西红花苷对大鼠缺血缺氧心肌损伤的保护作用及其机制

doi:10.13481/j.1671-587x.20210114

摘要/Abstract

摘要： 目的

探讨西红花苷对大鼠缺血缺氧心肌损伤的保护作用，并阐明其作用机制。

方法

50只SD大鼠随机分为假手术组、模型组、低剂量（20 mg·kg^－1）西红花苷组、中剂量（40 mg·kg^－1）西红花苷组和高剂量（80 mg·kg^－1）西红花苷组，每组10只。通过结扎左冠状动脉前降支再灌注建立大鼠缺血缺氧心肌损伤模型。采用HE染色观察大鼠心肌组织形态表现，原位末端标记（TUNEL）法检测心肌细胞凋亡情况并计算细胞凋亡指数（AI），逆转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）和Western blotting法检测大鼠心肌组织中B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）、Bcl-2相关X蛋白（Bax）和天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶3（caspase-3）mRNA及蛋白表达水平，采用试剂盒检测各组大鼠血清中丙二醛（MDA）水平及超氧化物歧化酶（SOD）、乳酸脱氢酶（LDH）和肌酸激酶（CK）活性。

结果

假手术组大鼠心肌纤维排列整齐；模型组大鼠心肌纤维紊乱、出现水肿，心肌间质大量炎细胞浸润；与模型组比较，低剂量西红花苷组大鼠心肌组织中炎细胞浸润和心肌纤维水肿程度明显减轻，中和高剂量西红花苷组大鼠心肌纤维无明显水肿，少量炎细胞浸润。与假手术组比较，模型组大鼠心肌AI明显升高（P<0.05），心肌组织中Bcl-2 mRNA及蛋白表达水平明显降低（P<0.05），Bax和caspase-3 mRNA及蛋白表达水平明显升高（P<0.05），血清中MDA水平明显升高（P<0.05），SOD活性明显降低（P<0.05），LDH和CK活性明显升高（P<0.05）；与模型组比较，低、中和高剂量西红花苷组大鼠心肌AI明显降低（P<0.05），心肌组织中Bcl-2 mRNA及蛋白表达水平明显升高（P<0.05），Bax和caspase-3 mRNA及蛋白表达水平明显降低（P<0.05），血清中MDA水平明显降低（P<0.05），SOD活性明显升高（P<0.05），LDH和CK活性明显降低（P<0.05）；与低剂量西红花苷组比较，中和高剂量西红花苷组大鼠心肌AI明显降低（P<0.05），心肌组织中Bcl-2 mRNA及蛋白表达水平明显升高（P<0.05），Bax和caspase-3 mRNA及蛋白表达水平明显降低（P<0.05），血清中MDA水平及SOD、LDH和CK活性差异无统计学意义（P>0.05）；与中剂量西红花苷组比较，高剂量西红花苷组大鼠心肌AI明显降低（P<0.05），心肌组织中Bcl-2 mRNA和蛋白表达水平明显升高（P<0.05），Bax和caspase-3 mRNA及蛋白表达水平明显降低（P<0.05），血清中MDA水平及SOD、LDH和CK活性差异无统计学意义（P>0.05）。

结论

不同剂量西红花苷对缺血缺氧心肌损伤具有保护作用，且具有剂量依赖性，其作用机制可能与减少心肌细胞凋亡及缓解心肌组织氧化应激损伤有关。

关键词: 西红花苷, 缺血缺氧, 心肌损伤, B细胞淋巴瘤-2, 天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶3

Abstract: Objective

To investigate the protective effect of crocin on the myocardium injury induced by ischemia and hypoxia of the rats， and to analyze its mechanism.

