藁本内酯调控PKD1/HIF-1α/VEGF通路对心力衰竭大鼠的改善作用

doi:10.13481/j.1671-587X.20240106

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨藁本内酯对心力衰竭大鼠心功能和血管生成的影响，并分析其对蛋白激酶D1（PKD1）/缺氧诱导因子1α（HIF-1α）/血管内皮生长因子（VEGF）通路的调节作用。方法 SD大鼠随机分为假手术组、模型组、藁本内酯组、PKD1/HIF-1α/VEGF信号通路阻断剂CID755673（CID）组和藁本内酯+CID组，采用冠状动脉左前降支结扎法建立心力衰竭大鼠模型，藁本内酯组大鼠尾静脉注射藁本内酯 20 mg·kg^－1，CID组大鼠腹腔注射CID 50 mg·kg^－1，藁本内酯+CID组大鼠腹腔注射CID 50 mg·kg^－1后尾静脉注射藁本内酯 20 mg·kg^－1，每日1次，连续4周。采用心脏超声检查各组大鼠心功能指标，2，3，5-氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法检测各组大鼠心肌梗死面积百分率，HE染色观察各组大鼠心肌组织病理形态表现，实时荧光定量PCR法（RT-qPCR）法和蛋白印迹法检测各组大鼠缺血区心肌组织中PKD1、HIF-1α、CD31和VEGF mRNA及蛋白表达水平。结果与假手术组比较，模型组和CID组大鼠心肌细胞形态发生改变，细胞间隙增宽，排列紊乱，可见肌纤维断裂和炎性细胞浸润；藁本内酯组和藁本内酯+CID组大鼠心肌纤维排列相对整齐，心肌纤维断裂相对较少，炎性细胞数减少。与假手术组比较，模型组大鼠左心室射血分数（LVEF）和左心室短轴缩短率（LVFS）降低（P<0.05），左心室收缩末期内径（LVESD）和左心室舒张末期内径（LVEDD）增大（P<0.05），心肌组织中PKD1、HIF-1α、CD31和VEGF mRNA及蛋白表达水平降低（P<0.05）；与模型组比较，藁本内酯组大鼠LVEF和LVFS升高（P<0.05），LVESD和LVEDD减小（P<0.05），心肌梗死面积百分率降低（P<0.05），心肌组织中PKD1、HIF-1α、CD31和VEGF mRNA及蛋白表达水平升高（P<0.05）；与模型组比较，CID组大鼠LVEF和LVFS降低（P<0.05），LVESD和LVEDD增大（P<0.05），心肌梗死面积百分率升高（P<0.05），心肌组织中PKD1、HIF-1α、CD31和VEGF mRNA及蛋白表达水平降低（P<0.05）；与藁本内酯组比较，藁本内酯+CID组大鼠LVEF和LVFS明显降低（P<0.05），LVESD和LVEDD增大（P<0.05），心肌梗死面积百分率升高（P<0.05），心肌组织中PKD1、HIF-1α、CD31和VEGF mRNA及蛋白表达水平降低（P<0.05）；与CID组比较，藁本内酯+CID组大鼠LVEF和LVFS升高（P<0.05），LVESD和LVEDD减小（P<0.05），心肌梗死面积百分率降低（P<0.05），心肌组织中PKD1、HIF-1α、CD31和VEGF mRNA及蛋白表达水平升高（P<0.05）。结论藁本内酯可通过激活PKD1/HIF-1α/VEGF通路发挥促进心力衰竭大鼠血管生成、缩小其心肌梗死面积和改善心功能的作用。

关键词: 心力衰竭, 血管再生, 藁本内酯, 蛋白激酶D1, 缺氧诱导因子1α, 血管内皮生长因子

Abstract:

