Western blotting评估三味檀香散对ROCK信号通路的影响。结果:我们成功建立了HPH大鼠模型,表现为大鼠生理参数显著增加。三味檀香散显示出显著的心脏保护功能和对RV-PA耦合的改善作用。此外,三味檀香散治疗抑制了RV纤维化,减轻了凋亡和氧化应激。在机制方面,三味檀香散降低了RV中ROCK(ROCK1、ROCK2)的表达,抑制了心脏重塑相关转录因子(NFATc3、P-STAT3),并调节了凋亡相关蛋白。结论:三味檀香散能够恢复HPH大鼠的RV功能,改善RV-PA耦合,恢复血流动力学和血液学指标,并保护RV免受结构性适应不良重塑。这些发现表明三味檀香散在HPH大鼠中保护RV功能。三味檀香散的抗氧化和抗凋亡特性可能与其抑制ROCK信号通路有关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
三味檀香散是否能够改善慢性低氧诱导的肺动脉高压大鼠的右心室功能及其潜在机制。
核心机制
三味檀香散通过抑制ROCK信号通路(ROCK1、ROC K2)及其下游转录因子NFATc3和P-STAT3,并调节凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax、cleaved caspase-3),发挥抗氧化和抗凋亡作用,从而保护右心室功能。
主要证据
在HPH大鼠模型中,三味檀香散治疗显著改善超声心动图参数(RVID-Dia、PA-AT、TAPSE)和RV-PA耦合指标(TAPSE/PASP、FAC、FAC/mPAP、TAPSE/PA-AT),降低mPAP和RVSP,减轻纤维化、凋亡和氧化应激,并抑制ROCK信号通路相关分子表达。
研究意义
该研究表明三味檀香散可能作为保护右心室功能、改善RV-PA耦合的潜在治疗药物,但其确切机制仍需进一步研究。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立慢性低氧性肺动脉高压大鼠模型

模拟高原低氧环境,诱导肺动脉高压及右心室功能障碍。

将雄性SD大鼠置于低压舱内,调整舱内压力和氧含量以匹配海拔4500米的条件,持续4周。

2

超声心动图评估右心室功能

评估三味檀香散对HPH大鼠右心室收缩和舒张功能的影响。

使用Vevo 2100成像系统测量RVID-Dia、TAPSE、PA-AT、RV ESA和EDA,计算FAC。

3

血流动力学和血液学指标测量

评估三味檀香散对HPH大鼠肺动脉压力和血液参数的影响。

通过右心导管术测量mPAP、PASP、RVSP,计算RVHI;收集血液检测RBC、HGB、Hct、PLT、WBC和NT-proBNP。

4

组织学评估右心室形态和纤维化

评估三味檀香散对右心室结构重塑、纤维化及凋亡的影响。

通过HE染色观察心肌形态,Masson三色染色评估纤维化,TUNEL检测凋亡,免疫组化和Western blot检测collagen 1表达。

5

抗氧化活性分析

评估三味檀香散对右心室氧化应激水平的影响。

检测RV组织中MDA含量、SOD活性、GSH含量和GSH-Px活性。

6

分子机制研究

探讨三味檀香散对ROCK信号通路及其下游凋亡和转录因子的影响。

通过qRT-PCR和Western blot检测Bcl-2、Bax、cleaved caspase-3、ROCK1、ROCK2、NFATc3、STAT3的mRNA和蛋白表达。

7

GC-MS分析挥发油成分

鉴定三味檀香散挥发油的主要化学成分。

采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析三味檀香散挥发油的组成。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
三味檀香散Nei Monggol Kaimeng Pharmaceutical Co., Ltd.Z20020094
大鼠NT-proBNP ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.--
抗胶原蛋白1抗体Abcamab34710
抗STAT3抗体Abcamab76315
抗Bcl-2抗体Abcamab196495
抗Bax抗体Abcamab32503
抗ROCK1抗体Abcamab45171
抗ROCK2抗体Abcamab71598
抗β-actin抗体Abcamab8226
抗cleaved caspase-3 (Asp175)抗体Cell Signaling Technology--
抗NFATc3抗体Proteintech18222-1-AP
蛋白酶KMerck Millipore1245680100
TUNEL试剂盒(原位细胞死亡检测试剂盒-POD法)Roche10279600
丽春红和磷钨酸Chengdu Kelong Chemical Reagent Factory20190115
甲苯胺蓝Shanghai Ruji Biotechnology Development Company190118
Vevo 2100成像系统Visual Sonics--
AS-01型气体麻醉机Northern Vaporiser Ltd.--
低压舱(DYC-300)Guizhou Feng Lei Oxygen Chamber Co., Ltd.DYC-300
生物机能实验系统(BL-420)Tai Meng Technology Co., Ltd.BL-420
血细胞计数器(BC-5000 Vet)Mindray CompanyBC-5000
RM2135型石蜡切片机LeicaRM2135
BA400数码显微镜Motic China Group Co., Ltd.BA400
透射电子显微镜(H-600IV)Hitachi LimitedH-600IV
SP-HRP试剂盒(SP-9000)ZSGB Biotechnology Co. Ltd.SP-9000
小鼠抗collagen 1单克隆抗体GeneTexGTX11335
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
SOD检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
GSH检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
GSH-Px检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
TRIzol试剂Invitrogen15596026
天根第一链cDNA合成试剂盒Tiangen Biotech Co., Ltd.--
ABI7500实时荧光定量PCR系统Bio-rad--
天根SYBR Green预混液Tiangen Biotech Co., Ltd.--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
ECL化学发光试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
SPSS 18.0软件SPSS, Inc.--
气相色谱-质谱联用仪Thermo Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系、性别、体重、周龄;低氧暴露方式(低压舱)、模拟海拔高度、暴露时间;舱内环境参数(压力、氧含量、CO2浓度、温度、湿度)。
阅读提示:Materials and Methods, Animals 部分
药物干预
三味檀香散来源、产品批号;给药剂量(1.0、1.25、1.5 g•kg−1•d−1)、给药方式(灌胃)、给药频率、持续时间。
阅读提示:Materials and Methods, Animals 部分
超声心动图
麻醉方式、检测指标(RVID-Dia、PA-AT、TAPSE、FAC)、计算方法。
阅读提示:Materials and Methods, Echocardiography 部分
血流动力学和血液学检测
麻醉药物及剂量(乌拉坦1.0 g•kg−1)、测量参数(mPAP、PASP、RVSP、RVHI)、血细胞分析指标(RBC、HGB、Hct、PLT、WBC)、NT-proBNP检测方法。
阅读提示:Materials and Methods, Hemodynamic and Hematological Index Measurement 部分
组织学评估
组织固定时间(48小时)、切片厚度(5 μm)、染色方法(HE、Masson、TUNEL)、TUNEL检测的具体步骤(蛋白酶K处理时间、反应温度和时间)。
阅读提示:Materials and Methods, Morphometric Evaluation of RV Tissues 部分
分子生物学检测
RNA提取试剂、cDNA合成试剂盒、qRT-PCR体系(引物序列、退火温度)、Western blot抗体及其稀释比例、蛋白上样量(50 μg/lane)。
阅读提示:Materials and Methods, Quantitative Real-Time PCR 和 Western Blotting 部分,Table 1