Methods

A totol of 50 SD rats were randomly divided into sham operation group， model group， low dose （20 mg·kg^－1） of crocin group， medium dose （40 mg·kg^－1）of crocin group and high dose （80 mg·kg^－1） of crocin group， with 10 rats in each group. The myocardial ischemia reperfusion injury rat models were established by ligation of left anterior descending coronary artery and reperfusion. The morphology of myocardium tissue of rats in various groups was observed by HE staining. TUNEL was used to detect the apoptosis of myocardial cells， and the apoptotic index （AI） was calculated. The expression levels of B-cell lymphoma-2（Bcl-2）， Bcl-2 associated X protein（Bax） and caspase-3 mRNA and proteins in myocardium tissue of the rats were determined by RT-PCR and Western blotting methods. The levels of malondialdehyde （MDA） and the activities of superoxide dismutase （SOD）， lactate dehydrogenase （LDH）， and creatine kinase （CK） in myocardium tissue of the rats in various groups were detected with detection kits.

Results

The myocardial fibers of the rats in sham operation group were arranged neatly； the myocardial fibers of the rats in model group were disordered， edema occurred， and the inflammatory cells were abundant in myocardial stroma；compared with model group， the inflammation and infiltration of the rats in low dose of crocin group were significantly reduced， and the myocardial fiber edema was significantly reduced； there was no significant edema of myocardial fibers with little inflammatory infiltration in medium and high doses of crocin groups. Compared with sham operation group， the AI of myocardium of the rats in model group was increased （P<0.05），the expression levels of Bcl-2 mRNA and protein in myocardium tissue of the rats in model group were significantly decreased （P<0.05）， the expression levels of Bax and caspase-3 mRNA and proteins were significantly increased （P<0.05）， the serum MDA level was significantly increased （P<0.05），the SOD activity was significantly decreased （P<0.05）， and the LDH and CK activities were significantly increased （P<0.05）. Compared with model group， the AI of myocardium of the rats in low， medium and high doses of crocin groups were significantly decreased （P<0.05），the expression levels of Bcl-2 mRNA and protein in myocardium tissue of the rats were significantly increased （P<0.05）， the expression levels of Bax and caspase-3 mRNA and protein were significantly decreased（P<0.05）， the serum MDA levels were significantly decreased （P<0.05）， the SOD activities were significantly increased （P<0.05），and the LDH and CK activities were significantly decreased （P<0.05）. Compared with low dose of crocin group， the AI of myocardium of the rats in medium and high doses of crocin groups were significantly decreased（P<0.05）， the expression levels of Bcl-2 mRNA and protein in myocardium tissue were significantly increased （P<0.05）， the expression levels of Bax and caspase-3 mRNA and proteins were significantly decreased（P<0.05）， and the MDA levels and the activities of SOD， LDH and CK in serum had no significant differences（P>0.05）. Compared with medium dose of crocin group， the expression levels of Bcl-2 mRNA and protein in myocardial tissue were significantly increased （P<0.05），the expression levels of Bax and caspase-3 mRNA and proteins were significantly decreased（P<0.05）， the AI of myocardium of the rats in high dose of crocin group was significantly decreased （P<0.05）， and the MDA level and the activities of SOD，LDH and CK in serum had no significant differences（P>0.05）.

Conclusion

Different doses of crocin have protective effects on myocardial injury caused by ischemia and hypoxia in a dose-dependent manner， and its mechanism may be related to reducing the apoptosis of myocardial cells， and relieving myocardial oxidative stress injury.

Key words: anthocyanin, ischemia-hypoxia, myocardial injury, B-cell lymphoma-2, cysteine-containing aspartate-specific proteases-3

中图分类号:

R285.5

黄建成,郭世超,刘璞娟,董彦博,李红英,吕瑛. 西红花苷对大鼠缺血缺氧心肌损伤的保护作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 102-109.

Jiancheng HUANG,Shichao GUO,Pujuan LIU,Yanbo DONG,Hongying LI,Ying LYU. Protective effect of crocin on myocardium injury induced by ischemia and hypoxia in rats and its mechanism[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2021, 47(1): 102-109.