Objective To discuss the effect of ligustilide on the cardiac function and angiogenesis in the rats with heart failure，and to clarify its regulatory effect on protein kinase D1 （PKD1）/hypoxia-inducible factor-1α（HIF-1α）/vascular endothelial growth factor （VEGF） pathway. Methods The SD rats were randomly divided into sham operation group， model group， ligustilide group， PKD1/HIF-1α/VEGF signaling pathway inhibitor CID755673 （CID） group， and ligustilide+CID group. The heart failure rat model was established by ligation of the left anterior descending coronary artery. The rats in ligustilide group were injected intravenously with 20 mg·kg^－1 ligustilide， the rats in CID group were injected intraperitoneally with 50 mg·kg^－1 CID， and the rats in ligustilide+CID group were injected intraperitoneally with 50 mg·kg^－1 CID followed by intravenous injection of 20 mg·kg^－1 ligustilide， once per day for 4 consecutive weeks.The cardiac function indexes of the rats in various groups were detected by echocardiography；the percentages of myocardial infarction areas of the rats in various groups were detected by 2，3，5-triphenyltetrazolium chloride （TTC） staining； the pathomorphology of myocardium tissue of the rats in various groups was observed by HE staining； the expression levels of PKD1， HIF-1α， CD31， and VEGF mRNA and proteins in ischemic area of myocardium tissue of the rats in various groups were detected by real-time fluorescence quantitative PCR （RT-qPCR） and Western blotting methods. Results Compared with sham operation group， the rats in model group and CID group had altered myocardial cell morphology， increased intercellular gaps， disorganized arrangement， visible muscle fiber breaks and inflammatory cell infiltration； the rats in ligustilide group and ligustilide+CID group had relatively orderly myocardial fiber arrangement， fewer myocardial fiber breaks and decreased number of inflammatory cells. Compared with sham operation group， the left ventricular ejection fraction （LVEF） and left ventricular fractional shortening （LVFS） of the rats in model group were decreased （P<0.05）， the left ventricular end-systolic diameter （LVESD） and left ventricular end-diastolic diameter （LVEDD） were increased （P<0.05）， and the expression levels of PKD1， HIF-1α， CD31，and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were decreased （P<0.05）. Compared with model group， the LVEF and LVFS of the rats in ligustilide group were increased （P<0.05）， the LVESD and LVEDD were decreased （P<0.05），the percentage of myocardium infarction area was decreased （P<0.05）， and the expression levels of PKD1， HIF-1α，CD31， and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were increased （P<0.05）； compared with model group，the LVEF and LVFS of the rats in CID group were decreased （P<0.05）， the LVESD and LVEDD were increased （P<0.05）， the percentage of myocardium infarction area was increased （P<0.05）， and the expression levels of PKD1， HIF-1α， CD31， and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were decreased （P<0.05）； compared with ligustilide group， the LVEF and LVFS of the rats in ligustilide+CID group were decreased （P<0.05）， the LVESD and LVEDD were increased （P<0.05）， the percentage of myocardium infarction area was increased （P<0.05）， and the expression levels of PKD1， HIF-1α， CD31， and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were decreased （P<0.05）；compared with CID group， the LVEF and LVFS of the rats in ligustilide+CID group were increased （P<0.05）， the LVESD and LVEDD were decreased （P<0.05）， the percentage of myocardium infarction area was decreased（P<0.05）， and the expression levels of PKD1， HIF-1α， CD31， and VEGF mRNA and proteins in myocardium tissue were increased （P<0.05）. Conclusion Ligustilide can promote the angiogenesis， reduce the myocardium infarction area， and improve the cardiac function in the rats with heart failure；it works through activation of the PKD1/HIF-1α/VEGF pathway.

Key words: Heart failure, Vascular regeneration, Ligustilide, Protein kinase D1, Hhypoxia induced factor-1α, Vascular endothelial growth factor

中图分类号:

R285.5

张岚,武永新,张涛,王东伟. 藁本内酯调控PKD1/HIF-1α/VEGF通路对心力衰竭大鼠的改善作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(1): 42-49.

Lan ZHANG,Yongxin WU,Tao ZHANG,Dongwei WANG. Improvement effect of ligustilide on rats with heart failure by regulating PKD1/HIF-1α/VEGF pathway[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2024, 50(1): 42-49.