图/表 7

图1

图2

表1

表2

表3

图3

表4

参考文献 23

1	YANG S， LI H， CHEN L. MicroRNA‐140 attenuates myocardial ischemia-reperfusion injury through suppressing mitochondria-mediated apoptosis by targeting YES1［J］. J Cell Biochem， 2019， 120（3）： 3813-3821.
2	SUN T， LIU H， CHENG Y T， et al.2，3，5，4′-Tetrahydroxystilbene-2-O-β-d-glucoside eliminates ischemia/reperfusion injury-induced H9c2 cardiomyocytes apoptosis involving in Bcl-2， Bax， caspase-3， and Akt activation［J］. J Cell Biochem， 2019， 120（7）： 10972-10977.
3	IMENSHAHIDI M， RAZAVI B M， FAAL A， et al. Effects of chronic crocin treatment on desoxycorticosterone acetate （doca） -salt hypertensive rats［J］. Iran J Basic Med Sci， 2014， 17（1）：9-13.
4	绪广林，余书勤，龚祝南，等. 西红花苷对大鼠实验性高脂血症的影响及其机制研究［J］. 中国中药杂志， 2005， 30（5）：369-372.
5	绪广林，钱之玉，任萱. 西红花苷对培养的牛内皮细胞内钙的调节作用［J］. 中国药科大学学报， 2002， 33（5）：445-447.
6	林玲，蔡智慧，常全忠. 西红花苷对阿尔茨海默病大鼠空间学习记忆的影响［J］. 中药药理与临床， 2016， 32（1）：75-79.
7	EFENTAKIS P， RIZAKOU A， CHRISTODOULOU E， et al. Saffron （Crocus sativus） intake provides nutritional preconditioning against myocardial ischemia-reperfusion injury in wild type and ApoE（－/－） mice： Involvement of Nrf2 activation ［J］. Nutr Metab Cardiovasc Dis， 2017， 27（10）： 919-929.
8	林玲，杨丽娜，高丽，等.西红花苷对AD大鼠海马BDNF-TrkB信号通路的影响［J］.中药药理与临床，2019，35（4）：44-48.
9	王广强，李学勋. 继发性心肌梗死的临床诊治进展［J］. 中华全科医师杂志， 2018， 17（7）：564-566.
10	YANG Y I， HAN C Y， WANG Y， et al. Protective effect of polysaccharide pretreatment on myocardial ischemia reperfusion injury in rats［J］. J Hygiene Res， 2018， 47（6）： 988-992.
11	WANG M， ZHANG X H，XU J. Effects of tetramethylpyrazine on cardiomyocyte apoptosis after myocardial ischemia reperfusion in rats ［J］. Int J Clin Exp Med， 2019， 12（1）： 363-370.
12	AL-SALAM S，HASHMI S. Myocardial ischemia reperfusion injury： apoptotic， inflammatory and oxidative stress role of galectin-3［J］. Cell Physiol Biochem， 2018， 50（3）：1123-1139.
13	SYEDA K G， KOWLURU A. Inhibition of prenylation promotes Caspase 3 activation， Lamin B degradation and loss in metabolic cell viability in pancreatic β-cells［J］. Cell Physiol Biochem， 2017， 43（3）：1052-1063.
14	CHEN X Y， CHEN Y， QU C J， et al. Vitamin C induces human melanoma A375 cell apoptosis via Bax- and Bcl-2-mediated mitochondrial pathways［J］. Oncol Lett， 2019， 18（4）： 3880-3886.
15	CHENG Y，GULBINS E，SIEMEN D. Activation of the permeability transition pore by Bax via inhibition of the mitochondrial BK channel［J］. Cell Physiol Biochem， 2011， 27（34）：191-200.
16	许珂玉，柳春. 五味子多糖对环磷酰胺诱导的小鼠胸腺细胞凋亡的保护作用［J］. 中药新药与临床药理， 2011， 22（2）：157-160.
17	谭亚芳，祁建勇，梁玮婷，等.丹蒌片对大鼠H9c2心肌细胞缺血再灌注损伤的保护作用及凋亡信号通路的影响［J］. 广东医学， 2019， 40（14）： 1983-1988.
18	申静，刘冲，陈文. 芳香新塔花总黄酮对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用及机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2018， 24（14）： 115-121.
19	冉良骥，吕太平，乔小蓉. SOD酶生物传感器筛选清除超氧阴离子自由基的活性物［J］. 药学学报， 2004， 39（6）：453-457.
20	DRAPER H H， POLENSEK L， HADLEY M， et al. Urinary malondialdehyde as an indicator of lipid peroxidation in the diet and in the tissues［J］. Lipids， 1984， 19（11）： 836-843.
21	高维明，周原，任小宇. 三七茎叶皂苷对异丙肾上腺素诱导大鼠急性心肌缺血的保护作用［J］. 现代药物与临床， 2019， 34（6）： 1615-1619.
22	陈阳，杨婷，黄娟，等. 西红花苷和西红花酸在小鼠体内抗氧化活性对比研究［J］. 中国药理学通报， 2010， 26（2）：114-117.
23	楚溪，张园园，张一昕，等. 西红花苷对异丙肾上腺素所致大鼠心肌缺血保护作用研究［J］. 亚太传统医药， 2017，13（23）： 25-27.