图/表 6

表1

表2

图1

表3

表4

图2

参考文献 26

1	SAVARESE G， BECHER P M， LUND L H， et al. Global burden of heart failure： a comprehensive and updated review of epidemiology［J］. Cardiovasc Res， 2023， 118（17）： 3272-3287.
2	KIM H， PARK S J， PARK J H， et al. Enhancement strategy for effective vascular regeneration following myocardial infarction through a dual stem cell approach［J］. Exp Mol Med， 2022， 54（8）： 1165-1178.
3	赵静，赵颖，李晗.大蒜素通过调控SIRT3/PPARγ信号通路促进心衰大鼠血管再生和心功能改善［J］. 中国循证心血管医学杂志， 2021， 13（8）： 1011-1014.
4	LU Y J， NIU L， SHEN F K， et al. Ligustilide attenuates airway remodeling in COPD mice by covalently binding to MH2 domain of Smad3 in pulmonary epithelium， disrupting the Smad3-SARA interaction［J］. Phytother Res， 2023， 37（2）： 717-730.
5	FANG Z C， LUO Z H， JI Y Y， et al. A network pharmacology technique used to investigate the potential mechanism of Ligustilide’s effect on atherosclerosis［J］. J Food Biochem， 2022， 46（7）： e14146.
6	REN C H， LI N， GAO C， et al. Ligustilide provides neuroprotection by promoting angiogenesis after cerebral ischemia［J］. Neurol Res， 2020， 42（8）： 683-692.
7	刘暖，杨雷，毛秉豫. 丹参酚酸B调控PKD1-HIF-1α-VEGF通路促心肌梗死大鼠血管新生的作用［J］. 中国药理学通报， 2020， 36（7）： 984-990.
8	孙嘉，刘冰，张陆勇. 藁本内酯对阿霉素所致心肌损伤的保护作用［J］. 中药新药与临床药理， 2021， 32（12）： 1776-1784.
9	赵地，赵添，赵卓，等. 生脉散对心衰大鼠心肌重塑及TGF-β1/Smad3信号通路的影响［J］. 中国中医急症， 2021， 30（12）： 2099-2103.
10	汪小青，竹梅，李英博，等. 藁本内酯对大鼠蛛网膜下腔出血后迟发性血管痉挛的影响［J］. 神经解剖学杂志， 2020， 36（4）： 389-396.
11	吴倩，刘娇，田丽宇，等. 藁本内酯介导的线粒体自噬减轻HT22细胞的缺糖缺氧/复氧损伤［J］. 中国中药杂志， 2022， 47（7）： 1897-1903.
12	罗剑锋，罗丹，文丹宁. 藁本内酯通过抑制DAPK1表达对肺炎链球菌感染的肺泡上皮细胞损伤的保护作用及其机制［J］. 中国老年学杂志， 2021， 41（24）： 5667-5671.
13	MA J， CHEN X， CHEN Y M， et al. Ligustilide inhibits tumor angiogenesis by downregulating VEGFA secretion from cancer-associated fibroblasts in prostate cancer via TLR4［J］. Cancers， 2022， 14（10）： 2406.
14	ABELANET A， CAMOIN M， RUBIN S， et al. Increased capillary permeability in heart induces diastolic dysfunction independently of inflammation， fibrosis， or cardiomyocyte dysfunction［J］. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2022， 42（6）： 745-763.
15	赵香梅，徐雅欣，陈龙，等. 藁本内酯通过调控miR-133b-5p表达对脂多糖所致心肌损伤的保护作用［J］. 中国医院药学杂志， 2020， 40（18）： 1932-1936.
16	邹常超，周海燕，徐启丽，等. 基于网络药理学探究理气活血滴丸对心肌缺血再灌注损伤的作用机制［J］. 微量元素与健康研究， 2022， 39（1）： 35-39.
17	杜旌畅，谢晓芳，于思，等. 藁本内酯对糖氧剥夺-再灌注诱导的血管内皮细胞凋亡和ERK磷酸化水平的影响［J］. 中药药理与临床， 2016， 32（6）： 33-38.
18	杜旌畅，程青青，母昌会. 藁本内酯体外促进模拟缺血环境血管内皮细胞增殖研究［J］. 四川医学， 2020， 41（5）： 463-467.
19	ABBONA A， PACCAGNELLA M， ASTIGIANO S， et al. Effect of eribulin on angiogenesis and the expression of endothelial adhesion molecules［J］. Anticancer Res， 2022， 42（6）： 2859-2867.
20	BOSSUYT J， BORST J M， VERBERCKMOES M， et al. Protein kinase D1 regulates cardiac hypertrophy， potassium channel remodeling， and arrhythmias in heart failure［J］. J Am Heart Assoc， 2022， 11（19）： e027573.
21	YANG Y Y， TANG F， WEI F， et al. Silencing of long non-coding RNA H19 downregulates CTCF to protect against atherosclerosis by upregulating PKD1 expression in ApoE knockout mice［J］. Aging， 2019， 11（22）： 10016-10030.
22	WANG Y， HOEPPNER L H， ANGOM R S， et al. Protein kinase D up-regulates transcription of VEGF receptor-2 in endothelial cells by suppressing nuclear localization of the transcription factor AP2β［J］. J Biol Chem， 2019， 294（43）： 15759-15767.
23	王璐，邢玮，齐进，等. 缺氧对5-氟尿嘧啶干预的胃癌细胞中HIF-1α/MDR1/VEGF表达的影响［J］.中南大学学报（医学版）， 2022，47（12）： 1629-1636.
24	LI X L， LI H F， LI Z H， et al. TRPV3 promotes the angiogenesis through HIF-1α-VEGF signaling pathway in A549 cells［J］.Acta Histochem，2022，124（8）：151955.
25	WANG Y B， YUAN H F， ZHI W， et al. The effect and mechanism of dl-3-n-butylphthalide on angiogenesis in a rat model of chronic myocardial ischemia［J］. Am J Transl Res， 2022， 14（7）： 4719-4727.
26	ELSEWEIDY M M， ALI S I， SHAHEEN M A， et al. Vanillin and pentoxifylline ameliorate isoproterenol-induced myocardial injury in rats via the Akt/HIF-1α/VEGF signaling pathway［J］. Food Funct，2023，14（7）： 3067-3082.