Group	AI
Sham operation	2.10±0.82
Model	35.43±7.89^*
Crocin Low dose	20.87±5.86^△
Medium dose	15.23±4.21^△#
High dose	8.41±3.42^△#○

Group	Bcl-2	Bax	Caspase-3
Sham operation	0.62±0.04	0.51±0.04	0.48±0.04
Model	0.34±0.03^*	0.85±0.05^*	0.92±0.05^*
Crocin Low dose	0.45±0.04^△	0.67±0.05^△	0.86±0.04^△
Medium dose	0.53±0.04^△#	0.58±0.04^△#	0.83±0.05^△#
High dose	0.57±0.03^△#○	0.54±0.03^△#○	0.62±0.05^△#○

Group	Bcl-2	Bax	Caspase-3
Sham operation	0.83±0.05	0.45±0.05	0.35±0.01
Model	0.43±0.03^*	0.76±0.04^*	0.84±0.05^*
Crocin Low dose	0.59±0.03^△	0.68±0.04^△	0.79±0.03^△
Medium dose	0.66±0.03^△#	0.57±0.03^△#	0.61±0.01^△#
High dose	0.71±0.04^△#○	0.54±0.05^△#○	0.49±0.04^△#○

Group	MDA[c_B/(mol·L^－1)]	SOD[λ_B/(U·mL^－1)]	LDH[λ_B/(U·L^－1)]	CK[λ_B/(U·mL^－1)]
Sham operation	5.98±0.83	48.51±6.21	2 576±278	0.52±0.07
Model	16.27±1.84^*	26.20±5.31^*	3 546±330^*	1.37±0.18^*
Crocin Low dose	10.42±1.13^△	36.62±3.47^△	2 927±213^△	1.08±0.20^△
Medium dose	9.20±1.62^△	38.49±2.99^△	2 710±227^△	0.95±0.15^△
High dose	7.84±1.31^△	42.37±4.03^△	2 697±194^△	0.86±0.14^△

[1]	王叶, 王红, 张书剑, 姬华祎, 金正勇. 谷氨酰胺通过内质网应激途径对新生大鼠高氧肺损伤的保护作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(01): 7-13.
[2]	勾向博, 白静, 郭静, 韩淑英. 复方苦荞麦制剂对大鼠糖尿病心肌损伤的保护作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2015, 41(01): 83-87.
[3]	王晓琴,杜艳伟,闻乃研,褚红硕,李娜,朱必涛,鲁育铭,赵丽晶. 人参二醇组皂苷对家兔急性酒精性心肌损伤的保护作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2014, 40(03): 471-475.
[4]	金鑫，沈卫章，金立方，贾姣源，李小丰，王秀丽，邸鑫，张红娟，李平亚. 伪人参皂苷GQ对阿霉素致大鼠急性心肌损伤的保护作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(6): 1164-1168.
[5]	江伟\|沈洁\|史源\|龚敏\|瞿平\|张赟\|魏小平\|刘友学\|陈洁\|李廷玉. 人脐带间充质干细胞的分离鉴定及其修复缺血缺氧脑损伤作用[J]. J4, 2011, 37(2): 215-219.