Gene	Primer sequence
HIF-1α	F:5'-ATCCATGTGACCATGAGGAAATG-3'
HIF-1α	R:5'-TCGGCTAGTTAGGGTACACTTC-3'
VEGF	F:5'-AGGGCAGAATCATCACGAAGT-3'
VEGF	R:5'-AGGGTCTCGATTGGATGGCA-3'
PKD1	F:5'-AGACCAACGATACCCTGTTCT-3'
PKD1	R:5'-GGCTGTACCTCACTAGGACTC-3'
CD31	F:5'-AACAGTGTTGACATGAAGAGCC-3'
CD31	R:5'-TGTAAAACAGCACGTCATCCTT-3'
GAPDH	F:5'-CTGGGCTACACTGAGCACC-3'
GAPDH	R:5'-AAGTGGTCGTTGAGGGCAATG-3'

Group	n	LVEF（η/%）	LVFS（η/%）	LVESD（l/mm）	LVEDD（l/mm）
Sham operation	10	71.38±8.44	48.30±6.07	3.49±0.55	5.93±0.44
Model	10	37.28±5.39^*	30.44±5.31^*	6.88±0.63^*	11.37±0.97^*
Ligustilide	12	47.94±6.22^△	41.59±6.99^△	4.74±0.53^△	7.05±0.76^△
CID	9	33.58±5.75^△	26.46±6.15^△	8.09±0.75^△	13.56±1.22^△
Ligustilide+CID	12	41.86±5.54^#○	36.89±6.35^#○	5.79±0.34^#○	9.46±0.65^#○

Group	n	PKD1 mRNA	HIF-1α mRNA	VEGF mRNA	CD31 mRNA
Sham operation	10	7.59±0.38	7.40±0.41	9.57±0.74	11.42±0.88
Model	10	2.81±0.33^*	3.13±0.42^*	4.31±0.57^*	3.88±0.67^*
Ligustilide	12	6.05±0.46^?	5.95±0.37^?	7.55±0.53^?	8.35±0.74^?
CID	9	1.56±0.44^?	2.05±0.40^?	2.63±0.41^?	1.69±0.79^?
Ligustilide+CID	12	4.77±0.34^#○	4.82±0.35^#○	6.24±0.50^#○	5.42±0.62^#○

Group	n	PKD1 protein	HIF-1α protein	VEGF protein	CD31 protein
Sham operation	10	0.98±0.04	0.95±0.03	0.93±0.05	0.96±0.03
Model	10	0.30±0.03^*	0.34±0.04^*	0.13±0.04^*	0.24±0.04^*
Ligustilide	12	0.81±0.04^△	0.77±0.04^△	0.83±0.04^△	0.75±0.04^△
CID	9	0.10±0.02^△	0.15±0.03^△	0.07±0.02^△	0.08±0.02^△
Ligustilide+CID	12	0.73±0.04^#○	0.62±0.03^#○	0.33±0.03^#○	0.41±0.03^#○

[1]	周秀玲,丛德毓,张野,张红石. 头部针刺对局灶性脑缺血大鼠神经功能和脑组织中HIF-1α及VEGFR2表达的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(6): 1431-1436.
[2]	任爱华,鞠欣达,柳骜飞,刘永超,刘岩峰. 灵芝酸A对人非小细胞肺癌PC-9细胞增殖和凋亡的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(6): 1466-1472.
[3]	高昶,刘燕,杨皓翔,张翠翠. 长链非编码RNA MALAT1对氧糖剥夺/复氧诱导的人脑微血管内皮细胞血管生成的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(4): 832-839.
[4]	黄波,丁洁,郭红荣,王红娟,徐建群,郑泉. 缺氧条件下HIF-1α/ROS对肺癌A549细胞凋亡和侵袭的作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(3): 682-690.
[5]	何程远,杨红宇,谭钰晶,苏杭,李泓澍,历春. IL-17A在非小细胞肺癌组织中的表达及其通过NF-κB信号通路对VEGF表达的调控作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(4): 1003-1009.
[6]	田悦,陈慧珊,张佩佩,申玉芹. 血管内皮生长因子在牙周组织再生中作用的研究进展Research progress in effect of vascular endothelial growth factor in periodontal tissue regeneration[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(2): 546-552.
[7]	黄悦,王秋宁,杨雪峰,陶贵周. 黄芪甲苷对miRNA-1过表达诱导大鼠心力衰竭的保护作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(6): 1437-1445.
[8]	张新,巨朝娟,金鑫,熊朝晖,赵燕. 外源性神经生长因子对形觉剥夺性近视豚鼠巩膜组织的保护作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(6): 1455-1461.
[9]	张娜,刘相良,徐志强,马责竣,徐鹤鸣,李薇. 肿瘤抗血管生成及其与免疫治疗关系的研究进展Research progress in relationship between tumor anti-angiogenesis and immunotherapy[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(4): 1056-1063.
[10]	王博,杨焱,费瑞,景年财,李兆东,卢义,肖宏宇,张越. 疏肝化癥方对小鼠皮下移植性三阴性乳腺癌生长的抑制作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 299-306.
[11]	唐浩轩,孟楠峰,杜美玲,王伟,何涛. 新型VEGF单克隆抗体与全反式维甲酸联合应用对乳腺癌MCF-7细胞增殖的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 344-351.
[12]	黄果,王佑权,陈娟. miRNA-138-5p靶向抑制HIF-1α表达对乳腺癌MCF-7细胞顺铂耐药的逆转作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 360-368.
[13]	肖梓屾,刁书腾,张莉爽,刘杰,杨丽娟,冯新雨,王振江,刘艳波. IL-17A对前列腺癌细胞迁移的促进作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(6): 1194-1201.
[14]	陈家显, 刘先霞, 陈跃武, 陈磊, 张远生, 陈劲松. 芪参益气滴丸对慢性心力衰竭大鼠心肌细胞凋亡的抑制作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(05): 972-978.
[15]	卜一, 张硕, 钱旭东, 王红梅, 窦志杰. 脑梗死模型大鼠缺血脑组织中胰岛素样生长因子结合蛋白3表达水平及其与血管新生的关系[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(04): 759-764.